适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量.pdf

节水灌溉Water Saving I适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量高洪香1，焦炳忠2，3，贾帅4（1.宁夏水文水资源监测预警中心，银川 750004；2.宁夏回族自治区水利科学研究院，银川 750021；3.宁夏旱作节水高效农业工程技术研究中心，银川 750021；4.宁夏职业技术学院宁夏开放大学，银川 750021）摘 要：为探索宁夏红寺堡灌区地下渗灌灌溉方式影响水资源高效利用、黄花菜经济效益，采用不同灌溉方式（常规灌溉CK、单管单行D1、双管单行D2、地表渗灌S1、地下渗灌S2）对多年生黄花菜生长指标、产量、水分利用效率及土壤水分变化规律进行研究。结果表明：不同灌溉方式下黄花菜土壤垂直方向水分变化主要在060 cm内幅度较大，各处理随着深度的增加土壤含水率逐渐降低，水平方向各处理在2040 cm处土壤含水率最大；各处理随着黄花菜生育时期的变化，叶片叶绿素相对含量逐渐增加，CK与其他处理叶片叶绿素相对含量和氮含量存在显著差异（P0.05）；S2处理在各生育时期株高最高，与其他处理存在显著差异（P0.05）；CK处理属常规灌溉方式，耗水量最大402.01 mm，S2处理花蕾最长、单个花蕾重最重、产量最大分别为11.86 cm、4.38 g和15 446 kg/hm2，与其他处理均存在显著差异（P0.05）。综上可见，在宁夏干旱地区，选择地下渗灌管埋深为10 cm、灌溉定额为2 475 m3/hm2，黄花菜单个花蕾重为4.38 g，黄花菜产量较高为15 446 kg/hm2，水分利用效率较高为4.45 kg/m3，有助于提高黄花菜产量和水分利用效率，可实现黄花菜高效生产。关键词：渗灌；滴灌；灌溉方式；生长；水分利用效率；黄花菜；产量中图分类号：S275.6 文献标识码：A DOI：10.12396/jsgg.2022367高洪香，焦炳忠，贾 帅.适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量J.节水灌溉，2023（9）：32-37.DOI：10.12396/jsgg.2022367.GAO H X，JIAO B Z，JIA S.Suitable infiltration irrigation methods to improve water use efficiency and yield of daylily in irrigation area J.Water Saving Irrigation，2023（9）：32-37.DOI：10.12396/jsgg.2022367.Suitable Infiltration Irrigation Methods to Improve Water Use Efficiency and Yield of Daylily in Irrigation AreaGAO Hong-xiang1，JIAO Bing-zhong2，3，JIA Shuai4（1.Ningxia Hydrology and Water Resources Monitoring and Early Warning Center，Yinchuan 750004，China；2.The Scientific Research Institute of the Water Conservancy of Ningxia，Yinchuan 750021，China；3.Ningxia Dry Farming，Water Saving and Efficient Agricultural Engineering Technology Research Center，Yinchuan 750021，China；4.Ningxia Vocational and Technical College Ningxia Open University，Yinchuan 750021，China）Abstract：In order to explore the effect of long irrigation intervals on the economic benefits of daylily in the Hongsibao Yanghuang Irrigation Area in Ningxia,different irrigation methods Conventional irrigation CK,Single tube and single row D1,Double pipe,and single row D2,Surface infiltration irrigation S1,and Underground infiltration irrigation S2 were used in this paper.The growth index,yield,water use 文章编号：1007-4929（2023）09-0032-06收稿日期：2022-11-22 接受日期：2023-03-10基金项目：宁夏自然科学基金“宁夏引黄灌区节水减排控盐交互响应机制及耦合调控机理研究”项目资助（2022AAC05066）；宁夏农业科技项目“黄花菜高效节水及水肥一体化灌溉技术试验研究与示范推广”资助（2022）。作者简介：高洪香（1988-），女，工程师，工学硕士，主要从事水资源高效利用研究。E-mail:。通讯作者：贾帅（1990-），男，讲师，工学硕士，主要从事旱区水资源高效利用研究。E-mail:。32适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量 高洪香 焦炳忠 贾帅efficiency,and soil moisture variation of perennial daylily were studied.The results showed that under different irrigation methods,the change of soil moisture in the vertical direction of daylily was mainly within 060 cm,the soil moisture content of each treatment gradually decreased with the increase of depth,and the soil moisture content of each treatment in the horizontal direction was at 2040 cm.The relative content of chlorophyll in leaves gradually increased with the change of the growth period of daylily in each treatment,and the relative content of chlorophyll and nitrogen in leaves of CK and other treatments were significantly different(P0.05);S2 treatment had the highest plant height in each growth period,there was a significant difference with other treatments(P0.05);CK treatment was a conventional irrigation method,with the largest water consumption of 402.01 mm.mm,the longest flower bud,the heaviest single flower bud weight,and the highest yield were 11.86 cm,4.38 g,and 15 446 kg/hm2 in the S2 treatment,which was significantly different from other treatments(P0.05).To sum up,in the arid area of Ningxia,the buried depth of the underground infiltration irrigation pipe is 10 cm,the irrigation quota is 2 475 m3/hm2,the weight of each flower bud is 4.38 g,the yield of daylily is 15 446 kg/hm2,and the water utilization rate is 4.38 g.The higher water use efficiency i is 4.45 kg/m3,which helps to improve the yield and water use efficiency of daylily and can achieve high-efficiency production of daylily.Key words：infiltration irrigation；drip irrigation；irrigation mode；grow；day lily；yield；water use efficiency宁夏中部干旱带黄花菜灌溉方式大多以大水漫灌为主，因水资源紧张全年灌溉次数仅有3、4次，当地土壤为砂性、蒸发量较大，单次漫灌的水量无法保证黄花菜花期水分供应，大量的蒸发和渗漏流失致使水分利用效率极低，严重影响黄花菜产量和品种。部分区域黄花菜采用高效灌溉方式，但缺乏相应的理论技术指导，没有充分发挥节水、节肥、提质、增效作用，导致水资源利用效率和黄花菜经济效益不高1。随着宁夏黄花菜面积不断扩大，选择合适的灌溉方式、灌水量以及水肥配比等对黄花菜品质和产量有较大影响，可有效改善作物生长状况，促进作物增产增效，提高作物品质和水肥利用效率2，并且黄花菜适宜的水肥耦合规律研究甚少3-5。地下灌溉技术是一种高效节水灌溉方法，能有效地减少土壤表面水分蒸发和肥料吸收过程中的损失，对节水效果十分显著6。目前，地下灌溉研究主要集中在灌水器类型、布置方式7,8、与滴灌比较9对不同作物的农艺性状、产量、水分利用效率方面较多。地下灌溉对土壤中水分分布有一定的影响，孙三民等人8采用间接地下滴灌及导水装置对其灌水器埋深在干旱区进行试验研究，相对于滴灌节水增产明显。已有研究表明，不同地下灌水器9-11在不同埋深、灌水量以及施肥量的适宜组合对番茄9、马铃薯12,13、同心圆枣14等作物农艺性状、产量及水分利用效率均有提高。韩懂懂等人15对渗灌与滴灌、管灌进行定位试验研究，得出渗灌较滴灌和管灌有利于增加枣树新梢长度，提高产量和水分利用效率。当前，如何确定适宜的地下渗灌灌溉方式来改善黄花菜采摘期农艺性状，提高产量和水肥利用效率，是宁夏黄花菜产业目前存在的主要问题。因此，探索适当的地下渗灌灌溉方式是提高有限水资源利用效率，扩大黄花菜种植面积，提高黄花菜产量和品质的必由之路。本文以宁夏中部干旱带黄花菜为研究对象，分析不同灌溉方式对黄花菜生长量及产量的影响，以期确定黄花菜最佳灌溉方式，为宁夏中部干旱带黄花菜产业的发展提供技术支撑。1材料与方法1.1试验地概况试验于2022年3-8月在宁夏红寺堡区太阳山镇开展。该区域属于半干旱内陆性气候，蒸发量大，年平均降水量272.6 mm，多年平均日照3 000 h左右，年平均气温8.5。试验区080 cm 土层田间持水率（质量含水量）和土壤容重分别为23.04%和 1.37 g/cm3。土 壤 物 理 性 质 见 表 1、化 学 性 质见表2。1.2试验设计本试验设不同灌溉方式1个因素，常规灌溉CK（大水漫灌）、单管单行D1、双管单行D2、地表渗灌S1、地下渗灌S2（埋深10 cm）5个水平，具体田间灌溉方式布置如图1所示。常规灌溉定额依据当地灌溉量为4 500 m3/hm2，滴灌和渗灌依据前人研究理论值及黄花菜关键需水期均设为2 475 m3/hm2，田间试验采用随机区组设计，生育期内CK施入磷酸二氢钾水溶肥为450 kg/hm2，D1、D2、S1、S2处理各施入磷酸二氢钾水溶肥为335 kg/hm2。试验方案如表3所示。试验小区黄花菜栽植行距140 cm，株距40 cm，每个试验表1土壤物理性质Tab.1Physical properties of soil土壤质地砂质壤土土壤粒径分布(%)黏粒（0.05），S2处理株高最高分别为53.8和65.3 cm，CK次之，D1处理最低分别为50.1和60.7 cm，从5月16日至30日S2处理株高增长最大，增幅为11.5 cm。6月28日左右为黄花菜抽薹时期，在此之前黄花菜主要以营养生长为主，从5月30日至6月28日黄花菜的株高处于增长最快阶段，S2处理增长幅度最大为26.9 cm，CK增长幅度最小为19.4 cm，并且6月28日S2处理与S1处理之间无显著差异（P0.05），S2处理与CK、D1、D2处理之间存在显著差异（P0.05），D2处理与其他处理均存在显著差异（P0.05）。7月20日黄花菜处于花期顶峰时期，营养生长基本停滞，主要以生殖生长为主，植株吸收大量的营养物质和水分主要供给花蕾生长，各处理株高基本停滞生长，图1田间灌溉方式布置示意图Fig.1Layout of field irrigation methods注：1-单管单行D1；2-双管单行D2；3-地表渗灌S1；4-地下渗灌S2；5-黄花菜。表3试验设计Tab.3Experimental design生育时期萌芽展叶期抽薹期花期秋季生长期全生育期日期03-2005-1805-1906-2106-2208-1108-1209-10175 d灌溉定额/(m3hm-2)CK1 1251 1252 250-4 500D15508251 100-2 475D25508251 100-2 475S15508251 100-2 475S25508251 100-2 475施氮肥量CK/(kghm-2)60（90）90（120）185（240）-335（450）灌水次数CK2（1）3（1）4（2）-9（4）施氮次数CK2（1）3（1）4（2）-9（4）34适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量 高洪香 焦炳忠 贾帅株高增长相比6月28日幅度缓慢，株高最高的D2处理增幅仅为3.2 cm，S2处理增幅仅为1.6 cm，S2处理与其他处理存在显著差异（P0.05），CK与D1处理之间无显著差异（P0.05）。2.2不同灌溉方式对黄花菜花薹粗的影响黄花菜花薹粗细直接影响营养物质的供应，并与黄花菜产量密切相关，花薹越粗说明黄花菜营养供应充分。各处理花薹粗变化情况如图2所示，可以看出，S2处理花薹最粗为4.59 mm，与 CK、D2、S1 处理无显著差异（P0.05），与 D1处理存在显著差异（P0.05），D1 处 理 与 CK、D2 处 理 存 在 显 著 差 异（P0.05），与 CK、D1、S1 处理叶绿素含量和氮含量之间存在显著差异（P0.05）。各处理从萌芽展叶期到花期叶片叶绿素含量均增加，D2 处理增幅最大为 10.57，S2 处理增幅次之为 7.96，D1 处理先增大后降低，降幅为 0.07。在萌芽展叶期、抽薹期、花期黄花菜叶片氮含量 S1 处理增幅最大为 0.57，D1 处理降低了 0.03。CK 叶片叶绿素相对含量和氮含量在展叶期、抽薹期、花期均与其他处理存在显著差异（P0.05），S2处理与其他处理均存在显著差异（P0.05）。S2 处理单个花蕾重和产量最高分别为4.38 g 和 15 446 kg/hm2，与其他处理均存在显著差异（P0.05）。S2 处理灌溉水利用效率最高为 6.24 kg/m3，与其他处理均存在显著差异（P0.05），S1 处理与其他处理之间灌溉水利用效率均存在显著差异（P0.05）。水分利用效率是指在田间，作物蒸散消耗单位质量水所制造的干物质量，是衡量作物产量与用水量关系的指标，S1 处理水分利用效率最大为 4.66 kg/m3，与 S2、D2处理之间无显著差异（P0.05），与 CK、D1 处理之间存在显著差异（P0.05），S1、S2 处理水分利用效率分别较 CK 提高了 53.21%、46.12%。3讨 论宁夏黄花菜核心产区分布在中部干旱带，水资源短缺是制约当地种植业发展的最大瓶颈，黄花菜花期只能灌溉12次水，是导致产量和品质降低的主要原因之一。土壤中水分过多会降低水分利用效率，而土壤水分严重亏缺会影响作物干物质量、产量和品质，适宜的灌溉补水方式是作物高产稳产及较好品质的保障16。本研究以黄花菜为试验材料，研究单管单行、双管单行滴灌与地表渗灌、地下渗灌灌溉方式进行比较研究，S2 比 D2、D1、对照 CK 产量分别增加了 5.99%、18.40%、20.79%，水分利用效率分别提高 2.70%、6.52%、31.69%，灌溉方式不同，黄花菜的耗水量、灌溉水利用效率均不同，CK常规灌溉下，作物耗水量较大，但在花期灌溉次数较少，影响黄花菜的结痂数和单个花蕾重，最终影响黄花菜产量。韩懂懂等15、胡兰等17、王林林等18有类似结果，地下灌溉方式与地表滴灌相比有利于提高作物产量和水分利用效率。不同的滴灌、渗灌方式，对土壤含水率空间分布存在差异，一般灌水器附近的土壤含水率较高、变化较大，逐渐向四周扩散并减小，这与焦炳忠11、韩懂懂15利用橡胶地下渗灌不同埋深对土壤水分，枣树农艺性状、产量、水分利用效率的影响研究结果类似，地下灌溉在不同作物中应用，根据作物根系分布规律布设灌水器，地下灌溉提高了水平方向上土壤含水率，越靠近灌水器土壤含水率越高。微孔渗灌埋深较浅时，土壤含水率分布主要集中在表层，主要是受到地表蒸发，水分通过土壤空隙向上扩散较快。但适宜的渗管埋深有表5黄花菜各生育时期叶片叶绿素相对含量及氮含量Tab.5Chlorophyll relative content in leaves of daylily at different growth stages处理CKD1D2S1S2萌芽展叶期叶绿素SPAD32.150.012e40.110.101c36.390.086d42.150.040b43.080.079a氮含量N3.060.025d3.520.026b3.820.029a3.360.032c3.910.015a抽薹期叶绿素SPAD33.640.073e41.090.055c40.150.062d43.660.030b45.260.045a氮含量N3.120.015d3.570.006c3.990.020a3.870.032b4.020.026a花期叶绿素SPAD35.230.095d40.040.080c46.960.076b46.890.017b51.040.064a氮含量N3.100.025d3.490.021c4.010.045a3.930.038b4.140.032a表6不同处理黄花菜产量构成及水分利用效率的影响Tab.6Effects of different treatments on yield composition and water use efficiency of day lily处理CKD1D2S1S2耗水量/mm402.01302.87335.74321.32347.32花蕾长/cm10.120.090c10.540.085c11.240.023b11.390.047b11.860.011a单个花蕾重/g3.450.03c3.870.08b4.030.11b4.150.05b4.380.03a产量/（kghm-2）12 235106.35c12 604231.25c14 52168.29b14 98359.48b15 446128.74a灌溉水利用效率/（kgm-3）2.720.021d5.090.063c5.870.032c6.050.030b6.240.074a水分利用效率/（kgm-3）3.040.016d4.160.030c4.330.004ab4.660.044a4.450.092a36适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量 高洪香 焦炳忠 贾帅利于作物对水分的吸收，促进作物根系生长，黄花菜产量和水分利用效率的提高，与焦炳忠11、任秋实12研究结果一致。有学者19对黄花菜在抽薹期和采摘期的需水量情况进行研究分析，水分亏缺容易促使幼蕾和叶片变黄，采摘期是黄花菜对水分敏感的关键时期，水分不足会造成产量和品质的降低。4结 论综合考虑不同灌溉方式下黄花菜各项指标情况，选择地下渗灌管埋深为10 cm、灌溉定额为2 475 m3/hm2，黄花菜单个花蕾重为4.38 g，黄花菜产量较高为15 446 kg/hm2，水分利用效率较高为4.45 kg/m3，是宁夏干旱地区地下渗灌黄花菜生产中适宜的灌溉方式。参考文献：1 杨晨昱,彭雪,李阳,等.我国黄花菜发展现状及其加工产业存在问题分析J.中国果菜,2021,41(12):74-78.YANG CH Y,PENG X,LI Y,et al.Analysis on industrial development of daylily and its dry products processing status in ChinaJ.China Fruit&Vegetable,2021,41(12):74-78.2 代顺冬,韦树谷,赖佳,等.水、氮、磷、钾耦合效应对大白菜产量的影响J.四川农业大学学报,2020,38(3):299-304.DAI S D,WEI SH G,LAI J,et al.Effects of water and N，P，and K fertilizer combined application on Chinese cabbage yield J.Journal of Sichuan Agricultural University,2020,38(3):299-304.3 MATSUMOTO T,NAKAMURA S,OHTA T,et al.A rare glutamine derivative from the flower buds of daylilyJ.Organic Letters,2014,16(11):3 076-3 078.4 赵晓玲.庆阳市黄花菜连片高效栽培技术J.甘肃农业科技,2015(4):72-74.ZHAO X L.High-efficiency cultivation techniques of daylily in QingyangJ.Gansu Agricultural Science and Technology,2015(4):72-74.5 邓辉.黄花菜种植技术J.西北园艺(蔬菜),2016(3):17-18.DENG H.Planting technology of daylilyJ.Northwest Horticulture,2016(3):17-18.6 DU S Q,KANG S Z,LI F S,et al.Water use efficiency is improved by alternate partial root zone irrigation of apple in arid northwest ChinaJ.Agricultural Water Management,2017,179:184-192.7 李兴强,孙兆军,焦炳忠,等.微孔渗灌环形布设对灵武长枣土壤水分分布及产量的影响J.干旱地区农业研究,2021,39(2):79-85.LI X Q,SUN ZH J,JIAO B Z,et al.Effect of circular arrangement of microporous infiltration irrigation on water distribution and yield of Lingwu long jujubeJ.Agricultural Research in the Arid Areas,2021,39(2):79-85.8 孙三民,安巧霞,杨培岭,等.间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响J.农业机械学报,2016,47(8):81-90.SUN S M,AN Q X,YANG P L,et al.Effect of irrigation depth on root distribution and water use efficiency of jujube under indirect subsurface drip irrigationJ.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2016,47(8):81-90.9 王书吉,韩松,张正良,等.微润管不同埋深对番茄生长、产量、品质的影响J.中国农村水利水电,2017(8):28-31,35.WANG S J,HAN S,ZHANG Z L,et al.The effect of different moistube buried depth on growth,yield and quality of tomatoesJ.China Rural Water and Hydropower,2017(8):28-31,35.10 何振嘉.涌泉根灌下灌水器埋深对水氮运移特性影响的研究J.中国农村水利水电,2019(6):104-110.HE Z J.Research on the influence of buried depth of irrigation water on Nitrogen and Nitrogen transportation characteristics in bubbledroot irrigationJ.China Rural Water and Hydropower,2019(6):104-110.11 焦炳忠,孙兆军,韩磊,等.渗灌管埋深与灌溉量对枣树产量和水分利用效率的影响J.农业工程学报,2020,36(9):94-105.JIAO B Z,SUN Z J,HAN L,et al.Effects of depth and irrigation amount of subsurface infiltration irrigation pipes on water use efficiency and yield of jujubeJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2020,36(9):94-105.12 任秋实,李兴强,曾玉霞,等.地下渗灌不同埋深对马铃薯产量和水分利用效率的影响J.节水灌溉,2020(1):1-4,9.REN Q S,LI X Q,ZENG Y X,et al.Response of potato yield and water use efficiency under seep-irrigation at various buried depthsJ.Water Saving Irrigation,2020(1):1-4,9.13 BADR M A,ABOU-HUSSEIN S D,EL-TOHAMY W A.Tomato yield,nitrogen uptake and water use efficiency as affected by planting geometry and level of nitrogen in an arid regionJ.Agricultural Water Management,2016,169:90-97.14 唐瑞,梁博惠,何宝银,等.滴灌对枣树生长的影响及其灌溉制度的探究J.中国农村水利水电,2021(8):110-115,122.TANG R,LIANG B H,HE B Y,et al.Effects of drip irrigation on jujube growth and exploration on its irrigation patternJ.China Rural Water and Hydropower,2021(8):110-115,122.15 韩懂懂,孙兆军,焦炳忠,等.地下渗灌对枣树生长、产量和水分利用效率的影响J.节水灌溉,2019(10):31-34.HAN D D,SUN Z J,JIAO B Z,et al.Effects of subsurface infiltrate irrigation on growth,yield and water use efficiency of jujubeJ.Water Saving Irrigation,2019(10):31-34.16 张占琴,闫紫薇,杨相昆,等.不同灌水量及停水时间对机采加工番茄果实成熟及产量的影响J.北方园艺,2021(17):8-14.ZHANG Z Q,YAN Z W,YANG X K,et al.Effect of different irrigation amount and terminating timeon maturity and yield of processing tomato harvested by machineJ.Northern Horticulture,2021(17):8-14.17 胡兰,翟国亮,邓忠,等.灌溉方式和灌水下限对温室青茄生长、耗 水特性及产量的影响J.灌溉排水学报,2019,38(2):16-21.HU L,ZHAI G l,DENG Z,et al.Effects of critical soil moistures for different drip irrigations on growth,water consumption and yield of greenhouse green eggplantJ.Journal of Irrigation and Drainage,2019,38(2):16-21.18 王林林,吴文勇,肖娟,等.不同滴灌带布置方式对黄金梨生长及水分利用效率的影响J.灌溉排水学报,2020,39(5):10-17.WANG L L,WU W Y,XIAO J,et al.The effects of spatial layout of drip irrigation belts on growth and water use efficiency of golden pearJ.Journal of Irrigation and Drainage,2020,39(5):10-17.19 杨晨昱,彭雪,李阳,等.我国黄花菜发展现状及其加工产业存在问题分析J.中国果菜,2021,41(12):74-78.YANG C Y,PENG X,LI Y,et al.Analysis on industrial development of daylily and its dry products processing status in ChinaJ.China Fruit&Vegetable,2021,41(12):74-78.37