不同灌水技术对棉田土壤水分分布特征的影响

赵璐璐

渊新疆农牧区水利规划总站袁新疆乌鲁木齐830039冤

摘要为了探究膜下滴灌尧地下滴灌及痕量灌不同灌水方式下对土壤水分变化特征的影响袁进行了不同灌水技术对棉田土壤水分分布特征的影响试验遥结果表明袁膜下滴灌水分入渗深度率高于地下滴灌和痕量灌袁灌水周期内灌水前期膜下滴灌大于地下滴灌和痕量灌尧后期低于二者袁土壤温度变化以膜下滴灌处理变幅最大尧地下滴灌灌水周期内变幅最小遥

关键词棉田曰膜下滴灌曰地下滴灌曰痕量灌曰土壤水分曰土壤温度中图分类号S562文献标识码A文章编号1007-5739渊2019冤13-0009-03目前袁南疆是新疆棉花优质高产区袁对于南疆的经济发展发挥着至关重要的作用遥对于地处暖温带大陆性荒漠气候的巴州地区袁干旱缺水是影响棉花产量和水分利用效率的主要因素遥国内许多学者利用田间试验对巴州棉花不同灌溉技术进行了研究遥李东伟等[1]研究膜下土壤湿润带均匀性在膜下滴灌技术中运用的重要性袁结果表明袁宽浅式土壤湿润区能在水分利用效率不降低的前提下显著提高棉花产量遥秦璐[2]研究不同灌水方式棉花生理生态指标及经济效益袁结果表明袁随着灌水深度的增加袁土壤含水率随着土层深度的增加变化幅度逐渐减小遥孔繁明[3]研究地下滴灌在棉花20中的吸收cm袁提高以应内用袁袁水可结分利有效果表用降明效率低土壤袁30~40遥申蒸cm孝发土军袁等增层[4]强土壤研究不棉花根系含水率高于表层同灌水对水方分式下的灌水下限对棉花产量的影响袁结果表明袁相同水分处理地下滴灌与膜下滴灌相比棉花产量及水分利用效率均有提高遥本文通过大田试验袁研究不同灌水方式下棉田土壤水分分布特征袁以期为新疆棉花高效节水技术理论研究提供参考遥1材料与方法1.1试验区概况85试验区位于新疆巴州库尔勒农二师31团袁位于东经于毅暖09温忆尧带北纬大陆41性毅35荒漠忆袁海气拔候高遥该度地为区892干耀旱900少雨m袁袁试夏验季所高在温地天属气较多袁蒸发强烈袁昼夜温差较大袁多年平均气温为11.22益袁多年平均蒸发量2273~2788mm渊E601蒸发皿冤袁多年平均日照时数2998.2h袁多年平均降雨量为50.2mm袁无霜期201d袁土壤条件为砂壤土袁干体积质量1.57g/cm3袁田间持水量渊体积冤为26.9%遥1.2试验设计试验共设3个处理袁各处理设置见表1遥全生育期灌水总量均为465mm袁所有处理均为3次重复袁灌溉定额生育期分配计划如表2及表3所示遥灌溉水均为河水袁平均矿化度为2.3g/L遥1.3试验实施棉花种子采用当地使用较为普遍的新陆中55号袁采用大田试验袁播种前施二铵750kg/hm2尧复合肥600kg/hm2尧硫酸钾75kg/hm2尧尿素75kg/hm2作底肥袁生育期内追肥量为作者简介

赵璐璐渊1992-冤袁女袁湖北仙桃人袁助理工程师袁从事农牧区

水利规划工作遥

收稿日期2019-02-26开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤

表1试验各处理设置滴灌方式

灌水量灌水次数

灌水持续滴头次时间/h土质膜下滴灌mm46510~155~7砂壤土L窑流量2.2h-1逐日地下滴灌465每日灌水5~7砂壤土2.2痕量灌465

每日灌水

10~12

砂壤土

0.6

表2

膜下滴灌处理灌水计划生育阶段时段

灌水日期灌水蕾期06-05起始06-27终止06-1745.0mm量花铃前期06-2807-1506-2707-0545.0花铃中期07-16

08-09

07-1245.007-1952.507-2652.5花铃后期08-1008-2908-0252.508-1052.508-2045.0吐絮期

08-30

10-10

08-30

45.030.0

表3逐日地下滴灌和痕量滴灌处理灌水计划时段

持续灌水06-18起始06-2106-20终止d日数

mm06-2706-26315.0窑量d-107-1207-1115608-0908-08286.008-2908-2808-30207.5215.04.5尿素675kg/hm2尧磷酸二氢钾150kg/hm2袁并灌春水渊按用水量1500m3理棉花播种/hm2灌溉冤遥棉花播种日期定于4月20日袁所有处模式采用1膜2管4行袁覆膜宽度1.2m袁行距为20前进行cm+45滴灌cm+20带铺cm设袁曰地膜下间滴距灌60与cm痕袁量株距灌埋10设cm深渊度图为1冤遥距覆膜地面向下25cm遥膜下滴灌及地下滴灌滴灌带均采用泓科滴灌厂生产的薄壁内镶贴片式滴灌带袁参数为滴头流量2.2L/h尧滴头间距30cm曰痕量灌滴灌带参数为滴头流量0.6L/h袁滴头间距10cm遥

1.41.4.1测定PR2项目土壤及水方法分测定遥采用PR2测定土壤水分袁测定前对PR2进行标定遥所有处理均布置5根水分测定管袁以滴灌带为起点按20cm间距向两边布置袁如图2所示遥

按照试验方案灌水袁以膜下滴灌灌水时间节点于灌水前测定土壤水分袁不论试验处理是否灌水袁各试验处理均需同时测定袁测量深度为10尧20尧30尧40尧60尧100cm遥

9

农艺学膜下窄行

膜外裸地

膜下宽行

地膜

膜间

滴灌带

现代农业科技圆园19年第13期20cm45cm

20cm60cm

图1棉花种植模式膜下窄行

膜外裸地

膜下宽行

地膜

PR2管渊膜间冤

滴灌带

限袁即土壤体积含水率跃16%的范围为对作物有效利用的湿润区遥由图4可以看出袁不同灌溉方式形成的土壤湿润区域不同遥膜下滴灌形成的湿润区范围最大袁垂直方向达到78cm袁横向湿润范围广袁但垂直滴管带方向湿润深度差异大袁膜边湿润深度为40cm袁湿润区形状似漏斗袁如图4渊a冤所示袁因为膜下滴灌灌入的水分分布主要受重力势作用影响曰地下滴灌20.0cm22.5cm20.0cm20.0cm20.0cm20.0cm

垂直方向湿润范围在15cm以下袁湿润深度介于60~80cm之间袁垂直滴灌带方向湿润深度差异性较膜下滴灌小袁湿润区范围总体是围绕滴管带扩展袁水分向下扩展范围远远大于水分向上扩展范围袁如图4渊b冤所示袁因为地下滴灌灌入的水分向下湿润主要受重力势作用袁向上湿润受重力势和基质势的作用袁总的来说受重力势作用更加明显曰痕量灌湿润范围能够很明显地看出是围绕痕灌带在发展袁垂直方向湿润范围在10~60cm袁土壤体积含水率等值线趋向于同心圆发展袁如图4渊c冤所示袁因为痕量灌控水头出水流量较小袁土膜间

图2PR2水分测定管布置1.4.2土壤水分实时在线监测渊SM300冤遥播种时安装土壤水分实时在线监测SM300袁采用SM300土壤水分尧温度传感器结合试验站数据信息集成系统进行实时在线监测[5-6]遥每处理5个测点袁从6月16日渊第1次水前1d冤开始对土壤水分和温度变化进行连续监测遥探头埋设前进行率定渊图3冤遥

膜下窄行

膜外裸地

膜下宽行

地膜

滴灌带

壤水分的分布同时受重力势和基质势的影响袁与地下滴灌同是地下灌溉的形式袁但水分向上分布的过程中受基质势的影响较地下滴灌更明显渊向上湿润范围大于地下滴灌冤袁水分向下湿润范围受重力势作用较地下滴灌小袁最大湿润深度渊60cm冤小于地下滴灌渊80cm冤遥2.2

灌水周期内土壤水分变化规律根据每个处理埋设的5根PR2管所测定土壤体积含水率袁计算0~30cm和0~60cm土层内平均含水率在一个灌水周期渊以膜下滴灌灌水周期为准冤内的变化规律遥

60cm土层深度内的平均含水率大小关系并不固定遥如图5

1020304050607080900

10

20

30405060距宽行中间距离/cm

70

80

塥塥

塥塥

20.0cm22.5cm20.0cm20.0cm

塥

注院塥为探头示意图遥

图3SM300探头布置2.1不同灌水方式下土壤湿润区形式1020304050607080100900

10

20

30405060距宽行中间距离/cm

70

80

2结果与分析由图5可以看出袁不同灌水方式条件下0~30cm和0~

以田间持水率渊体积含水率兹f=27%冤的60%为灌水下a

1020304050607080100900

10

20

bc

30405060距宽行中间距离/cm

7080

100

注院a为膜下滴灌曰b为地下滴灌曰c为痕量灌遥茵所示为滴管带渊痕灌带冤所在位置遥

图4不同灌溉方式土壤水分分布规律渊a冤所示袁0~30cm土层在灌水前渊7月13日冤土壤含水率差别不大袁7月14日灌水后膜下滴灌和地下滴灌0~30cm土层土壤平均含水率几乎相等袁且较痕量灌大很多曰随着时间的推移袁膜下滴灌0~30cm土层土壤含水率迅速降低袁最后10在3种灌溉方式中为最小渊试验计划膜下滴灌灌水日期为7月12日袁由于7月9日降雨达32mm袁所有处理均停止灌水至7月14日恢复灌水处理冤遥如图5渊b冤所示袁0~60cm土层土壤平均含水率从灌水前至下次灌水前渊灌水日期7月赵璐璐院不同灌水技术对棉田土壤水分分布特征的影响201816141210

07-13地下滴灌渊465冤膜下滴灌渊465冤痕量灌渊465冤a24222018161412

07-1707-1810

b地下滴灌渊465冤膜下滴灌渊465冤痕量灌渊465冤07-1407-1507-16日期

07-1307-1407-1507-16日期

07-1707-18注院a为30cm土层平均含水率曰b为60cm土层平均含水率遥

图5不同灌水方式灌水周期内土壤水分变化规律19日冤始终表现为膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌遥方式尧土壤水分分布形式尧灌水持续时间相关遥2.3灌水周期内土壤温度变化规律由图6可以看出袁不同灌溉方式处理下40cm土层土壤温度变化情况袁前期7月14日12院00至7月15日12院00袁膜下滴灌土壤温度在3种灌溉方式中处于一个较高的水平袁此时土壤温度变化幅度较小曰随着时间的推移和土壤水分的消耗袁土壤温度的变化幅度越来越大袁直至后期土壤水分较小时期渊7月18日冤袁此时膜下滴灌土壤温度变化幅度最大尧地下滴灌处理土壤温度变化幅度最小尧痕量灌处理土壤温度变化幅度介于膜下滴灌与地下滴灌之间遥这种土壤温度的变化情况与土壤水分含量相一致遥3结论与讨论试验结果表明袁相同灌溉定额处理下袁土壤湿润深度大小关系为膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌遥痕量灌土壤水分分布受土壤基质的影响更大遥在膜下滴灌灌水周期内袁0~30cm土层内地下滴灌含水率始终大于痕量灌袁膜下滴灌土壤水分前期高于地下滴灌与痕量灌尧后期低于二者曰0~60cm土层含水率大小关系一直表现为膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌遥

3种灌水方式下灌水周期内土壤温度变化不同袁膜下滴监测日期

以上不同土层深度内土壤平均含水率大小关系与灌水24.023.823.623.423.223.022.822.622.422.222.0

地下滴灌膜下滴灌痕量灌图6不同灌水方式灌水周期内40cm土层土壤温度变化规律生长及水分利用效率的影响[J].农业工程学报袁2018袁34渊9冤院130-137.

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