不同灌水定额对土壤水盐分布及小麦产量影响试验分析

2022-07-11周新川

水利技术监督 2022年7期

周新川

(辽宁省铁岭水文局，辽宁铁岭 112000)

灌溉水量的合理规划需要对土壤水盐运移规律进行研究，降低无效蒸发因潜水灌溉产生的影响，有效地避免出现盐碱化土壤[1]。土壤物理、化学以及生物特征在空间分布上存在明显差异，使得土壤水盐运移规律研究难度加大[2]。田间水盐分布一个重要影响因素是灌溉水量，土壤水份不断蒸发使得土壤含盐量逐步加大，从而次生盐渍化使得土壤生态环境产生不同程度影响[3]。当前灌区发展受土壤生态环境恶化及区域农业面源污染影响程度较大，亟需对不同灌溉方式下土壤水盐分布规律效应进行探索，从而制定科学有效的农业生态灌溉方式[4]。近些年来，土壤水盐运移规律研究在国内取得一定成果[5- 14]，但是对灌溉方式对其土壤水盐运移规律研究还较少。考虑到灌水方式对作物产量的影响，为提高灌溉有效方式、增加作物产量，本文针对东北地区小麦作物产量进行深入分析，结合试验灌区田间灌溉试验监测方式，对不同灌溉方式下土壤水盐及小麦作物产量进行影响试验分析，研究成果对于灌区定额的合理制定，灌区土壤生态环境改善及小麦产量的增加具有重要参考价值。

1 田间观测试验

试验安排在辽宁朝阳灌区试验站进行，研究作物选取辽宁西部主要粮食作物：小麦，采用畦灌方式进行农田灌溉，按照当地实际作物灌水情况对灌水次数及时间进行设定，主要采用3种不同灌溉定额进行试验，具体情况见表1，各灌水定额试验标记分别为D1、D2、D3。

表1 不同灌水定额试验方案设定值

在作物生长过程中进行3次重复对照试验设置，不合理的试验结果进行剔除。试验畦田的规格为5m×3m，各试验畦田之间间隔距离为1m。土壤含水量通过TDR管在第2次试验田块中进行测定，土样通过钻孔方式进行采集，等间距的4个采样点设置在每个畦田内，分别按0～20cm、20～40cm、40～50cm、50～60cm、60～75cm进行土壤样本的钻取。土壤含盐及水分进行逐深度等级测定，各层深度下土壤含盐量及含水量测定值均值作为整个土壤层指标测定值。测定土壤负压值的土壤负压计安装在不同灌水定额条件下的第1个试验田块(D1- 1、D2- 1、D3- 1)，陶土头负压计分别在深度为20、40、50、60、75cm及90cm的土壤深度处进行安置。土壤盐度、负压值、含水量及八大离子是主要观测试验指标。地下水埋深及盐分分布主要通过安置在灌区边缘位置的地下水监测井进行获取。灌溉试验示意如图1所示。

图1 试验区示意图

2 试验结果及讨论

2.1 各灌水定额条件下土壤含水量分布变化

分别结合D1、D2、D3三种灌水方式，通过TDR管对0～20cm、20～40cm、40～50cm、50～60cm、60～75cm下的土壤含水量进行测定，对其不同灌水定额条件下的土壤含水量纵向分布变化进行测定，结果见表2—6。

表2 各灌溉定额试验条件下0～20cm土壤含水量纵向分布变化

试验灌区主要种植小麦，通过各灌溉定额试验条件下不同深度条件下土壤含水量纵向分布变化可看出，小麦作物在D1、D2两种灌水定额方式下不同土层深度下的含水量变化趋势较为一致，灌溉定额D3下在6月23日以前各层土壤土壤含水量总体高于其他两种灌水定额，小麦成熟期D2灌水定额条件下的各层土壤含水量高于其他两种灌水定额方式。5月4日后不同灌水定额方式下土壤表层含水量占总含水量比重在25.72%～37.89%之间。小麦成熟后其各灌水定额条件下的表层土壤含水占比在29.35%～36.9%之间。D2灌水定额方式下5月16日在20～40cm深度层级下土壤含水量先逐步减小再逐步增加的变化，D1、D3两种灌水定额方式下土壤含水量具有一致的变化趋势。土壤含水量变幅总体再27.2%左右。从小麦总体耕种周期可看出，不同灌水定额对各层土壤含水量影响有所差异，随着土壤深度的增加随着土壤灌水的入渗，其各层土壤含水量总体呈现增加变化。

表3 各灌溉定额试验条件下20～40cm土壤含水量纵向分布变化

表4 各灌溉定额试验条件下40～50cm土壤含水量纵向分布变化

表5 各灌溉定额试验条件下50～60cm土壤含水量纵向分布变化

表6 各灌溉定额试验条件下60～75cm土壤含水量纵向分布变化

2.2 各灌水定额方式下土壤水盐度纵向变化

结合分别按0～20cm、20～40cm、40～50cm、50～60cm、60～75cm进行土壤样本的钻取。土壤含盐及水分进行逐深度等级测定土壤可溶性盐度，各深度条件下的不同灌水定额方式下的土壤盐度测定值见表7。

表7 各灌水定额方式下土壤水盐度纵向分布

从各灌水定额方式下土壤水盐度纵向分布可看出，小麦收割后各层级土壤盐分均值均低于对应层级土壤盐分，土壤盐分在小麦种植期内总体呈现递减变化。土壤盐分随着灌水定额的加大而逐步递减变化，却逐步趋于稳定变化，递减趋势最为明显的是D2灌水定额方式，土壤盐分在20～75cm之间小麦播种和收获土壤含盐度总体保持较为稳定。0～40cm土壤深度条件下土壤含盐量在小麦播种前具有递减变化，而在40～75cm土壤深度条件下土壤含盐量在小麦播种前具有递增变化，在D2、D3两种灌水定额方式小麦播种前的土壤盐度均低于播种前的土壤盐度。相比于播种前小麦收获后在0～60cm土壤含盐度有所增加，深度高于60cm的土壤含盐度比播种前略有增加。小麦播种前土壤含盐量在各灌水定额方式下均高于播种后，土壤全盐量在D1灌水定额方式下在0.1左右维持，土壤全盐量在小麦收获后在0.89左右维持，D1灌水定额方式和其他两种灌水定额方式下的含盐量变化趋势较为相近。土壤含盐量对于小麦播种前而言排序为：D2>D3>D1，收获小麦后其土壤含盐量排序为：D2>D1>D3，土壤全盐量和土壤盐度变化一致。土壤全盐量随着灌水定额增加而减少的原因在于地表因小麦生长覆盖面加大，降低土壤水蒸发消耗，加大了土壤含水量，从而降低土壤全盐量的占比。

2.3 各灌水定额条件下小麦产量分析

结合试验灌区小麦作物不同试验田各灌水定额方式下的小麦作物产量、亩穗数以及干粒重进行测定，对各各灌水定额方式下小麦作物产量影响进行分析，小麦作物产量测定结果见表8。

表8 各灌水定额方式下小麦作物产量影响分析

从各灌水定额方式下小麦作物产量影响分析，小麦产量及小随着灌水定额的增加并为有所增加，小麦产量最高值出现在灌水定额为850m3/hm2。随着灌水定额的增加小麦亩穗数呈现明显增加，最大亩穗数对应的灌水定额也最大。不同灌水定额方式下小麦千粒重变化幅度较低。总体而言，灌水定额对于小麦的产量影响为先递增而逐步趋于稳定，当灌水定额增加到一定程度后小麦产量不再发生明显变化，此时的灌水定额为最佳灌水定额。对于辽宁地区而言，通过试验分析小麦产量对应的最佳灌水定额可为850m3/hm2。