趙璐璐

摘要 ? ?為了探究膜下滴灌、地下滴灌及痕量灌不同灌水方式下對土壤水分變化特征的影響，進行了不同灌水技術對棉田土壤水分分布特征的影響試驗。結果表明，膜下滴灌水分入滲深度率高于地下滴灌和痕量灌，灌水周期內灌水前期膜下滴灌大于地下滴灌和痕量灌、后期低于二者，土壤溫度變化以膜下滴灌處理變幅最大、地下滴灌灌水周期內變幅最小。

關鍵詞 ? ?棉田;膜下滴灌;地下滴灌;痕量灌;土壤水分;土壤溫度

中圖分類號 ? ?S562 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）13-0009-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

目前，南疆是新疆棉花優(yōu)質高產區(qū)，對于南疆的經濟發(fā)展發(fā)揮著至關重要的作用。對于地處暖溫帶大陸性荒漠氣候的巴州地區(qū)，干旱缺水是影響棉花產量和水分利用效率的主要因素。國內許多學者利用田間試驗對巴州棉花不同灌溉技術進行了研究。李東偉等[1]研究膜下土壤濕潤帶均勻性在膜下滴灌技術中運用的重要性，結果表明，寬淺式土壤濕潤區(qū)能在水分利用效率不降低的前提下顯著提高棉花產量。秦璐[2]研究不同灌水方式棉花生理生態(tài)指標及經濟效益，結果表明，隨著灌水深度的增加，土壤含水率隨著土層深度的增加變化幅度逐漸減小。孔繁明[3]研究地下滴灌在棉花中的應用，結果表明，30～40 cm土層土壤含水率高于表層20 cm以內，可有效降低土壤蒸發(fā)，增強棉花根系對水分的吸收，提高水分利用效率。申孝軍等[4]研究不同灌水方式下灌水下限對棉花產量的影響，結果表明，相同水分處理地下滴灌與膜下滴灌相比棉花產量及水分利用效率均有提高。本文通過大田試驗，研究不同灌水方式下棉田土壤水分分布特征，以期為新疆棉花高效節(jié)水技術理論研究提供參考。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于新疆巴州庫爾勒農二師31團，位于東經85°09′、北緯41°35′，海拔高度為892～900 m，試驗所在地屬于暖溫帶大陸性荒漠氣候。該地區(qū)干旱少雨，夏季高溫天氣較多，蒸發(fā)強烈，晝夜溫差較大，多年平均氣溫為11.22 ℃，多年平均蒸發(fā)量2 273～2 788 mm（E601蒸發(fā)皿），多年平均日照時數(shù)2 998.2 h，多年平均降雨量為50.2 mm，無霜期201 d，土壤條件為砂壤土，干體積質量1.57 g/cm3，田間持水量（體積）為26.9%。

1.2 ? ?試驗設計

試驗共設3個處理，各處理設置見表1。全生育期灌水總量均為465 mm，所有處理均為3次重復，灌溉定額生育期分配計劃如表2及表3所示。灌溉水均為河水，平均礦化度為2.3 g/L。

1.3 ? ?試驗實施

棉花種子采用當?shù)厥褂幂^為普遍的新陸中55號，采用大田試驗，播種前施二銨750 kg/hm2、復合肥600 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2、尿素75 kg/hm2作底肥，生育期內追肥量為尿素675 kg/hm2、磷酸二氫鉀150 kg/hm2，并灌春水（按用水量1 500 m3/hm2灌溉）。棉花播種日期定于4月20日，所有處理棉花播種模式采用1膜2管4行，覆膜寬度1.2 m，行距為20 cm+45 cm+20 cm;膜間距60 cm，株距10 cm（圖1）。覆膜前進行滴灌帶鋪設，地下滴灌與痕量灌埋設深度為距地面向下25 cm。膜下滴灌及地下滴灌滴灌帶均采用泓科滴灌廠生產的薄壁內鑲貼片式滴灌帶，參數(shù)為滴頭流量2.2 L/h、滴頭間距30 cm;痕量灌滴灌帶參數(shù)為滴頭流量0.6 L/h，滴頭間距10 cm。

1.4 ? ?測定項目及方法

1.4.1 ? ?PR2土壤水分測定。采用PR2測定土壤水分，測定前對PR2進行標定。所有處理均布置5根水分測定管，以滴灌帶為起點按20 cm間距向兩邊布置，如圖2所示。

按照試驗方案灌水，以膜下滴灌灌水時間節(jié)點于灌水前測定土壤水分，不論試驗處理是否灌水，各試驗處理均需同時測定，測量深度為10、20、30、40、60、100 cm。

1.4.2 ? ?土壤水分實時在線監(jiān)測（SM300）。播種時安裝土壤水分實時在線監(jiān)測SM300，采用SM300土壤水分、溫度傳感器結合試驗站數(shù)據(jù)信息集成系統(tǒng)進行實時在線監(jiān)測[5-6]。每處理5個測點，從6月16日（第1次水前1 d）開始對土壤水分和溫度變化進行連續(xù)監(jiān)測。探頭埋設前進行率定（圖3）。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?不同灌水方式下土壤濕潤區(qū)形式

以田間持水率（體積含水率θf=27%）的60%為灌水下限，即土壤體積含水率>16%的范圍為對作物有效利用的濕潤區(qū)。由圖4可以看出，不同灌溉方式形成的土壤濕潤區(qū)域不同。膜下滴灌形成的濕潤區(qū)范圍最大，垂直方向達到78 cm，橫向濕潤范圍廣，但垂直滴管帶方向濕潤深度差異大，膜邊濕潤深度為40 cm，濕潤區(qū)形狀似漏斗，如圖4（a）所示，因為膜下滴灌灌入的水分分布主要受重力勢作用影響;地下滴灌垂直方向濕潤范圍在15 cm以下，濕潤深度介于60～80 cm之間，垂直滴灌帶方向濕潤深度差異性較膜下滴灌小，濕潤區(qū)范圍總體是圍繞滴管帶擴展，水分向下擴展范圍遠遠大于水分向上擴展范圍，如圖4（b）所示，因為地下滴灌灌入的水分向下濕潤主要受重力勢作用，向上濕潤受重力勢和基質勢的作用，總的來說受重力勢作用更加明顯;痕量灌濕潤范圍能夠很明顯地看出是圍繞痕灌帶在發(fā)展，垂直方向濕潤范圍在10～60 cm，土壤體積含水率等值線趨向于同心圓發(fā)展，如圖4（c）所示，因為痕量灌控水頭出水流量較小，土壤水分的分布同時受重力勢和基質勢的影響，與地下滴灌同是地下灌溉的形式，但水分向上分布的過程中受基質勢的影響較地下滴灌更明顯（向上濕潤范圍大于地下滴灌），水分向下濕潤范圍受重力勢作用較地下滴灌小，最大濕潤深度（60 cm）小于地下滴灌（80 cm）。

2.2 ? ?灌水周期內土壤水分變化規(guī)律

根據(jù)每個處理埋設的5根PR2管所測定土壤體積含水率，計算0～30 cm和0～60 cm土層內平均含水率在一個灌水周期（以膜下滴灌灌水周期為準）內的變化規(guī)律。

由圖5可以看出，不同灌水方式條件下0～30 cm和0～60 cm土層深度內的平均含水率大小關系并不固定。如圖5（a）所示，0～30 cm土層在灌水前（7月13日）土壤含水率差別不大，7月14日灌水后膜下滴灌和地下滴灌0～30 cm土層土壤平均含水率幾乎相等，且較痕量灌大很多;隨著時間的推移，膜下滴灌0～30 cm土層土壤含水率迅速降低，最后在3種灌溉方式中為最小（試驗計劃膜下滴灌灌水日期為7月12日，由于7月9日降雨達32 mm，所有處理均停止灌水至7月14日恢復灌水處理）。如圖5（b）所示，0～60 cm土層土壤平均含水率從灌水前至下次灌水前（灌水日期7月19日）始終表現(xiàn)為膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌。

以上不同土層深度內土壤平均含水率大小關系與灌水方式、土壤水分分布形式、灌水持續(xù)時間相關。

2.3 ? ?灌水周期內土壤溫度變化規(guī)律

由圖6可以看出，不同灌溉方式處理下40 cm土層土壤溫度變化情況，前期7月14日12：00至7月15日12：00，膜下滴灌土壤溫度在3種灌溉方式中處于一個較高的水平，此時土壤溫度變化幅度較小;隨著時間的推移和土壤水分的消耗，土壤溫度的變化幅度越來越大，直至后期土壤水分較小時期（7月18日），此時膜下滴灌土壤溫度變化幅度最大、地下滴灌處理土壤溫度變化幅度最小、痕量灌處理土壤溫度變化幅度介于膜下滴灌與地下滴灌之間。這種土壤溫度的變化情況與土壤水分含量相一致。

3 ? ?結論與討論

試驗結果表明，相同灌溉定額處理下，土壤濕潤深度大小關系為膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌。痕量灌土壤水分分布受土壤基質的影響更大。在膜下滴灌灌水周期內，0～30 cm土層內地下滴灌含水率始終大于痕量灌，膜下滴灌土壤水分前期高于地下滴灌與痕量灌、后期低于二者;0～60 cm土層含水率大小關系一直表現(xiàn)為膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌。

3種灌水方式下灌水周期內土壤溫度變化不同，膜下滴灌處理土壤溫度在灌水周期內處于較高水平，隨著水分的消耗土壤溫度變化幅度也相對變大[7]。由此說明，土壤溫度的變化與土壤水分變化相一致。

4 ? ?參考文獻

[1] 李東偉，李明思，周新國，等.土壤帶狀濕潤均勻性對膜下滴灌棉花生長及水分利用效率的影響[J].農業(yè)工程學報，2018，34（9）：130-137.

[2] 秦璐.不同灌溉方式棉花生理生態(tài)指標及經濟效益研究[D].烏魯木齊：新疆農業(yè)大學，2016.

[3] 孔繁明.地下滴灌在棉花上的應用效果研究[D].石河子：石河子大學，2013.

[4] 申孝軍，張寄陽，孫景生.灌水模式及下限對滴灌棉花產量和品質的影響[J].排灌機械工程學報，2014，32（8）：711-718.

[5] 韓萬海，王增麗.不同灌溉模式對土壤水鹽分布及棉花產量的影響[J].中國農村水利水電，2018（11）：26-29.

[6] 易小龍，李國，李文雯，等.不同滴灌灌水處理對棉花花鈴期光合特性及產量構成的影響[J].江蘇農業(yè)科學，2018，46（17）：73-78.

[7] 王軍，李久生，關紅杰.北疆膜下滴灌棉花產量及水分生產率對灌水量響應的模擬[J].農業(yè)工程學報，2016，32（3）：62-68.