膜下滴灌對旱地菜豆水分利用和產量的影響

韓彥龍，劉恩科，張 偉，姜春霞，張冬梅，劉化濤，張小寧

（山西省農業科學院旱地農業研究中心，山西太原030006）

滴灌是一種較為先進的灌水方式和節水灌溉技術，能減少水分下滲，有效地將水分、養分運輸到作物根部，從而提高水分利用效率[1-2]。地膜覆蓋栽培種植技術在我國旱作農業區被廣泛應用，有增溫保墑、使作物提早成熟、增加產量等作用[3-5]，而膜下滴灌是將先進的滴灌技術與覆膜種植技術相結合的產物，已有的研究和示范推廣顯示，膜下滴灌技術具有明顯的節水增產作用[6-7]。結合集雨蓄水工程，將有限的降水量合理集蓄，再利用膜下滴灌技術在作物不同生育階段進行合理調配，可實現水資源的可持續利用[8-9]。

菜豆（Phaseolus vulgaris）在我國栽培普遍，其在蔬菜生產和供應中占有重要地位。因其栽培效益好，在山西省中北部旱地覆膜栽培研究面積較大[10-12]。但目前關于大田旱地菜豆覆膜栽培多集中于栽培管理技術方面，覆膜滴灌條件下的旱地菜豆水分高效利用方面的研究尚未見報道。

本試驗在膜下滴灌條件下，研究不同滴灌水量對旱地菜豆耗水量、水分利用效率和產量的影響，旨在為旱地菜豆膜下滴灌的應用提供一定理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2010年5—9月在山西省農業科學院旱地農業研究中心河村旱作節水試驗基地進行。試驗區位于山西省太原市陽曲縣凌井店鄉河村，海拔1 270 m，年平均氣溫6～7℃，年平均降雨量441.2 mm，年無霜期120 d。試驗地土壤為黃土質淡褐土性土，土層深厚。耕作層有機質含量為12.45 g/kg、全氮為 0.69 g/kg、速效磷為 7.93 mg/kg、速效鉀為119.34 mg/kg，容重為1.17 g/cm3。前茬作物為玉米。整地前施 N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2作基肥。

1.2 供試材料

供試菜豆品種為天馬95-33架豆王。品種特點是中熟、蔓生、莢至完熟無筋無纖維，覆膜種植，株行距0.50 m×0.60 m，每穴1株。嫩莢充分變大，莢內略有種子時為最佳采摘時期。

滴灌材料是北京綠源塑料有限責任公司生產的內鑲貼片式滴灌帶，外徑16mm、壁厚0.6mm、滴頭間距0.3 m，首部安裝水表控制滴灌水量。

1.3 試驗方法

試驗共設5個處理（表1），每個處理3次重復，每重復1個小區，小區面積5.0 m×4.0 m，隨機排列。

表1 旱地菜豆不同生育時期的滴灌水量 m3/hm2

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤水分測定 每小區定位地埋中子管，用CPN-503中子儀測定0～1.8 m內每20 cm的土壤層含水量。試驗開始后每隔10 d測定一次，每次滴灌前加測一次。

根據水量平衡方程ET＝I＋P－SW（ET為耗水量，I為灌水量，P為降水量，SW為土壤貯水量）計算耗水量（mm）。根據方程WUE＝Y/TET（WUE為水分利用效率，Y為產量，TET為總耗水量）計算水分利用效率。

1.4.2 降水量測定 應用氣象站自動記錄整個生育期內降水量。

1.5 數據分析

試驗數據均采用DPS和Excel軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同滴灌水量對旱地菜豆各生育階段耗水量的影響

不同階段的耗水量反映各生育期的需水規律和需水特性[13]。從表2可以看出，不同滴灌水量條件下，旱地菜豆各生育期耗水量不同，且隨著滴灌水量的增加而增大；在旱地菜豆整個生長周期中，中后期耗水量高于前期，依次為結莢盛花期＞始花期＞抽蔓期＞苗期，結莢盛花期耗水量最大，其中，T5處理耗水最高，達207.1 mm。這主要是由于旱地菜豆盛莢期正值7月至8月上旬，時間較長，植株茂盛，葉片蒸騰強烈，而且開花、結莢和側枝抽蔓并進，水分和養分需求強烈；在始花期，花芽萌芽開始分化，植株莖蔓營養生長旺盛，耗水量也較高；而抽蔓期和苗期持續時間較短，植株相對嬌小，需水、耗水量較低。說明在旱地菜豆生產中，進入開花期后尤其是結莢盛花期是菜豆獲得高產的水分關鍵期要加大灌水量，而在菜豆生長前期，耗水量小，可適當控制水分供給。

表2 不同滴灌水量下旱地菜豆各生育階段耗水量的變化

2.2 不同滴灌水量對旱地菜豆總耗水量、產量和水分利用效率的影響

從表3可以看出，在旱地菜豆整個生長期內，不同滴灌水量處理對旱地菜豆總耗水量、產量和水分利用效率的影響差異顯著，且耗水量隨滴灌水量的增加而呈增加的趨勢，不滴灌水的T0處理總耗水量最少，為273.4 mm；滴灌水量最大的T5處理總耗水量最大，達364.6 mm，比處理 T1，T2，T3，T4 分別提高 22.8%，20.8%，11.3%，3.8%。從表3還可以看出，不適宜的滴灌水量均不利于產量和水分利用效率的增加，T3處理的水分利用效率和產量均最高，分別達到80.8 kg/（mm·hm2）和26 456.2 kg/hm2，比其他灌水處理T1，T2，T4，T5的水分利用效率分別提高29.7%，16.8%，11.3%，20.7%，產量分別提高29.1%，15.0%，3.9%，8.6%。

表3 不同滴灌水量下旱地菜豆總耗水量、產量和水分利用效率

2.3 膜下滴灌條件下，旱地菜豆產量和水分利用效率與總耗水量間的關系

從圖1可以看出，旱地菜豆產量和水分利用效率與生育期總耗水量之間均呈2次曲線關系，相關系數分別為0.945 8，0.867 4，均達到0.01極顯著相關水平；產量和水分利用效率均基本隨著滴灌水量的增加而增加，但當灌水量增加到一定值時，產量和水分利用效率分別達到極大值，此后滴灌水量繼續增加，產量和水分利用效率反而下降。

2.4 膜下滴灌條件下，旱地菜豆的日均耗水規律

從圖2可以看出，旱地菜豆在整個生育期中對土壤水分的日消耗強度變化均呈線性增加，不同滴灌量處理下趨勢相同，從抽蔓后期開始日耗水量明顯增大，日均耗水強度為2.00 mm/d，表明從菜豆抽蔓開始應適當加強水分供給；到結莢開花盛期，日平均耗水強度最高，達4.71 mm/d，此期間菜豆耗水量大，如缺水將會對產量產生較大的影響。

3 結論與討論

本試驗通過研究膜下滴灌條件下不同滴灌量對旱地菜豆產量、耗水量、水分利用效率的影響，結果表明，旱地菜豆從抽蔓后期日耗水量開始明顯增大，日均耗水強度為2.00 mm/d；到結莢盛花期，日平均耗水強度最高可達4.71 mm/d，并且在旱地菜豆整個生育階段中，結莢盛花期耗水量最大，可達207.1 mm，說明旱地菜豆生產中，從抽蔓后期就應加強水分管理供給，到結莢盛花期，應加大補灌水量，防止缺水引起對產量的不利影響。在整個生育期中，適宜的滴灌水量可得到較高的產量和水分利用效率，滴灌水量為330 m3/hm2時，產量和水分利用效率均最高，分別達26 456.2 kg/hm2和80.8 kg/（mm·hm2），此滴灌量可作為旱地菜豆膜下滴灌高產種植的一種指導。

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