河西绿洲林果业灌溉制度研究

王文娟，王以兵，丁 林

(甘肃省水利科学研究院，兰州 730000)

现代林业具有强大的生态功能、经济功能和社会功能。只有加快民勤地区林果产业发展，才能充分体现林业建设的经济功能，为实施生态安全战略，构筑绿色生态屏障，建立完善的生态防护体系和繁荣的生态文化体系提供物质保障，最大限度地满足经济社会发展对林业建设的多种需求，实现生态经济社会全面协调可持续发展。民勤县的生态县情决定了农业发展必须走节水、高效、集约化道路，实现物质、资源的循环利用。随着石羊河流域重点治理规划的深入推进，全县可供种植的土地资源越来越少，寄希望于扩大种植面积而获得更多农业收入的外延式发展途径已不符合科学发展观的要求，充分考虑生产系统的效率及生态环境的保护，从调整结构入手，大力发展林果产业，促进自然资源持续利用和经济再生产，完全符合建设资源节约型、环境友好型社会的内在要求。通过发展节水灌溉，可促进发展优质、高效、高产农业，促进农业增产和农民增收。

1 材料与方法

1.1 实验区概况

本试验在甘肃省水利科学研究院民勤节水农业暨生态建设试验示范基地进行，试验站位于河西走廊北部，石羊河流域下游的民勤县大滩乡(东经103°36′，北纬39°03′)。平均海拔1 400 m，多年平均降雨量为110 mm左右，年蒸发量2 644 mm，日照时数在3 010 h以上，地下水埋深18～25 m，全年无霜期210 d，属大陆性荒漠干旱区。土壤参数：质地为沙壤土，0～60 cm土层干密度1.48 g/m3，田间持水率θf=24%，速效钾179 mg/kg，速效磷72 mg/kg，有机质13%，液态氮含量11 mg/kg。

1.2 试验处理与农艺措施

试验作物为红枣、枸杞、葡萄，试验面积为0.183 hm2。灌水方式为沟灌、滴灌、小管出流。参照“民勤县红枣栽培标准化技术规范”、“民勤县枸杞栽培标准化技术规范”、“民勤县酿造葡萄栽培标准化技术规范”的要求，确定红枣定植株距为2 m、枸杞和葡萄均为1 m，3种苗木的定植行距均为3 m，定植方向为南北向。

试验以灌水方式和灌溉水量做处理因子，其中灌水方式设3个水平，分别为沟灌(N1)、滴灌(N2)、小管出流(N3)；灌水定额设3个水平，分别为对照灌水量CK(T1)、80%CK(T2)、60%CK(T3)、50%CK(T4)。灌水时间相同。处理采用裂区布置方式，主因素为灌水方式，副因素为灌水定额，共9个处理(见表1)，3次重复，27个小区。每个小区宽度为3 m，长度为17 m、小区面积0.003 3 hm2。按照每个树种的不同株行距设计，共栽植苗木853株(其中红枣171株、枸杞343株、葡萄341株)。除灌水外，施肥等其他农艺措施与当地实际一致。

表1 林果灌溉试验设计 m3/hm2

1.3 测定项目与方法

(1)土壤含水量。在每次灌水前后及生育阶段的始末，于第二重复内各小区选择两个取样点，分10层(10、20、30、40、50、60、70、80、90和100 cm处)取土，烘干法测定土壤水分。

(2)作物株高与茎粗。每次灌水后，在各小区随机取样3株，用钢卷尺测定株高，用游标卡尺测定节间长度、茎粗。

(3)作物耗水量(ETc)。根据灌溉试验规范，作物耗水量ETc用水量平衡法计算。

ETc=I+ΔW+P-R-D

(1)

式中：ETc为作物耗水量，mm；I为灌水量，mm；ΔW为阶段土壤含水量变化量，mm；P为有效降雨量，mm；R为地表径流，考虑到试验地地势平坦，试验期间无径流发生，故R=0；D为渗漏量，根据对土壤含水量的测定，60 cm深处没有渗漏，故D=0。

则上式变为：

ECc=I+ΔW+P

(2)

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理和绘图，用SPSS 19.0统计分析软件对数据进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理对葡萄、枸杞、红枣土壤分布的影响

图1为枸杞的各处理在整个生育期内的各层土壤平均含水率变化图。总体来看，N1条件下的土壤含水率变化幅度最大，90 cm处各处理土壤含水率无明显差异，200～50 cm处土壤含水率变化最活跃。各处理受近期灌水的影响，均呈增-减-增的趋势，呈“S”曲线，且50～60 cm处土壤含水率最大；T1呈先增后减的趋势，60 cm处土壤含水率最大，且大于其他处理。是因为T1处理50 cm处水分缓慢向80 cm处入渗，同时又通过毛管作用传导水分到土面供蒸发，且50～60 cm处枸杞根系较发达，植株自身耗水也较快。T2和T3处理都呈类似T1处理趋势，50～60 cm处含水率最大，且T2>T3>T4，因80%CK灌水定额>60%CK>50%CK造成。总体来看，含水率N1>N2>N3，说明沟灌条件下对植株的生长状况较好，滴管条件次之，小管出流条件下最低，可能是因为小管出流灌水方式下产生地面径流，造成地面蒸腾增加，引起水量损耗。葡萄与红枣土壤水分情况类似枸杞。

图1 不同处理对枸杞土壤含水率的影响

2.2 不同处理对葡萄、枸杞、红枣株高、茎粗的影响

研究林果的株高与茎粗规律对林果的生长发育与果实品质有很重要的意义。以枸杞新梢生长量为例，增长快慢用来衡量植株的生长发育及营养生长状况，见图2。

由图2可以看出，枸杞新梢增长速率呈“单峰型”生长趋势，从4月8日至5月10日之间新梢增长比较缓慢，从5月10日至6月8日增长速率达到最高值，日均生长量高达1.38 cm，6月8日以后新梢生长速率逐渐减小；就灌水方式而言，沟灌条件下T1处理新梢增长速率在4月8日至8月15日内明显高于其他处理，其次是T2处理和T3处理，滴管条件下T1处理与T2处理新梢增长量差别不明显，说明T2处理较T1处理节水20%对新梢增长影响不大。整体来看，新梢增长量与灌水量之间呈现正相关性。

2.3 不同处理对葡萄、枸杞、红枣土壤耗水量的影响

图3为葡萄在整个生育期内土壤耗水量的变化规律，由图3可知，各处理的耗水量从灌水初期4月26日到6月20时段内均呈下降趋势，原因是抽蔓期植株生长加快，叶面积迅速增长，植株营养生长较旺盛，蒸腾蒸发量均较大；6月20日至7月20日，植株营养生长速度减慢，且此生育期时长较短，生育期耗水量较少；浆果膨大期，营养生长和生殖生长共同发育，至7月20日，生殖生长达到巅峰，植株需水量大幅提高，耗水急剧加强；之后至9月10日，植株的生理活动开始减慢，耗水量逐渐减小。沟灌条件下葡萄的量较滴管和小管出流大，原因是沟灌条件下土壤表面的蒸腾量增加，滴管次之，小管出流蒸腾量最少。枸杞与红枣土壤耗水量情况类似葡萄。

图2 不同处理对枸杞新梢增长量的影响

图3 不同处理对葡萄土壤耗水量的影响

3 讨 论

土壤中的水、肥、气、热等环境条件对作物的生长发育起着决定性作用，这4个因素相互影响、相互制约。本试验研究表明，N1条件下的土壤含水率变化幅度最大，90 cm处各处理土壤含水率无明显差异，200～50 cm处土壤含水率变化最活跃。T1呈先增后减的趋势，60 cm处土壤含水率最大，且大于其他处理。这与柴向斌[1]的研究结果一致，与本研究结果不同的是，不同处理条件对葡萄0～60 cm土层含水率影响较明显，可能是因为研究地区不同，导致土壤质地不同。目前水肥调控对林果土壤含水率分布的研究较少，还有待于进一步考证。总体来看，含水率N1>N2>N3，说明沟灌条件下对植株的生长状况较好，滴管条件次之，小管出流条件下最低，可能是因为小管出流灌水方式下产生地面径流，造成地面蒸腾增加，引起水量损耗。这与冯耀祖[2]的研究结果一致。

枸杞新梢增长速率呈“单峰型”生长趋势，5月10日至6月8日增长速率达到最高值，日均生长量高达1.38 cm，6月8日以后新梢生长速率逐渐减小；就灌水方式而言，沟灌条件下T1处理新梢增长速率在4月8日至8月15日内明显高于其他处理，其次是T2处理和T3处理，滴管条件下T1处理与T2处理新梢增长量差别不明显，说明T2处理较T1处理节水20%对新梢增长影响不大。整体来看，新梢增长量与灌水量之间呈现正相关性[3]。

葡萄在整个生育期内土壤耗水量的变化规律，各处理的耗水量从灌水初期4月26日到6月20时段内均呈下降趋势，原因是抽蔓期植株生长加快，叶面积迅速增长，植株营养生长较旺盛，蒸腾蒸发量均较大；6月20日至7月20日，植株营养生长速度减慢，且此生育期时长较短，生育期耗水量较少；浆果膨大期，营养生长和生殖生长共同发育，至7月20日，生殖生长达到巅峰，植株需水量大幅提高，耗水急剧加强；之后至9月10日，植株的生理活动开始减慢，耗水量逐渐减小[4]。沟灌条件下葡萄的量较滴管和小管出流大，原因是沟灌条件下土壤表面的蒸腾量增加，滴管次之，小管出流蒸腾量最少[5,6]。

4 结 语

灌水量和灌水方式是影响林果土壤水分与株高茎粗以及产量与品质的两大重要因子。在该试验条件下，采用80%T1灌水量处理对林果土壤水分和株高无显著影响，而60%T1和50%T1灌水量处理则影响明显。采用沟灌条件灌水方式对林果各个指标的影响明显，而滴管条件和小管出流条件对其影响不明显。综合考虑不同灌水量与不同灌水方式对林果土壤水分与株高茎粗的影响，本研究初步认为，采用80%T1灌水量及N1(沟灌)灌水方式条件下，干旱区林果业影响较为明显，适宜在生产中推广引用。

[1] 柴向斌. 蓄水单坑水肥灌施条件下水氮运移分布规律试验研究[D].太原:太原理工大学,2011.

[2] 冯耀祖.滴灌施肥条件下全球红葡萄水肥耦合效应研究[D].北京:中国农业大学,2006.

[3] Ismail S M, Ozawa K, Khondaker N A. Influence of single and multiple water application timings on yield and water use efficiency in tomato[J]. Agricultural Water Management, 2008,95(2):116-122.

[4] 马福生,康绍忠,王密侠,等.调亏灌溉对温室梨枣树水分利用效率与枣品质的影响[J].农业工程学报,2006,22(1):37-43.

[5] Rawson H M, Turner N C. Irrigation timing and sun flowers[J]. Irrigation Science, 1983,(4):167-175.

[6] 张志亮. 灌水和施氮对果树幼苗水分传输和耗水规律的影响[D].陕西杨凌:西北农林科技大学,2008.