膜下滴灌條件下焉耆盆地工業(yè)番茄需水規(guī)律及灌溉制度研究

1張勇，2李冰

（1新疆塔里木河流域和田管理局，新疆 和田 848000；2新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 庫爾勒 841000）

關(guān)鍵詞：滴灌　工業(yè)番茄　需水規(guī)律　灌溉制度

1 引言

新疆氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)量大，農(nóng)業(yè)灌溉受到水資源問題的嚴(yán)重制約［1-2］。一方面水資源的缺乏限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，另一方面不合理的灌溉方式造成了水資源的浪費，在水資源匱乏的狀況下，如何節(jié)水增產(chǎn)是全疆、全國乃至全世界關(guān)注的問題［3］。滴灌是節(jié)水農(nóng)業(yè)中最有效的措施之一，它集灌溉施肥于一體，能適時、適量地向作物供水、施肥，為作物生長提供良好的空間小氣候，同時具有節(jié)水節(jié)能、省肥等優(yōu)點，而且有利于作物產(chǎn)量和水分及肥料利用率的提高［4-6］。目前，工業(yè)番茄已成為新疆又一大經(jīng)濟作物，北疆的奎屯、石河子、昌吉以及南疆的庫爾勒、阿克蘇等地均有一定規(guī)模的種植［7-9］。研究工業(yè)番茄滴灌節(jié)水技術(shù)，確立合理的灌溉制度，從而保證工業(yè)番茄種植的可持續(xù)發(fā)展。

目前，國內(nèi)外對工業(yè)番茄需水規(guī)律與灌溉制度的研究較少。Yohannes［10］、Tadesse［11］的研究表明，滴灌番茄的產(chǎn)量和水分利用率均比溝灌高，果實大小和植株高度也有相同趨勢。蔡煥杰［12］等將膜下滴灌灌溉制度的研究與調(diào)虧灌溉相結(jié)合，對作物的生長發(fā)育性狀和產(chǎn)量進行了初步的試驗研究。王勤禮［13］等對張掖市加工型番茄的需水規(guī)律和灌溉制度做了研究，結(jié)果表明：花果期耗水量大，應(yīng)充分保證其階段灌水量，在全生育期內(nèi)，最適宜的灌水次數(shù)為4次，灌溉定額為2700～3300m3/hm2。

根據(jù)焉耆盆地工業(yè)番茄膜下滴灌試驗，本研究系統(tǒng)探討不同水分處理下工業(yè)番茄的生長狀況、需水規(guī)律的影響，以及不同水分處理對工業(yè)番茄產(chǎn)量和水分利用效率的影響，為當(dāng)?shù)毓I(yè)番茄膜下滴灌制度提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

本試驗為大田滴灌試驗，滴灌用水為井水。試驗地面積32.5畝分為4個滴灌區(qū)，各滴灌區(qū)面積分別為8.24畝、8.24畝、8.54畝和7.48畝。每個滴灌區(qū)由一條支管控制滴水，選用邊縫式滴灌帶，在進口處安裝滴灌系統(tǒng)的首端，主要包括水壓表、水量計量表、過濾器和施肥裝置，使用潛水泵供水，設(shè)8個滴灌處理，大試驗小樣本，全部為單毛管滴灌，各處理的灌溉方案如表1、表2所示，每個處理設(shè)3個重復(fù)，表中為每個處理的統(tǒng)計值。

供試品種為石番15號，試驗地地勢平坦，土壤質(zhì)地為下潮灰潮土，pH值8.5；試驗于2009年4月初育苗，4月23日移栽定植，定植后追肥尿素5kg/667m2、磷酸二銨12kg/667m2、三料磷8kg/667m2、三元復(fù)合肥15kg/667m2，施深26cm。整個生育期追施氮肥2次，分別在開花期和結(jié)果盛期，成熟收獲時各滴灌小區(qū)單獨計產(chǎn)。土壤水分測定采用烘干法，每小區(qū)設(shè)3點，在每次灌水前及灌水結(jié)束一天后，取土深度為1m，每隔20cm測定土壤含水量。作物實際耗水量根據(jù)《灌溉試驗規(guī)范》（SL 13—2015）規(guī)定，用水量平衡法［14］確定。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同水分處理下工業(yè)番茄的需水規(guī)律分析

3.1.1 不同水分處理下工業(yè)番茄各生育階段的耗水特點

不同作物在不同生育期對水分需求不同。作物的耗水量不僅是田間水分平衡的主要組成部分，也是制訂灌溉制度的前提。耗水模系數(shù)的大小主要受日耗水量和生育階段長短兩個因素的影響，它不僅反映出了作物各生育階段的需水特性與要求，也反映出不同生育階段對水分的敏感程度和灌溉的重要性。

利用水量平衡方程式計算了工業(yè)番茄各個階段和全生育期的灌水量與耗水量，結(jié)果見表3、圖1及圖2。可以看出，各處理耗水量受灌水量的影響較大，耗水量隨灌水量的增加而增加。膜下滴灌工業(yè)番茄耗水量和耗水強度呈拋物線形，生育期前期小，結(jié)果盛期達到最高，日均耗水達5.25mm/d，結(jié)果后期又變小。各階段耗水來看排列順序為：結(jié)果盛期>移栽后苗期>開花著果期>結(jié)果后期。

圖1 膜下滴灌工業(yè)番茄各生育階段耗水量

圖2 膜下滴灌工業(yè)番茄各日耗水強度

3.1.2 工業(yè)番茄各生育階段作物系數(shù)Kci的確定

依據(jù)工業(yè)番茄的生長習(xí)性將工業(yè)番茄的生育階段劃分為4個生育階段（n=4），即：移栽后苗期、開花結(jié)果期、結(jié)果盛期、結(jié)果后期。利用2010年生育期內(nèi)的實測氣象資料，計算加工番茄各生育階段內(nèi)每天的ET0，經(jīng)平均后得各階段的參考作物蒸騰蒸發(fā)量ET0，結(jié)果如表4所示，從表中可以看出工業(yè)番茄在結(jié)果盛期的作物系數(shù)較大，值為1.1，結(jié)果后期的作物系數(shù)為0.9，苗期的最小為0.5。說明工業(yè)番茄在結(jié)果盛期的騰發(fā)量大于參考作物的騰發(fā)量，在結(jié)果后期與參考作物的騰發(fā)量基本相當(dāng)。

3.1.3 膜下滴灌番茄耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系

作物耗水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系是確定作物的經(jīng)濟灌溉定額、適宜的灌水時間和灌溉優(yōu)化配置的基礎(chǔ)。圖3為膜下滴灌工業(yè)番茄產(chǎn)量與耗水量的關(guān)系曲線，結(jié)果表明兩者呈單峰曲線關(guān)系。耗水量在一定范圍時，膜下滴灌工業(yè)番茄產(chǎn)量隨著耗水量的增加而增加；但當(dāng)耗水量增加到一定程度時，產(chǎn)量隨耗水量增加而減少。處理1耗水量最低，產(chǎn)量也最低。處理4耗水量最大，但產(chǎn)量卻不是最高，說明耗水量過高或過低都不利于產(chǎn)量的形成。處理3產(chǎn)量最高，處理內(nèi)各重復(fù)平均為18243kg/hm2。處理3比處理1、處理2、處理4產(chǎn)量分別高于34%、15.3%和3.3%。膜下滴灌工業(yè)番茄產(chǎn)量與耗水量的擬合模型為：

模型求得：當(dāng)膜下滴灌工業(yè)番茄耗水量為402.8mm時，所對應(yīng)的產(chǎn)量最高，可達180168.32kg/hm2。

3.2 滴水次數(shù)、滴水量對工業(yè)番茄產(chǎn)量的影響

對各工業(yè)番茄滴灌處理產(chǎn)量構(gòu)成因子進行了方差分析及顯著性檢驗（F0.05），從表5可以看出，各滴灌處理間工業(yè)番茄產(chǎn)量差異均達顯著水平，其中滴灌次數(shù)為14次的處理1～4工業(yè)番茄產(chǎn)量顯著高于滴灌次數(shù)為12次的處理5～8，滴灌次數(shù)為14次的處理產(chǎn)量均達到了120t/hm2以上的水平，其中灌溉定額為390mm的處理3最高達為182.4t//hm2，而且處理1～4平均產(chǎn)量明顯比處理5～8增加了20.3%；表明工業(yè)番茄在滴灌模式下，在灌水定額相同的條件下，不同的滴水次數(shù)對工業(yè)番茄產(chǎn)量的影響不同，滴灌次數(shù)顯著影響工業(yè)番茄的產(chǎn)量，在滴灌次數(shù)較多的情況下產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加。

各滴灌處理對株數(shù)、單株果數(shù)、單果重均有顯著性影響，從表5可知對單果重影響最明顯，各滴灌處理間差異均達到了顯著水平，各滴灌處理對單果重的影響與對產(chǎn)量的影響變化趨勢基本相同，滴灌次數(shù)14次灌水定額為450mm的處理4單果重最重達74.5g，且處理1～4平均單果重明顯比處理5～8提高了13%，表明工業(yè)番茄生育期內(nèi)進行較多次的滴灌有利于工業(yè)番茄漿果重量的增加，且單果重量與產(chǎn)量成明顯正相關(guān)。各滴灌處理對株數(shù)、單株果數(shù)的影響遠沒有對單果重和產(chǎn)量影響差異大，在兩者的影響變化上，變化規(guī)律不明顯。

3.3 焉耆盆地滴灌條件下節(jié)水灌溉制度的優(yōu)化及膜下滴灌模式評價

節(jié)水農(nóng)業(yè)要解決的關(guān)鍵問題是提高自然降水和灌溉水的利用效率［15］，采用滴灌技術(shù)，節(jié)水效果是顯著的，在減少灌溉量同時能有效提高土壤水的利用效率，降低總耗水量。

從表6可看出，工業(yè)番茄不同滴灌處理間灌水利用效率隨灌水量的增加而降低，與滴灌次數(shù)呈正相關(guān)，在相同灌水量條件下滴灌次數(shù)為14次的處理1～4明顯高于灌次數(shù)為12次處理5～8，隨滴灌次數(shù)和灌水量的變化，灌水利用效率表現(xiàn)為處理2＞處理3＞處理1＞處理5＞處理4＞處理7＞處理6＞處理8，說明處理2是兼顧高產(chǎn)和節(jié)水的最佳灌溉方式。分析整個生育期不同生育期內(nèi)灌水定額和滴水次數(shù)對產(chǎn)量和灌水利用效率的影響可知：在工業(yè)番茄秧苗灌定植水后，苗期不適合灌較多的水，在植株進入以果實生長為中心后，則再進行少量多次的灌水，可達到高效用水的目的，其中進入果實期后多次適量的滴水有利于提高產(chǎn)量。

在本試驗過程中，采用的膜下滴灌技術(shù)為工業(yè)番茄生長提供了適宜的生長環(huán)境，可使生育期提前，與地面灌相比能有效地實現(xiàn)增產(chǎn)和節(jié)水，同時還明顯地改善了果實的品質(zhì)。通過2009年在焉耆盆地開展的一年大田試驗，發(fā)現(xiàn)膜下滴灌技術(shù)具備以下優(yōu)勢：

（1）生長過程中工業(yè)番茄對水、肥、藥的利用更直接，利用率更高，用少量的水和適量的肥便可獲得較高的產(chǎn)量，增產(chǎn)增收效益明顯。

（2）膜下滴灌省去了斗渠、農(nóng)渠、毛渠，土地利用率增加，灌溉均勻，土壤不易板結(jié)，田間雜草少，一定程度上降低了田間灌水的勞動量和生產(chǎn)成本。

（3）膜下滴灌能有效杜絕深層滲漏損失，將水通過滴灌系統(tǒng)一滴一滴向有限的土壤空間供水，僅在作物根區(qū)進行局部灌溉提高灌溉水利用率。

（4）膜下滴灌能有效調(diào)節(jié)根系活動層土壤溫度和水分狀況，促使地溫變化比較平穩(wěn)，生育前期具有明顯的增溫作用，加快生育進程，能有效抵抗低溫帶來的不利影響，夏季地溫過高時可降低土溫，抑制土壤水分的蒸發(fā)。

（5）膜下滴灌有很好的洗鹽壓堿作用，在滴水補墑的同時水分縱橫向運動強，在淡化的濕潤區(qū)內(nèi)為根系創(chuàng)造低鹽環(huán)境，有利于植株生長和發(fā)育。

4 結(jié)論

（1）在大田膜下滴灌條件下，滴灌灌溉定額應(yīng)控制在4000m3/hm2左右，相同灌溉量下滴灌次數(shù)為14次的處理產(chǎn)量和灌水利用效率明顯高，因此在一定程度上焉耆盆地工業(yè)番茄滴灌量可根據(jù)當(dāng)?shù)睾恿鱽硭康亩嗌偌右哉{(diào)控，同時增加滴水次數(shù)對滴灌工業(yè)番茄增產(chǎn)節(jié)水較為有利。

（2）工業(yè)番茄的產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加，但幅度逐漸減小，在灌溉定額大于4000m3/hm2，產(chǎn)量隨灌水量增加已不明顯，為報酬遞減階段，此時，單靠增加水量來實現(xiàn)增產(chǎn)已變得十分有限，必須輔以其他的農(nóng)業(yè)措施。

（3）工業(yè)番茄苗期需水量相對少，此期主要是減少棵間蒸發(fā)，促進根系發(fā)育，適度控制灌水，應(yīng)少量少滴；進入果實期后需水量大，植株營養(yǎng)和生殖生長并進，新陳代謝快，是產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，宜增加灌水量，采取少量多滴方式有利于產(chǎn)量形成；進入成熟期后工業(yè)番茄生長緩慢，相對需水量減小，但為增加產(chǎn)量也應(yīng)多次適量地滴水。

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