不同滴灌管埋深对紫花苜蓿水分利用效率和草地覆盖率的影响

2018-03-21殷益明大禹节水集团股份有限公司甘肃酒泉735000甘肃省节水灌溉技术与装备重点实验室甘肃酒泉735000

节水灌溉 2018年1期

王冲，王飞，薛韬，殷益明(.大禹节水集团股份有限公司，甘肃酒泉 735000； . 甘肃省节水灌溉技术与装备重点实验室，甘肃酒泉 735000)

0 引言

干旱缺水是我国西部干旱牧区面临的主要问题，这些地区的农牧业生产主要依赖于灌溉条件的发展，在这些地区应用地埋式滴灌技术及装备可以有效缓解当地水资源紧缺的现状，并能够通过合理的灌溉管理达到以水促产、以水增效的目的。紫花苜蓿是西部干旱牧区主要种植的优质牧草之一，其特点是适应性强、分布广和品质好，在牧业生产中占有非常重要的地位。但鉴于其每年多次刈割及其生长特点，紫花苜蓿并不适于地面滴灌。近年来，紫花苜蓿地埋式滴灌在牧区得到了较大推广，很多学者也进行了一定的研究工作，而有关该区地埋式滴灌紫花苜蓿滴灌管埋深问题鲜有报道。因此，有必要对地埋式滴灌条件下滴灌管埋深对紫花苜蓿水分利用效率和草地覆盖率的影响进行进一步的研究。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在甘肃省肃南裕固族自治县明花乡西部牧区高效节水灌溉试验站进行。该试验区地处河西走廊中部，巴丹吉林沙漠边缘，总面积1 704.8 km2，海拔1 033～1 450 m，年降水量66～87 mm，年平均蒸发量2 800 mm，属典型的内陆沙漠型气候[1,2]。供试苜蓿品种为新农3号，采用人工条播，行距0.3 m，播深30 mm，播种量2.26 g/m2。试验区内土壤为砂壤土，土壤干容重1.38 g/cm3。

1.2 试验设计

以紫花苜蓿为试验材料，品种为新农2号。紫花苜蓿生育阶段划分：苗(返青)期、分枝期、现蕾期、开花期；紫花苜蓿初花期刈割，每次刈割后进入下一生长周期，试验区紫花苜蓿每年刈割3茬。

试验采用地埋滴灌的方法种植紫花苜蓿，滴灌管采用大禹节水公司生产的地埋式滴灌管，管径为16 mm，壁厚0.4 mm，滴头间距为300 mm，流量为2 L/h，工作压力0.1 MPa，滴灌管布设间距为60 cm，布设长度为120 m。

试验以滴灌管埋深为变量，共设3个处理水平，即埋设深度分别为0.10 m(Ⅰ区)、0.20 m(Ⅱ区)、0.30 m(Ⅲ区)，每个处理重复3次，共9个试验小区，小区面积1.8 m×120 m=216 m2。各处理的灌水日期和灌水次数相同。紫花苜蓿自4月15日至9月26日(其中刈割期25 d内不进行灌溉，共三茬)进行灌溉，共90 d，计算得灌水次数为6次，灌溉制度见表1所示。

表1 紫花苜蓿灌溉制度表

1.3 测定项目和方法

1.3.1 苜蓿水分利用效率

每个小区分别随机布置9个面积为0.2 m×0.2 m的样方，总计为81个样方，每个样方用涂有黄色颜料的木框固定于田间相应位置。在苜蓿初花期刈割前(5%植株开花)采样[3]，每次随机取3个样方采样，采样时同时测定样方内0～10、10～20、20～30、30～40 cm土层的土壤水分；将样品烘干后测干重，平均各样方中样品干重，推算出苜蓿的干草量，通过测定土壤水分，利用水量平衡公式计算苜蓿的干草量与对应时期内的耗水量[ETa，mm，计算公式见式(1)]的比值，计算苜蓿的水分生产力[WUE，kg/m3，计算公式见式(2)][4]。

(2)

式中：ETa为作物耗水量为作物蒸发量和蒸腾量之和，即苜蓿耗水量；ri为第i层土壤容重，g/cm3；i、n为土壤层次编号，总数目；Hi为第i层土壤的厚度，cm；Wi1、Wi2为第i层土壤在计算时段始末的土壤重量含水量，%；M、P、K、C为时段内的灌水量、有效降雨量、地下水补给量和排水量，mm；WUE为作物水分利用效率，kg/m3；Y为苜蓿干草产量，kg/hm2。

1.3.2 苜蓿草地覆盖率

每个小区分别随机布置3个面积为1 m×1 m的样方，总计为27个样方，样方需用涂有白色颜料的木框固定于田间相应位置。分别在4月下旬、6月中旬、8月上旬选择一个晴朗无云的天气，在正午时刻(中午12∶00-14∶00)，用投影法卷尺测量样方苜蓿投影面积的方法计算草地覆盖率，计算苜蓿的投影面积与样方面积的比值即为苜蓿在地埋式滴灌条件下不同生长时期的覆盖率。

2 结果与分析

2.1 不同滴灌管埋深对苜蓿水分利用效率的影响

表2为不同滴灌管埋设深度下苜蓿的干草产量及水分利用效率情况。由表2可见，苜蓿干草产量总体呈现出“第一茬>第二茬>第三茬”的变化趋势，其中各处理苜蓿第一茬干草产量占全年干草总产量的百分比分别为42.28%、41.28%和38.90%，这说明苜蓿首茬干草产量占比随滴灌管埋深增加而略呈下降趋势。滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ区)的苜蓿首茬产量最高，达5 233.41 kg/hm2，埋深0.10 m(Ⅰ区)次之，埋深0.30 m(Ⅲ区)最低。总产量方面，滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ区)的苜蓿总产量达最高值12 679.36 kg/hm2；0.10 m(Ⅰ区)总产量较0.20 m(Ⅱ区)降低4.3%，为12 128.62 kg/hm2；0.30 m(Ⅲ区)总产量最低，为11 531.11 kg/hm2，较0.20 m(Ⅱ区)降低9.1%。

从表2还可以看出，滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ区)的苜蓿水分利用效率最高，达2.47 kg/m3；0.10 m(Ⅰ区)的苜蓿水分利用效率次之，为2.32 kg/m3，较0.20 m(Ⅱ区)降低了6.1%；0.30 m(Ⅲ区)的苜蓿水分利用效率最低，为2.30 kg/m3，较0.20 m(Ⅱ区)降低了6.9%。可见，该区地埋式滴灌苜蓿生产中，滴灌管埋深0.20 m能够达到增产提效的目的。

表2 不同滴灌管埋深对苜蓿水分利用效率的影响

2.2 不同滴灌管埋深对苜蓿草地覆盖率的影响

不同滴灌管埋深对苜蓿草地覆盖率的影响见表3。滴灌管埋深0.10 m(Ⅰ区)和0.20 m(Ⅱ区)的苜蓿首茬返青期草地覆盖率基本相当，均在45%以上，埋深0.30 m(Ⅲ区)的苜蓿首茬返青期草地覆盖率较前两种埋设深度略低，降幅在17.5%左右；滴灌管埋深0.10 m(Ⅰ区)和0.30 m(III区)的苜蓿第二茬返青期草地覆盖率均达到48%以上，而埋深0.20 m(Ⅲ区)的苜蓿第二茬返青期草地覆盖率较低，仅为45.22%；各处理苜蓿第三茬返青期草地覆盖率均达全年最高水平，这与第三茬苜蓿根系生长及分布状态趋于成熟有关；其中，埋深0.30 m(Ⅲ区)的草地覆盖率最高，达51.42%；埋深0.10 m(Ⅰ区)的草地覆盖率次之，较埋深0.30 m(Ⅲ区)的降低约3.7%；埋深0.20 m(Ⅰ区)的草地覆盖率次之，较埋深0.30 m(Ⅲ区)的降低约9.5%。

从全年平均水平来看，滴灌管埋深为0.10 m(Ⅰ区)的苜蓿草地覆盖率达最高值47.83%，埋深为0.20 m(Ⅲ区)和0.30 m(Ⅲ区)的苜蓿草地覆盖率分别为45.82%和45.86%，较埋深0.10 m(Ⅰ区)降幅约4%，处于较低水平，说明滴灌管埋深0.10 m以内更有利于苜蓿首茬及第二茬返青。