民勤綠洲膜下滴灌洋蔥節(jié)水高產(chǎn)灌溉制度

丁　林，金彥兆，王文娟，王以兵，李　斌

(甘肅省水利科學(xué)研究院， 甘肅 蘭州 730000)

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民勤綠洲膜下滴灌洋蔥節(jié)水高產(chǎn)灌溉制度

丁林，金彥兆，王文娟，王以兵，李斌

(甘肅省水利科學(xué)研究院， 甘肅 蘭州 730000)

通過TDR土壤水分測定儀結(jié)合PC-2S土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)及作物生理生態(tài)指標(biāo)常規(guī)測定方法測定了膜下滴灌洋蔥不同灌水處理下土壤水熱動態(tài)、生長動態(tài)、產(chǎn)量效應(yīng)、水分利用效率、耗水規(guī)律及經(jīng)濟(jì)效益，并結(jié)合TRM-ZS3全自動氣象站氣象數(shù)據(jù)比較不同滴灌處理的優(yōu)越性，分析了不同灌水處理對水熱變化、產(chǎn)量、灌溉水利用、耗水特性及效益的影響。研究表明，膜下滴灌土壤水熱變化均勻、利用率高，有利于洋蔥生長；適宜的滴灌定額條件下(T4)洋蔥單株重、橫莖及縱莖均較大，產(chǎn)量較對照(CK)增加8.65%，節(jié)水21.6%，灌溉定額降低120 mm，生育期耗水降低136.9 mm，水分利用效率提高37.31%，水分生產(chǎn)力達(dá)27.0 元·m-3，凈收入增加13.8%。與對照覆膜畦灌相比，滴灌處理生育期耗水強(qiáng)度較對照均降低0.8 mm·d-1以上，能有效降低棵間無效蒸發(fā)損失，減少生育期耗水，改善土壤水熱狀況，提高作物產(chǎn)量、水分利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，是一種經(jīng)濟(jì)可行、易于推廣的節(jié)水方法。

洋蔥；膜下滴灌；節(jié)水高產(chǎn)；灌溉制度；民勤綠洲

石羊河流域是中國乃至世界上水資源供需矛盾突出、人水關(guān)系最不協(xié)調(diào)的內(nèi)陸河流域之一[1-2]。處于石羊河流域下游的民勤綠洲缺水更為嚴(yán)重，是限制農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要原因。在民勤綠洲主要種植作物中，洋蔥以其適應(yīng)性強(qiáng)、栽培簡單、耐貯藏、耐運(yùn)輸、供應(yīng)期長等特點(diǎn)，種植面積較大，多年平均種植面積均在3 000 hm2以上[3-6]，種植方式以覆膜畦灌為主，耗水量在5 400～6 300 m3·hm-2以上。而《石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃》[7]中，民勤綠洲2010年綜合農(nóng)田凈灌溉定額為429 mm，2020年為422 mm，洋蔥覆膜畦灌種植方式下的高耗水性已不能滿足《石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃》[7]中水資源高效利用要求。近年來當(dāng)?shù)夭坏貌粚嚎s洋蔥種植面積作為解決這一突出問題的出路[8-9]，壓縮面積雖然在一定程度上可以緩解水資源供需矛盾，但是可能導(dǎo)致單位耕地產(chǎn)出率及農(nóng)民收益的降低，有必要在洋蔥上開展高效節(jié)水技術(shù)應(yīng)用及其效益研究。在節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用研究方面，膜下滴灌技術(shù)以其抑制地面蒸發(fā)、減少深層滲漏、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了大力發(fā)展，僅甘肅河西地區(qū)年應(yīng)用面積就在9.0萬hm2以上[10]。國內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用膜下滴灌技術(shù)對棉花[11-15]、玉米[16-17]、制種玉米[18]、加工型番茄[19-21]、甜椒[22]、馬鈴薯[23]、防護(hù)林及沙生植物[24-25]等進(jìn)行了大量的研究，并取得了很多研究成果，對于洋蔥相關(guān)灌溉技術(shù)也有學(xué)者就膜下滴灌、噴灌、調(diào)虧灌溉等條件下洋蔥優(yōu)化灌溉制度、水分利用等方面開展了研究[26-33]，取得了一定成果，但在洋蔥膜下滴灌條件下的水熱高效利用、效益及適宜灌溉制度等方面還需進(jìn)一步深入研究。因此，本研究針對洋蔥種植與滴灌技術(shù)的特點(diǎn)，在民勤綠洲開展工作，從膜下滴灌土壤水熱變化，洋蔥生長動態(tài)、耗水特性、產(chǎn)量、水分利用效率、經(jīng)濟(jì)效益等方面研究膜下滴灌洋蔥的節(jié)水高產(chǎn)機(jī)理與效應(yīng)，提出節(jié)水高產(chǎn)制度與模式，以期為洋蔥高產(chǎn)、水熱高效利用提供理論基礎(chǔ)，促進(jìn)膜下滴灌技術(shù)的發(fā)展。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2011年5月—2012年9月在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處民勤綠洲和騰格里沙漠交界地帶的民勤縣大灘鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)東經(jīng)130°05′，北緯38°37′，屬典型的大陸性荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)量大，風(fēng)沙多，自然災(zāi)害頻繁。多年平均氣溫7.8℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-27.3℃，平均濕度45%，多年平均降水110 mm，多年平均蒸發(fā)量2 644 mm，全年平均揚(yáng)沙59 d，全年沙塵暴日數(shù)37 d，風(fēng)大沙多。年日照時數(shù)3 028 h，光熱資源豐富，≥0℃積溫3 550℃，≥10℃積溫3 145℃，無霜期150 d，最大凍土深115 cm。試驗(yàn)區(qū)土質(zhì)0～60 cm為粘壤土，60 cm以下逐漸由粘壤土變?yōu)樯橙劳粒寥榔骄葜貫?.54 g·cm-3。試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分、鹽分含量為有機(jī)質(zhì)5.27 g·kg-1、全氮0.45 g·kg-1、全磷1.15 g·kg-1、全鉀16.67 g·kg-1、pH值7.96、全鹽1.872 g·kg-1，灌溉水礦化度0.91 g·L-1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)滴灌灌水定額不同，試驗(yàn)共設(shè)5個處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)，以覆膜畦灌為對照(CK)，洋蔥品種為紅寶903。2011、2012年均于3月上旬通過大棚育苗，2011年5月12日移栽定植，9月4日收獲測產(chǎn)，2012年5月13日移栽定植，9月6日收獲測產(chǎn)。按行距15 cm、株距15 cm，一膜8行，每穴1株移栽，小區(qū)面積22.5 m2(1.5 m×15 m)，各小區(qū)間留有50 cm寬，40 cm高的小埂以供試驗(yàn)灌溉和觀測，在試驗(yàn)地四周按地形和小區(qū)布置情況留有保護(hù)行。試驗(yàn)地休閑期深耕、免冬灌，移栽前耙耱、平整、采用統(tǒng)一灌水定額灌安種水900 m3·hm-2，移栽后對照處理灌坐苗水900 m3·hm-2，其他處理按試驗(yàn)設(shè)計(jì)用滴灌灌坐苗水；移栽前鋪膜鋪滴灌帶，膜寬145 cm，一膜鋪3條滴灌帶，滴灌帶間距45 cm。試驗(yàn)地移栽前施底肥磷酸二銨225 kg·hm-2、尿素300 kg·hm-2、鉀肥150 kg·hm-2，生育期隨水追肥2次，滴灌處理每次施5 kg尿素，對照處理每次15 kg尿素。灌溉水源為井水，兩年灌水時間均一致，用水表嚴(yán)格控制灌水量，滴頭設(shè)計(jì)流量1.6 L·h-1，滴頭間距30 cm。各處理隨機(jī)布置3個測定土壤含水量的TDR測管和2層共6個PC-2S土壤溫度傳感器，兩年試驗(yàn)均采用統(tǒng)一灌溉制度，試驗(yàn)小區(qū)灌水參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。

表1　洋蔥膜下滴灌灌水參數(shù)設(shè)計(jì)

1.3測定指標(biāo)與方法

土壤含水率及地溫：用TDR土壤水分速測儀測定并計(jì)算土壤含水量，深度為0～100 cm土層中每20 cm為一層測定，整個生育期每隔10天測定一次，降水及灌水前后進(jìn)行加測。在每個處理的3個重復(fù)小區(qū)土層10 cm和20 cm處埋設(shè)PC-2S土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)溫度傳感器測定地溫，每30 min自動測定一次。

作物生長指標(biāo)及產(chǎn)量：分別在立苗后每隔15天及立苗期、六葉期、鱗莖膨大期、盛膨大期和收獲期使用卷尺測定株高。葉面積及干物質(zhì)每15天采樣，每個小區(qū)取10株，葉面積用長×寬×系數(shù)法測定，系數(shù)取0.75，鮮重用電子天平測定，再用烘干稱重法測干物質(zhì)積累；收獲期在每個小區(qū)中隨機(jī)選取兩點(diǎn)，每點(diǎn)取樣10株，將兩個點(diǎn)的樣品合成一個樣，進(jìn)行考種，按各小區(qū)單收，計(jì)算各小區(qū)產(chǎn)量。

灌水量：采用管道輸水膜下滴灌，每個試驗(yàn)小區(qū)均有單獨(dú)水表，灌水量由水表控制，記錄每次灌水時間、灌水量。

耗水量：耗水量(ET)按式(1)計(jì)算：

(1)

式中，ET1-2為階段耗水量(mm)，i為土壤層次號數(shù)，n為土壤層次總數(shù)目，γi為第i層土壤干容重(g·cm-3)，Hi為第i層土壤的厚度(cm)，Wi1為第i層土壤在時段始的含水量(干土重的百分率)，Wi2為第i層土壤在時段末的含水率(干土重的百分率)，M為時段內(nèi)的灌水量(mm)，P0為時段內(nèi)的有效降水量(mm)，K為時段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量(mm)，有底蒸滲器K=0，C為時段內(nèi)的排水量(地表排水與下層排水之和，mm)。

節(jié)水率：在節(jié)水灌溉技術(shù)條件下，以使用節(jié)水灌溉技術(shù)后作物耗水量和常規(guī)灌溉條件下的作物耗水量差除以常規(guī)灌溉條件下的作物耗水量。

增產(chǎn)率：在節(jié)水灌溉技術(shù)條件下，以使用節(jié)水灌溉技術(shù)后作物產(chǎn)量和常規(guī)灌溉條件下的作物產(chǎn)量差除以常規(guī)灌溉條件下的作物產(chǎn)量。

種植效益：記錄各處理種子、化肥、農(nóng)藥、地膜、機(jī)械、滴灌帶、水費(fèi)、作物收購價(jià)等數(shù)據(jù)，計(jì)算作物投入與產(chǎn)出。

氣象資料：通過TRM-ZS3全自動氣象站觀測記載溫度、降水、蒸發(fā)、風(fēng)速等氣象因素。試驗(yàn)期間降水及氣溫變化見圖1。

1.4數(shù)據(jù)分析及處理方法

用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，用DPS(v6.05)統(tǒng)計(jì)軟件做相關(guān)分析。

圖1試驗(yàn)期間(2011年5月—2012年9月)降水及氣溫變化情況

Fig.1Temperature and rainfall at the research area from May to September in 2011 and 2012.

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理下洋蔥生育期土壤水分動態(tài)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析各處理土壤水分變化過程，由于試驗(yàn)區(qū)未灌冬水，灌安種水前含水量較低，均在8%左右。移栽前由于統(tǒng)一灌了相同定額的安種水，各處理含水量無差別，移栽后隨著灌水定額不同，各處理含水率差異逐漸明顯，每次灌水后含水率升高形成峰值，隨后逐漸回落，峰值出現(xiàn)的次數(shù)與灌水次數(shù)一致。就各生育期來說，立苗期不同處理的土壤含水量隨土層深度增加均呈先增加(0～20 cm)，后減小(20～40 cm)，然后再增大(40～60 cm)的變化趨勢，且兩個拐點(diǎn)分別出現(xiàn)在30 cm和50 cm深處。主要是因?yàn)榱⒚缙谘笫[植株葉面積小，植株蒸騰作用較弱，土層的水分受地表蒸發(fā)的影響較大，土壤水分減小主要用于棵間蒸發(fā)，水分散失主要集中在0～20 cm土層。地膜的保墑作用把水分保在了地表土層20 cm以下，導(dǎo)致20 cm以下土壤水分相對較高；由于膜下滴灌各處理灌水量較小，水分滲透到30 cm以下土層的量較少，導(dǎo)致土壤水分降低，而60 cm深處土壤水分又有所增加是由于前期底墑水分保持較高。六葉期不同處理的土壤含水量隨土層深度增加呈先增加，后減小，然后再增大的變化趨勢。但相對立苗期，此階段土壤含水量第一個拐點(diǎn)則出現(xiàn)在20 cm深處。鱗莖膨大期不同處理土壤含水量隨土層深度增加基本呈先增加，再減小的變化趨勢，與立苗期和六葉期變化趨勢不同，其原因是鱗莖膨大期是洋蔥枝葉茂盛、根系最發(fā)達(dá)的需水關(guān)鍵時期，洋蔥對水分需求量較大。鱗莖盛膨大期不同處理土壤含水量隨土層深度增加呈先減小，后增大的變化趨勢。總體來看，由于膜下滴灌灌水量少，0～60 cm土層的土壤含水率在多數(shù)時間段低于常規(guī)灌溉，各滴灌處理土壤水分動態(tài)變化起伏不大，相對較為平穩(wěn)。在適宜灌水定額條件下，土壤水分始終保持在可高效利用范圍，無過干或過濕狀態(tài)，其“次數(shù)多，定額小”的灌溉特點(diǎn)符合作物需水及農(nóng)田環(huán)境要求，有利于提高水分利用效率。

圖2洋蔥全生育期土壤水分變化規(guī)律(2011年)

Fig.2Soil moisture of onion field during the whole growth period(2011)

2.2不同處理下洋蔥生育期土壤溫度變化

洋蔥生育期5月8日—9月4日不同深度的土壤溫度變化過程如圖3、圖4所示，每天溫度均為全天溫度平均值。雖然在同一天內(nèi)，土壤溫度呈現(xiàn)出低—高—低的單峰循環(huán)規(guī)律，但整個作物生育期溫度變化與氣溫及灌水有較為明顯的關(guān)系。數(shù)據(jù)表明：0～20 cm深度的土壤溫度自洋蔥移栽后開始到6月中旬都表現(xiàn)出上升的趨勢，6月中旬以后各個深度層次的土壤溫度都趨于穩(wěn)定。這是由于自洋蔥移栽后開始到6月中旬氣溫總體上持續(xù)上升，自6月下旬到8月中旬氣溫一直趨于穩(wěn)定的原因。另外，隨著灌水的實(shí)施，土壤溫度變化較大，灌前地溫較高，灌后地溫下降，隨著水分消耗地溫又緩慢上升，對照處理地溫起伏波動較大，主要是由于灌水時間間隔較長，而滴灌處理由于灌溉量小次數(shù)多，導(dǎo)致地溫變化較為平緩。對照處理除生育初期和末期外地溫均高于滴灌處理，且變化幅度較大。就不同深度而言，地溫全生育期變化趨勢均一致，只是10 cm處地溫變化波動較為強(qiáng)烈，20 cm處較為平緩，且10 cm處地溫均高于20 cm處，主要是上層土壤溫度受大氣溫度影響較大，而下層土壤溫度除了受大氣溫度調(diào)節(jié)以外，土壤水分的影響也較大。對照處理相比膜下滴灌土壤溫度變化幅度大。總體來看，在洋蔥生育期適宜地溫條件可減少土面水分無效蒸發(fā)，對土壤水熱進(jìn)行了有效調(diào)控，提高了水熱利用效率，對洋蔥產(chǎn)量形成有一定促進(jìn)作用。

圖3洋蔥全生育期10 cm土層土壤溫度變化規(guī)律(2011年)

Fig.3Soil temperature in 10 cm depth of the onion filed during whole growth period (2011)

2.3不同處理下洋蔥生長動態(tài)

經(jīng)過對兩年洋蔥生長指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析可知，洋蔥株高表現(xiàn)為灌水定額越大植株生長越快，到植株最高時，CK與T1相差14.5 cm，但隨著灌水定額增大時，處理間的株高差異也逐漸縮小。洋蔥葉面積指數(shù)的差異與株高變化趨勢一致，灌水越多洋蔥葉片生長越旺盛，葉片寬大，地面覆蓋度較高，其中CK葉面積指數(shù)是T1的2.68倍，但葉面積指數(shù)大，勢必會使部分營養(yǎng)消耗在地上部分，對根莖的生長將產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。洋蔥干物質(zhì)積累并不是隨著灌水定額增大而增大，適宜的灌水定額下(T4)干物質(zhì)積累可獲得較高值，比常規(guī)灌溉處理平均干物質(zhì)多0.3 g·株-1，即適宜的灌水定額可對洋蔥干物質(zhì)積累起到一定的調(diào)控作用，使其有利于產(chǎn)量形成，達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的目的。

圖4　洋蔥全生育期20 cm土層土壤溫度變化規(guī)律(2011年)

注：不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note: Different uppercase letters means significant fearfully different. The same below.

2.4不同處理下洋蔥產(chǎn)量分析

不同灌水處理洋蔥產(chǎn)量及構(gòu)成要素見表3。就單株重、橫莖及縱莖來看，各處理之間存在顯著或極顯著差異。產(chǎn)量最高的T4處理具有最高的單株重，兩年平均為0.365 kg·株-1，而產(chǎn)量最小的T1處理單株重最小，為0.165 kg·株-1，且與其他處理之間都有顯著或極顯著差異；另一方面，T4處理不但具有最高的單株重，橫莖和縱莖也表現(xiàn)為最高，平均分別為9.25 cm和9.355 cm，其中橫莖與其他處理均有極顯著差異，平均分別比T1、T2、T3、T5和CK提高34.64%、21.31%、13.06%、6.44%和6.75%；縱莖與T3和CK無極顯著差異，與T1、T2、T5有極顯著差異。由此可見，不同水分處理明顯影響了洋蔥營養(yǎng)生長，在滴灌處理中，單株重和橫莖隨著灌溉量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，說明同為滴灌情況下，適宜的滴灌定額可改善土壤的水熱狀況，有利于洋蔥生長。洋蔥單株重和橫莖差異明顯大于縱莖差異，也就是說單株重和橫莖對水分反應(yīng)敏感，由于各處理種植密度均一致，因此平均單株重即可代表洋蔥產(chǎn)量高低。比較各處理產(chǎn)量可得，滴灌處理并不是滴灌定額越大產(chǎn)量越高，適宜的滴灌定額(T4處理)水熱利用率高，有利于產(chǎn)量提高。分析可得T4、T5處理較對照是增產(chǎn)的，平均分別增產(chǎn)8.65%和2.30%，其他處理較對照是減產(chǎn)的，其中T1減產(chǎn)最大，平均減產(chǎn)率為51.2%。就節(jié)水率來說，滴灌處理較對照均有節(jié)水效益，其節(jié)水率均在18%以上，最高可超過36%。

表3　膜下滴灌洋蔥產(chǎn)量效應(yīng)

2.5不同處理下洋蔥水分利用效率

從圖5可以看出，就兩年數(shù)據(jù)平均值而言，平均灌水量最多的對照處理(CK)水分利用效率較小，為21.82 kg·m-3，T4處理最高，為29.95 kg·m-3，較CK提高37.31%，T5處理次之，為27.32 kg·m-3，較CK提高25.2%，表明在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)減小灌水量可以提高水分利用效率。從整個生育期來看，水分利用效率呈單峰曲線，隨灌水量增加呈先增加后減小的趨勢，各處理間存在較大差異。就灌水量最大的CK處理來說，當(dāng)土壤水分含量過高時，光合速率不再增加，而蒸騰速率持續(xù)增長必然導(dǎo)致作物耗水過多，這是導(dǎo)致水分利用效率下降的重要原因之一。

圖5膜下滴灌洋蔥水分利用效率

Fig.5Water use efficiency of onion under drip irrigation

2.6不同處理下洋蔥耗水規(guī)律

根據(jù)觀測到的土壤水分變化過程，計(jì)算了膜下滴灌洋蔥各生育階段的耗水情況，結(jié)果見表4。將洋蔥整個生育期按4個生育階段劃分，不同生育期需水量明顯不同。常規(guī)灌溉CK各生育期耗水量均高于膜下滴灌處理，且常規(guī)灌溉與膜下滴灌各處理均存在顯著性差異。各生育期耗水量隨灌水定額的增加而增加。在鱗莖膨大期，灌水定額對植株的生長發(fā)育有很大的影響，灌水定額小導(dǎo)致洋蔥矮小，光合作用減弱，耗水量就小。在鱗莖盛膨大期，隨著營養(yǎng)生長的逐漸減弱和氣溫的降低，日均耗水量開始下降，但由于該生育期時段較長，階段需水量仍然較大。從洋蔥整個生育期來看，洋蔥階段耗水量與階段灌水量有密切關(guān)系，即階段耗水量大小完全由階段灌水量大小所決定。就平均耗水強(qiáng)度而言，階段耗水量越大，耗水強(qiáng)度也大，且最大峰值出現(xiàn)在鱗莖膨大期，此階段耗水強(qiáng)度最大的CK為6.1 mm·d-1，而最小的T1僅為4.2 mm·d-1，兩者相差1.9 mm·d-1。在整個洋蔥生育期CK耗水強(qiáng)度較滴灌處理均高出0.8 mm·d-1以上，說明過量灌水只會增加無效耗水，對作物產(chǎn)量形成無積極作用。

2.7不同處理下洋蔥經(jīng)濟(jì)效益

灌水量最高的常規(guī)灌溉CK處理并沒有獲得最高的凈收入，膜下滴灌處理T4、T5凈收入高于常規(guī)灌溉處理CK，而T1、T2、T3則低于CK。其中T4凈收入最高，為99 569.9 元·hm-2，與常規(guī)灌溉CK相比凈收入多12 106.1 元·hm-2，增加13.8%。而灌水最少的膜下滴灌T1處理凈收入最低，為23 938.2 元·hm-2，分別比T2、T3、T4、T5、CK低52.0%、67.8%、76.0%、73.6%、72.6%。T4處理洋蔥灌溉定額較對照降低120 mm，生育期耗水降低136.9 mm，水分生產(chǎn)力達(dá)27.0 元·m-3。雖然滴灌處理在滴灌帶等生產(chǎn)資料上投入較多，與對照處理均有極顯著差異(P<0.01)，其中投入最大的T5處理較CK投入增加1.5%，但滴灌處理節(jié)水節(jié)肥效果顯著。由以上可以看出，并不是灌水越多收益越多，適當(dāng)灌水不僅能提高產(chǎn)量，而且凈收入也明顯提高。但是考慮到民勤地區(qū)水資源狀況、土地沙漠化和氣候特點(diǎn)，在滴灌條件下適當(dāng)增加灌水量并結(jié)合農(nóng)藝、耕作、覆蓋保墑等措施可獲得較高的產(chǎn)量及節(jié)水效應(yīng)，在水源條件適合滴灌的地區(qū)可適當(dāng)推廣種植面積。

表4　膜下滴灌洋蔥耗水規(guī)律

3　結(jié)論與討論

洋蔥作為西北旱區(qū)一種高投入、高產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)作物，需水量較大，采用地面常規(guī)灌溉方式，需水量在600 mm左右，采用膜下滴灌，平均節(jié)水在2 000 m3·hm-2左右，節(jié)水效益非常顯著[29]。本文研究了膜下滴灌洋蔥土壤水熱動態(tài)、生長指標(biāo)、產(chǎn)量、水分利用效率、耗水規(guī)律與效益，并根據(jù)洋蔥栽培特點(diǎn)提出了適宜民勤綠洲灌溉條件的膜下滴灌洋蔥節(jié)水高產(chǎn)栽培與灌溉模式(即處理T4模式)，相關(guān)結(jié)論如下：

1) 膜下滴灌與其他灌水方式的土壤水、溫變化的差異是：有利于形成易于植物根系吸收的土壤水分條件，使土壤增溫，根系淺層土壤含水量高于深層土壤含水量，土壤干、濕間隔排列，有利于氣體交換，可明顯改變作物根際土壤水、熱、氣環(huán)境。本文研究得出膜下滴灌保墑效果較好，生育期土壤水分變化平緩，在作物根區(qū)始終保持適宜含水率，土壤溫度無大幅度起伏變化，有效調(diào)控了農(nóng)田水熱利用，有利于洋蔥生長及產(chǎn)量形成，這與胡曉棠等[34]的研究成果是一致的。同樣與其他灌水方式相比，采用膜下滴灌技術(shù)改變了農(nóng)田小氣候，土壤水、溫等作物生長環(huán)境均發(fā)生了變化，對作物生長會產(chǎn)生一定的影響[35]，這一特點(diǎn)對洋蔥生長影響沒有獨(dú)特性。

表5　膜下滴灌洋蔥經(jīng)濟(jì)效益分析

2) 適宜的灌水定額可對洋蔥干物質(zhì)積累起到一定的調(diào)控作用，過多的灌水量會導(dǎo)致產(chǎn)量降低；適宜的滴灌定額條件下(T4)洋蔥單株重、橫莖及縱莖均較大，與其他處理之間都有顯著或極顯著差異；產(chǎn)量較對照增加8.65%，節(jié)水21.6%。研究結(jié)論與韓萬海[29]的研究結(jié)論是一致的。

3) 洋蔥水分利用效率呈單峰曲線，隨灌水量增加呈先增加后減小的趨勢，適宜滴灌定額(T4)條件下水分利用效率最高，為29.95 kg·m-3，較CK提高37.31%；膜下滴灌處理整個生育期耗水強(qiáng)度較對照處理降低0.8 mm·d-1以上，其中T4灌溉定額較對照降低120 mm，生育期耗水降低136.9 mm，水分生產(chǎn)力達(dá)27.0 元·m-3。這是由于隨灌溉水平的提高，產(chǎn)量增加幅度較耗水和灌水的增加幅度低所致。這說明滴灌可在一定程度上提高洋蔥的水分利用效率[31]。

4) 在民勤綠洲及類似區(qū)域膜下滴灌洋蔥推薦采用灌溉制度為總灌溉定額4 200 m3·hm-2，全生育期灌水10次，5月上旬灌安種水，灌水定額900 m3·hm-2；5月中旬移栽，移栽后于5月中旬、下旬灌2次水，灌水定額330 m3·hm-2；6月中旬、下旬，7月上旬灌3次水，灌水定額360 m3·hm-2；7月中旬、下旬，8月上旬、下旬灌4次水，灌水定額390 m3·hm-2。

5) 雖然滴灌處理總投入大于CK，但滴灌處理節(jié)水節(jié)肥效果顯著，在適宜的灌水定額條件下(T4)凈收入高于常規(guī)灌溉處理CK，其凈收入較CK增加13.8%。若結(jié)合農(nóng)藝、耕作、覆蓋保墑等措施則可獲得更高的效益，相關(guān)結(jié)論可為旱區(qū)洋蔥的栽培及節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐提供參考。

由于本研究在民勤綠洲開展，研究結(jié)論得出的具體指標(biāo)與數(shù)據(jù)可能與相關(guān)研究有一定差異，但總體結(jié)果及變化趨勢一致。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)氣候、土壤、水資源等條件差異選擇適宜的膜下滴灌灌水定額及灌溉制度，以取得最高的效益。另外，膜下滴灌與其他節(jié)水與農(nóng)藝措施(如調(diào)虧灌溉、水肥一體化技術(shù)、化學(xué)保水劑技術(shù))結(jié)合后相關(guān)效應(yīng)與指標(biāo)還需開展進(jìn)一步研究。

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Water-saving and high-yield irrigation schedule of drip irrigation under plastic film condition for onion production in Minqin Oasis

DING Lin, JIN Yan-zhao, WANG Wen-juan, WANG Yi-bin, LI Bin

(GansuResearchInstituteforWaterConservancy,Lanzhou,Gansu730000,China)

As a high yielding and efficiency vegetable, onion was planted at larger area in Minqin Oasis. Traditional irrigation mode can not meet the requirements of water saving and efficient due to high water consumption, and It is necessary to develop an efficient water saving technology. The soil water, growth parameters, yield, water use efficiency, water consumption and economic benefit were measured through the TDR soil moisture meter and PC-2S monitoring system for onion crops under the condition of drip irrigation under plastic film. The advantages of different irrigation treatment were compared combined with TRM-ZS3 automatic weather stations meteorological data. Results showed that weight, horizontal stem and vertical stem were larger, yield was increased by 8.65%, water saving by 21.6% under by drip irrigation and plastic film. The treatment T4 irrigation quota lowered by 120 mm, water consumption in growth period reduced by 136.9 mm, water use efficiency increased by 37.31%, water productivity up to 27.0 yuan·m-3and net income increased by 13.8%. Drip irrigation under plastic film should be a kind of economic and feasible, easy way for water-saving irrigation.

onion; drip irrigation under plastic film; water-saving and high-yield; irrigation schedule; Minqin Oasis

1000-7601(2016)04-0046-09

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.08

2015-07-29

國家科技支撐計(jì)劃課題“西北生態(tài)脆弱區(qū)經(jīng)濟(jì)作物高效用水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2011BAD29B04)；甘肅省青年基金項(xiàng)目“麥秸-塑膜復(fù)合覆蓋對土壤水熱及環(huán)境的影響機(jī)制”(145RJYA281)；甘肅省水利重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目“河西內(nèi)陸區(qū)精量低壓滴灌技術(shù)體系研究”

丁 林(1978—),男,甘肅武威人,高級工程師,主要從事旱區(qū)水資源利用及節(jié)水灌溉方面的研究。 E-mail:gssskyd@sohu.com。

S275.6

A