玉米限額補充灌溉制度研討

時間:2022-07-10 02:56:34

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玉米限額補充灌溉制度研討

自2009年開始,寧夏中部干旱帶以固海、紅寺堡、固海擴灌、鹽環(huán)定四大揚水工程為水源,延伸揚黃灌區(qū)供水范圍,在揚黃灌區(qū)周邊規(guī)劃發(fā)展限額補充灌溉面積7.67萬hm2,其中設(shè)施農(nóng)業(yè)0.76萬hm2,特色農(nóng)業(yè)6.91萬hm2,限額灌溉定額控制在750m3/hm2,現(xiàn)工程建設(shè)已經(jīng)完成70%。揚黃延伸區(qū)限額灌溉定額的實施,只能根據(jù)水資源狀況和作物需水規(guī)律,在充分利用自然降水的基礎(chǔ)上,在作物關(guān)鍵生育期實施有限補充灌溉。研究在限量供水條件下的作物限額灌溉制度,保障作物關(guān)鍵生育期最低需水要求,對提高限額灌溉區(qū)水資源利用效率具有重要意義。

1試驗區(qū)基本概況

試驗區(qū)位于2010年建成的寧夏中部干旱帶下馬關(guān)高效節(jié)水限額灌溉區(qū)內(nèi),該區(qū)總面積1萬hm2。區(qū)域設(shè)計供水流量1m3/s,設(shè)計灌溉定額750m3/hm2。試驗區(qū)選擇在下馬關(guān)限額灌溉區(qū)的以色列滴灌技術(shù)示范區(qū)西三單元,采用蓄水池調(diào)蓄,庫容80萬m3,年供水總量540萬m3,蓄水池正常水位與試驗區(qū)相對高差40~125m,實施自壓滴灌。試驗區(qū)主要土壤類型為黃綿土及灰鈣土,0~30cm土壤容重為1.43g/cm3,30~60cm土壤容重為1.56g/cm3,試驗區(qū)土壤田間最大持水量為16.3%、pH值8.36、土壤有機質(zhì)5.23g/kg、速效氮35mg/kg、速效磷5.3mg/kg、速效鉀151mg/kg。試驗區(qū)多年平均降水量257mm,其中7-9月降水量占全年的58%。試驗區(qū)種植的主要特色作物為紅棗,套種作物有馬鈴薯、玉米、向日葵、大蔥、西瓜。本研究選擇玉米作為主要研究對象,開展限額灌溉制度研究。

2試驗設(shè)計

(1)試驗設(shè)計。試驗玉米品種為寧原單1號,限額補灌方式采用滴灌、穴灌方式[1]。滴灌試驗采用3因素(覆膜、灌溉次數(shù)、灌溉定額)、3水平正交試驗設(shè)計,其中各因素試驗水平為:覆膜(雙壟溝全覆膜、平地起壟半覆膜);灌溉次數(shù)(3次、4次、5次);灌溉定額(225、450、675m3/hm2),共有10個處理。穴灌試驗采用3因素(覆膜情況、灌溉次數(shù)、灌溉量)、3水平正交設(shè)計,各因素試驗水平為:覆膜(全覆膜、平地起壟半覆膜)、灌溉次數(shù)(3次、4次、5次)、灌溉定額(225、375、450m3/hm2),共有7個處理。(2)試驗小區(qū)布設(shè)。玉米滴灌灌溉制度試驗共布置2種集成模式[2][3]的試驗處理10個,其中半覆膜膜側(cè)種植小區(qū)5個,雙壟溝全覆膜種植小區(qū)5個,每個處理重復(fù)3次。玉米穴灌灌溉試驗共布置2種集成模式的試驗處理7個,其中半覆膜膜側(cè)種植小區(qū)4個,雙壟溝全覆膜種植小區(qū)3個。每個小區(qū)寬6m、長100m。雙壟溝全覆膜為機械覆膜,半覆膜均為人工覆膜,播前施復(fù)合肥300kg/hm2。在玉米生長過程中追施二銨1次、75kg/hm2,鋤草2次。全覆膜種植在寬6m的小區(qū)內(nèi)覆膜3條,每條膜種植2行玉米,每行玉米配置1條毛管;半覆膜種植小區(qū)覆膜4條,每條膜種植2行玉米,每2行玉米配置1條毛管、玉米株距為35cm。

3試驗監(jiān)測結(jié)果

(1)玉米限額灌水監(jiān)測。試驗區(qū)灌水用水表計量。實際各試驗區(qū)灌水與設(shè)計存在一定的差別。各試驗區(qū)設(shè)計灌溉定額、供水次數(shù)、灌水量與設(shè)計灌水情況的對比見表1。(2)生育期土壤含水率監(jiān)測。對作物生育期土壤含水量的變化進行跟蹤監(jiān)測。根據(jù)試驗監(jiān)測成果,各試驗中,玉米種植期、孕穗期及收獲期土壤含水率比較充分,在10%~18%范圍內(nèi)。但在玉米拔節(jié)期、抽雄期前期、乳熟期土壤含水率偏低,在7月中旬至8月中旬,土壤含水量在6%~12%,土壤含水率低于玉米灌溉關(guān)鍵期控制灌溉下限指標(biāo)[4-5]:拔節(jié)期50%θf(8.2%)、抽雄前期60%θf(9.8%)的標(biāo)準(zhǔn)。只是在試驗灌溉定額大于35m3時缺水期稍短,灌溉定額小的缺水期稍長,總體上在7月上旬至8月中旬均缺水受旱,說明7-8月實際試驗灌水量仍不能滿足作物關(guān)鍵生育期最低下限含水率的指標(biāo)要求,作物的產(chǎn)量受到影響。(3)產(chǎn)量監(jiān)測結(jié)果。由于寧夏中部揚黃延伸限額灌溉區(qū)作物全部采用套種農(nóng)業(yè)措施,下馬關(guān)試驗基地采取紅棗套種玉米農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。在套種前提下,種植的玉米單位面積留苗數(shù)量較正常單種有較大的差別,留苗數(shù)量在2.5~4.0萬株/hm2,其留苗數(shù)量為單種玉米留苗數(shù)量的47%~76%,為方便與單種作物作比較,同時將產(chǎn)量折算為正常種植留苗5.25萬株/hm2時的產(chǎn)量。測產(chǎn)結(jié)果見表2。由表2可見,根據(jù)折算單種產(chǎn)量,全覆膜膜上滴灌產(chǎn)量最高,其次為全覆膜穴灌,再次為半覆膜膜下滴灌,產(chǎn)量最低的是半覆膜穴灌。根據(jù)試驗測產(chǎn)結(jié)果分析,試驗設(shè)計的灌水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系不顯著,但不同覆膜方式對作物的產(chǎn)量影響極顯著,主要的主要因素。結(jié)合試驗中作物生育期土壤含水率分析,實際灌水量和灌溉定額,均不能滿足作物關(guān)鍵生育期土壤含水率下限指標(biāo)要求,各試驗均因關(guān)鍵期受旱,造成不同幅度的減產(chǎn)。(4)水分利用效率試驗結(jié)果分析各灌溉制度試驗小區(qū)水分利用效率分析見表3。由表3可見,在滴灌灌溉制度試驗中,全覆膜雙壟溝種植+膜上滴灌模式的平均產(chǎn)量為11040kg/hm2,灌溉水生產(chǎn)效率達到16.65kg/m3,考慮降水資源的利用,總體水分利用效率達到3.2kg/m3。半覆膜膜側(cè)種植+膜下滴灌模式的平均產(chǎn)量為9360kg/hm2,灌溉水生產(chǎn)效率達到33.3kg/m3,考慮降水資源的利用,總體水分利用效率達到3.42kg/m3。在穴灌灌溉制度試驗中,半覆膜膜側(cè)種植+膜下穴灌模式的平均產(chǎn)量為5700kg/hm2,灌溉水生產(chǎn)效率達到21.4kg/m3,考慮降水資源的利用,總體水分利用效率達到2.03kg/m3,全覆膜雙壟溝種植+膜下穴灌模式的平均產(chǎn)量為10800kg/hm2,灌溉水生產(chǎn)效率達到20.3kg/m3,考慮降水資源的利用,總體水分利用效率達到3.0kg/m3。根據(jù)試驗結(jié)果分析,不同覆膜種植時玉米滴灌灌溉制度試驗均達到了較高的水分利用率,其中半覆膜膜側(cè)種植+膜下滴灌模式的水資源利用效率較全覆膜雙壟溝種植+膜上滴灌模式的水資源利用效率提高了6.2%,是值得在揚黃延伸限額灌溉區(qū)推廣應(yīng)用的玉米滴灌灌溉技術(shù)模式,能夠提高水資源的利用率和利用效率。玉米穴灌灌溉試驗?zāi)J揭簿_到了較高的水分利用率,其中全覆膜雙壟溝種植+穴灌模式的水資源利用效率較半覆膜膜側(cè)種植+膜下穴灌模式的水資源利用效率提高了47.8%,是值得在揚黃延伸限額灌溉區(qū)推廣應(yīng)用的玉米穴灌灌溉技術(shù)模式,能夠提高降水資源的利用率和利用效率。

4玉米限額灌溉制度分析

玉米全覆膜雙壟膜上滴灌灌溉制度試驗產(chǎn)量11042kg/hm2,灌水4次、灌溉定額600m3/hm2,平均水分利用效率3.22kg/m3;玉米半覆膜平壟膜下滴灌灌溉試驗產(chǎn)量9360/hm2,灌水4次、灌溉定額600m3/hm2,平均水分利用效率3.42kg/m3;玉米半覆膜平壟穴灌灌溉試驗產(chǎn)量5704kg/hm2,灌水4次、灌溉定額300m3/hm2,平均水分利用效率2.03kg/m3;玉米全覆膜雙壟穴灌灌溉制度試驗產(chǎn)量10796kg/hm2,灌水4次、灌溉定額300m3/hm2,平均水分利用效率3.0kg/m3。不同補灌量時的產(chǎn)量均小于寧夏揚黃灌區(qū)12000~15000kg/hm2的最高產(chǎn)量。經(jīng)過綜合分析試驗過程勝利特征,玉米滴灌和穴灌限額灌溉條件下,作物關(guān)鍵生育期補水量與最終產(chǎn)量呈正相關(guān),補水量越大,產(chǎn)量越高;在玉米關(guān)鍵生育期保證最低下限土壤含水率的條件下,產(chǎn)量才能維持在正常水平,否則玉米產(chǎn)量會受到一定影響。根據(jù)各試驗結(jié)果,結(jié)合灌溉生產(chǎn)成本分析,以及灌水量對作物生長的影響,總結(jié)推薦玉米在限額灌溉定額下,不同栽培、灌溉模式下的限額灌溉制度:生育期補水灌溉4次,主要在玉米生長的種植、拔節(jié)、抽雄、大喇叭口其(5月上旬、6月中旬、7月中旬、8月中旬)灌水,灌水定額150m3/hm2,在套種情況下,產(chǎn)量5000~6000kg/hm2,單種情況下產(chǎn)量10000~11000kg/hm2,總水分利用效率可達3.0~3.4kg/m3,灌溉水利用效率可達20~30kg/m3。