河西内陆区特色红枣节水型灌溉制度研究

王 文 娟

(甘肃省水利科学研究院，兰州 730000)

研究河西内陆区红枣节水灌溉制度有利于调整农业结构。节水灌溉制度是通过先进的灌溉手段和灌溉方式，以节约水资源为前提，以提高产量为目的，对农作物进行适时适量的灌溉，并能够优化农产品品质，提高农产品的市场竞争力。合理的灌溉制度研究对河西内陆区生态环境起到一定的保护和改善作用。通过优化灌溉制度节约的水量既可以扩大作物种植面积，还可以建设生态环境。研究河西内陆区红枣节水灌溉制度可减少单位面积用水量，降低种植成本，有利于提高农民收入[1-3]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本试验于2016年3月至2018年8月在甘肃省水利科学研究院民勤县试验基地进行，该试验站建设面积7.82 hm2，其中试验室建筑面积150 m2，试验示范用地6.67 hm2，配有灌溉机井1眼，灌溉渠道全部管道化，农机具10余套。基地试验仪器设备齐全，拥有气象、水文、灌溉、土壤水分等试验仪器30余台(套)，有TDR土壤水分测定仪、全氮测定仪等一批国外进口灌溉技术试验仪器，保证了试验研究在田间及室内试验顺利开展。土壤参数：质地为沙壤土，0～60 cm土层干容重1.38 g/m3，田间持水率24%。试验田土壤理化性质及灌溉水质情况见表1。

表1 试验田土壤容重和田间持水量Tab.1 Soil bulk density and field capacity of tasted

1.2 试验设计

本试验以树龄4～5 a的红枣作为供试作物，以滴灌、小管出流方式进行灌溉。试验面积为0.061 hm2，栽培红枣共12行，每行6～8 株，每一行作为一个小区，小区面积3 m×17 m，株间距为2 m，每个处理2个重复。每行树一侧布置1条毛管，距树0.3 m。试验以灌水方式和灌溉水量作为处理因子，其中灌水方式设2个水平，分别为滴灌(F1)、小管出流(F2)；灌水定额设3个水平，分别为丰水处理W1(75%～80%田间持水量)、中度胁迫W2(65%～70%田间持水量)、重度胁迫W3(55%～60%田间持水量)。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6个处理(见表2)，2个重复，共12个小区。每个小区宽度为3 m，长度为17 m、小区面积3.33×10-3hm2。除灌水定额外，灌水时间及施肥等其他农艺措施与当地实际一致。试验设计方案如表2所示。

表2 红枣灌溉试验设计Tab.2 The experiment design scheme

1.3 主要测试项目及方法

(1)土壤含水率。土壤含水率采用烘干法测定。在每个生育阶段，选择一个完整灌水周期，分别在灌后、灌中(前一次灌水后至下一次灌水前的中间时间段加测一次)、灌前(下一次灌水前)进行测定，每次取样深度均为80 cm，分4层，即地面以下20、40、60、80 cm。

(2)水分利用效率WUE。

WUE=Y/ET

(1)

ET=播种时土壤含水量+生育期灌水量+

有效降水量-收获期土壤含水量

(2)

式中：Y为产量；ET为耗水量。

(3)株高的测定。随机取样3株，用钢卷尺测定株高。

(4)新梢长度和直径。自萌芽展叶期开始至果实成熟期结束，每个处理选定3棵枣树，在每个枣树两侧分别选取两个新生枝条，每个处理重复3次，每 30 d用皮尺和电子游标卡尺分别测定新梢长度和直径。

(5)果实纵横径。自坐果期至果实成熟期结束，每个处理选定12个果实进行标记，每20 d用电子游标卡尺测定一次果实纵横径。

(6)气象数据。试验站内设置有小型自动气象站，自动测定实验所需气温、相对湿度、风速、日照时数等气象资料。

(7)产量。待果实成熟后，每株按上、中、下随机选5个果穗，用0.1 kg的电子天平测定单粒重、单穗重、单株产量，统计小区产量，计算平均产量。

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

红枣枝干的发育和果实的形成都需要作物从土壤中吸取足够水分来完成，红枣果实形态的大小、果实的产量以及果实品质的好坏在一定程度上取决于于土壤中水分的含量。所以土壤水分对红枣植株的正常生长意义重大。并且灌水方式对红枣植株吸取水分有很大的影响。本文主要通过研究滴灌与小管出流条件下不同灌水处理枣树全生育期土壤含水量的变化特征，研究河西内陆区滴灌枣树与小管出流枣树的耗水规律，从而提出有利于河西内陆区特色红枣的灌溉制度[4]。

2.1 不同灌水模式下红枣萌芽展叶期土壤水分变化规律研究

红枣萌芽展叶期的土壤水分变化规律如图1所示。由图1可知，萌芽展叶期的土壤水分随土层深度的变化呈现出一定的规律，总体来看，F1条件下的土壤含水率变化幅度比较大。80 cm处各处理土壤含水率无明显差异，40～60 cm处土壤含水率变化最活跃。W1和W2受近期灌水的影响，W1呈增-减-增的趋势，呈“S”曲线，且80 cm处土壤含水率最大；W2呈先增后减的趋势，60 cm处土壤含水率最大，且大于其它处理。是因为W1处理60 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40～60 cm处枣树根系较发达，植株自身耗水也较快。F2条件下，W3处理呈递增趋势，80 cm处含水率最大，因为萌芽展叶期植株叶面积较小，植株蒸腾耗水较少。W2处理植株长势较W3处理生长旺盛，所以蒸腾量相对较多，产生这一现象的原因可能是因为在河西内陆区枣树在此时期时正处于温度和湿度均比较低的时期，阳光照射强度偏低，土壤蒸发作用还未达到最高点，枣树植株蒸腾作用低，故而红枣在此时期的土壤水分变化规律不明显[5]。

图1 不同灌水处理枣树萌芽展叶期土壤水分动态变化Fig.1 The change of soil moisture content with different irrigation in the budding leaf stage of jujube

2.2 不同灌水模式下红枣果实膨大期土壤水分变化规律研究

不同灌水处理枣树果实膨大期土壤水分动态变化规律如图2所示，从图2可以看出，各处理土壤含水率的变化规律大致呈现随土层深度增加而整体减小的趋势。产生这一变化规律的原因是此时期温度增加，湿度降低，枣树的蒸腾作用强，土壤蒸发量增加，作物生长发育迅速，需要大量的水分来维持植株的正常生长。故20 cm处含水率较高。W1F1处理20 cm处的含水率较W1F2高出6.83%，40 cm处的含水率较W1F2低5.29%。W2灌水水平在两种灌水条件下呈现同样的变化规律，且无明显差异。W3灌水水平，灌水方式对60～80 cm土壤含水率无明显影响，40～60 cm处F1条件下土壤含水率增幅最大，W1条件下土壤含水率增幅最小，20 cm处F1对应的含水率最小。F2条件下，40～80 cm处土壤含水率减小速度最快。在两种灌水方式水平下，W1和W2在20～40 cm处土壤含水率呈显著差异，且F1的差距最大； F1条件下，W1土壤含水率逐渐大于W3。说明长期重度胁迫(W3)减少了表层土壤含水率，但增强了40～60 cm处的保水能力，F2条件下40～60 cm处的平均土壤含水率最高。

图2 不同灌水处理枣树果实膨大期土壤水分动态变化Fig.2 The change of soil moisture content under different irrigation in the Fruit expansion period of jujube

2.3 不同灌水模式下红枣新梢长度、直径的变化规律研究

枣树各灌水模式处理下全生育期内新梢长度和直径的变化趋势如表3所示，从表3可以看出，枣树展叶期的新梢长度和直径变化规律呈现迅速增长的趋势，其中处理W2F1、处理W3F1 在开花坐果期新梢长度增长量分别达到28.36、27.1 cm，均高于丰水处理26.43 cm的新梢生长量。在整个生育期内，两种灌水方式条件下各灌水量水平对枣树新梢直径的影响规律呈现逐渐增加的趋势。其中，在同一灌水方式水平下，处理W1F1、处理 W2F1、处理W3F1的新梢直径在开花坐果期分别增长了0.12、0.12和 0.10 cm，处理 W2F1、处理W3F1的新梢直径增长量稍高于处理W1F1；处理W1F1、处理 W2F1、处理W3F1的新梢直径在果实膨大期分别增长了0.07、0.06 和 0.07 cm。这表明枣树在这一时期进行了调亏处理后对植株的生长发育产生了积极的作用，在保证植株正常生长发育的情况下，适当的亏水增加了植株的新梢长度生长速度。而枣在完成开花坐果期以后植株的生长开始速度变慢，直至停止增长，此时期后枣树植株生长不再需要消耗大量的水分来增加新梢增长。因此在此时期进行调控灌溉，既可以达到节水目的，还可以抑制作物枝干增长，此时期的水分主要用于果实的增长[6]。

表3 各生育期枣树新梢长度和直径变化 cm

不同灌水处理新梢长度和直径累积生长量变化规律如图3所示，从图3可以看出，不同灌水模式下红枣各处理新梢直径和长度累积增长量的变化趋势大致一致。在小管出流条件下，不同处理间果实膨大期新梢长度累计增长量，除处理W2F1与处理W3F1小于处理W1F1外，其余亏水处理均大于处理W1F1。不同处理间果实膨大期新梢直径累计增长量，只有处理W2F1略小于处理W1F1，其余亏水处理均大于处理W1F1。

图3 不同灌水处理新梢长度和直径累积生长量Fig.3 Cumulative growth of new shoot length and diameter in ifferent irrigation treatment

2.4 不同灌水模式下红枣果实形态的变化规律研究

不同灌水模式下红枣果实形态的变化规律如图4和图5所示。由图4和图5可知，不同灌水处理条件下红枣的横径和纵径均随红枣的生长发育逐渐变大，但生长速率不尽相同。7月11日至8月10日为果实第一次膨大期，各处理横径和纵径长势都较均匀，无明显差异，但到8月10日(果实第二次膨大期)差异逐渐明显，且红枣横径随灌水量的增加差异逐渐变大。

图5 不同灌水处理红枣纵径生长曲线Fig.5 Longitudinal diameter growth curve of jujube under different irrigation treatment

灌水方式水平对红枣横径影响不显著。滴灌(F1)条件下，W2处理红枣横径在果实第一次膨大期较大，但到果实第二次膨大期，粒径膨大速率逐渐减慢，其粒径小于W3处理，W3处理粒径一直处于较高水平，W2处理横径大致一直处于中等水平。小管出流(F2)水平下，W1处理第二次果实膨大期横径处于中等水平，W2处理最小，W3处理最大。在第二次果实膨大末期W1F3处理横径最大，为24.12 mm，由于分别于8月11日给W1 、W2、W3灌水375、300、225 m3/hm2，说明第一次果实膨大期适度亏水后于第二次果实膨大期复水后，其横径增长较快；滴灌丰水处理(W3F1)红枣横径最大，水分和养分既能满足营养生长又能满足生殖生长，中度胁迫与小管出流组合(W2F2)处理能平衡营养生长和生殖生长，有助于红枣横径增长[7]。

滴灌(F1)水平下，红枣纵径随水分亏缺程度的加强呈先增加后减小的趋势；小管出流(F2)水平下，W1处理横径最大，W3次之；第二次果实膨大末期W1F3处理纵径最大，为36.23 mm。说明丰水滴灌(W1F1)处理利于红枣纵径的生长，中度胁迫与小管出流(W2F2)处理也有助于红枣纵径增长。

2.5 不同灌水处理对水分利用效率及产量关系

不同灌水量下红枣产量、耗水及水分利用效率如表4所示，由表4可知，相同水分条件下，滴灌红枣产量较小管出流红枣产量高，且W3水平下的灌水方式对红枣产量的影响最大，F1的红枣产量比F2高9.29%。相同灌水方式水平下，红枣产量随水分亏缺程度的加强呈先增大后减小的趋势，W2水平时达最大。在F1条件下，W2对应的产量分别比W1产量高出23.25%；F2条件下，W2对应的产量分别比W1产量高出28.29%。W2F2处理的红枣产量最高，为12 917.04 kg/hm2，W3F2产量最低，为8 114.644 kg/hm2。说明重度胁迫和小管出流组合处理不仅不利于作物增产，反而会引起减产，适当的水分胁迫利于作物增产，且中度胁迫和滴灌处理组合作物增产效果最明显。

表4 不同灌水量下红枣产量、耗水及水分利用效率Tab.4 The yield、 water consumption and water use efficiency under different irrigation amount

注：不同小写字母表示在5%水平上差异显著。

当灌水量低于300 m3/hm2，通过提高灌水量可相应提高产量；当灌水量高于300 m3/hm2时提高灌水量不但不能相应增产反而抑制，所以适宜的灌水量对红枣增产有重要作用。从产量角度分析，灌水量应控制在300 m3/hm2左右能获得最大产量。

3 结 语

本论文主要讨论了滴灌、小管出流条件下，不同灌水处理对河西内陆区特色红枣的土壤水分分布规律、枣树生理、生态指标、耗水特性及产量的影响。主要结论有：同一灌水方式条件下，除丰水水平(W1)外，红枣在萌芽期、开花坐果期、果实膨大期的耗水量均随灌水量的增加呈先增大后减小的趋势，说明适度的水分亏缺可以增强植株的抗衰老能力，延缓植株衰老时间，使红枣叶片在果实成熟期依然有较强的功能；从红枣萌芽展叶期至径粗生长停止，W1F2处理的茎粗生长最快，灌水方式水平对红枣横径增幅无明显影响，灌水量对其大致呈W1>W2>W3的规律；灌水量对红枣横纵径生长的影响呈极显著水平，中度胁迫(W2)处理最利于红枣粒径增长发育；相同水分条件下，滴灌红枣产量较小管出流红枣产量高，且中度胁迫(W2)水平下的灌水方式对红枣产量的影响最大；相同灌水方式水平下，红枣产量随水分亏缺程度的加强呈先增大后减小的趋势，中度胁迫(W2)水平时达最大。综合考虑红枣的生长指标、表观品质及其产量，灌水量为田间持水量的65%～70%，灌水方式为滴灌时，产量较高，对干旱区特色红枣影响较为明显，适宜在生产中推广引用。另外，本试验的红枣树龄为4～5 a，还未达到红枣盛果期，故本试验数据与结论还有一定的局限性，如有条件再继续研究盛果期红枣适宜的灌溉制度。