杜宇旭，王建東，鮑子云，張彥群，趙月芬

（1.寧夏固海揚水管理處，寧夏 固海 755100；2.中國水利水電科學研究院水利研究所，北京 100083；3.寧夏水利科學研究院，寧夏 銀川 750021；4.北京中水科工程總公司，北京 100083）

覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律研究

杜宇旭1，王建東2，鮑子云3，張彥群2，趙月芬4

（1.寧夏固海揚水管理處，寧夏 固海 755100；2.中國水利水電科學研究院水利研究所，北京 100083；3.寧夏水利科學研究院，寧夏 銀川 750021；4.北京中水科工程總公司，北京 100083）

通過大田枸杞滴灌和傳統(tǒng)畦灌對照處理試驗，研究了覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律、水分利用效率和產量的變化規(guī)律，結果表明，枸杞覆膜滴灌生育期內耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少了34%，生育期內灌溉定額相比傳統(tǒng)畦灌平均節(jié)約了52%。當覆膜滴灌枸杞耗水量為612 mm時，枸杞的水分效率和干果產量達到最優(yōu)組合水平。

寧夏；枸杞；覆膜滴灌；耗水量；水分利用效率

1 研究背景

寧夏枸杞一直在寧夏農業(yè)生產和農村經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，為寧夏優(yōu)勢特色農產品中的四大戰(zhàn)略性主導產業(yè)之一。寧夏中部干旱帶揚黃灌區(qū)尤其是中寧枸杞占有得天獨厚的優(yōu)勢，氣候條件和地質條件優(yōu)良，日照時間長，熱量充足，晝夜溫差大，而且灌區(qū)地面多為清水河灌淤土，土質肥沃，加上優(yōu)越的氣候條件，適宜枸杞生長發(fā)育。一直以來，許多種植區(qū)依然沿用傳統(tǒng)的大水漫灌方式，仍然依靠水、肥等資源的大量投入來追求高產，這種種植方式不僅水資源浪費嚴重、水分生產效益低和品質差，而且形成了“高水肥-高投入-高產量-低品質-低價格-低效益”的惡性循環(huán)局面，與近年來連續(xù)干旱缺水的現(xiàn)狀，一起成為了制約枸杞產業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農民增收的“瓶頸”因素。

因此，針對枸杞開展高效節(jié)水灌溉技術灌溉制度和耗水規(guī)律的試驗研究是十分必要和緊迫的。而目前相關研究更多關注的是枸杞品質與氣象和土壤環(huán)境因子的關系［1］，以及虧缺灌溉對枸杞果實糖積累和蔗糖代謝相關酶活性的影響等方面的內容［2］，一些研究對畦灌和溝灌條件下的枸杞生長與產量進行了比較分析［3］，鮮有針對滴灌條件下的枸杞耗水規(guī)律和灌溉制度優(yōu)化的研究成果。

通過大田試驗，設置了4組滴灌試驗處理和1組傳統(tǒng)畦灌對照處理，研究了覆膜滴灌不同處理下枸杞耗水規(guī)律、水分利用效率和產量的變化規(guī)律，相關研究結論對寧夏地區(qū)枸杞滴灌灌溉定額配置和枸杞節(jié)水優(yōu)質、豐產高效灌溉制度的制定具有重要理論參考價值。

2 試驗材料與方法

2.1試驗地概況試驗設在中寧縣大戰(zhàn)場鄉(xiāng)花豹灣村。該區(qū)域地處西北內陸，屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，氣候干燥，晝夜溫差大，無霜期多年平均168 d；多年平均降雨量為184 mm，多集中于七、八、九月份；多年平均蒸發(fā)量2 100 mm。試驗地塊的土壤類型為砂壤土，容重1.41 m3，田間持水量24%，試驗地耕作層（0～40 cm）有機質含量為1.01%，全氮0.56 g/kg，堿解氮64.33 mg/kg、速效鉀318.15 mg/kg、速效磷161.89 mg/kg、pH8.44，土壤全鹽0.34 g/kg。

2.2試驗材料與方法枸杞供試品種為5年生寧杞4號，枸杞滴灌耗水規(guī)律試驗在2013年4—10月期間進行。每個試驗小區(qū)的面積為30 m2，采取覆膜滴灌栽植模式，每小區(qū)定植14棵，株×行距為1×3 m，各小區(qū)間以1.2 m寬塑料薄膜分隔開，每個試驗小區(qū)的灌水量通過水表（精度0.001 m3）控制。滴灌管平行于枸杞種植方向，鋪設方式為一行二管，間距為40 cm，滴頭間距為1 m，滴頭流量為4 L/h。試驗水源為寧夏固海揚黃水，從花豹灣支渠引水到蓄水池，在蓄水池旁設置獨立的加壓泵、首部過濾裝置和輸水管網(wǎng)系統(tǒng)，確保試驗區(qū)灌溉試驗用水。試驗管理采取與大田相統(tǒng)一樹形、修剪技術、施肥種類及方法、病蟲害防治用藥與濃度等［4］。

2013年試驗共設置5個處理（含對照處理），每個處理3次重復，共15個試驗小區(qū)，試驗小區(qū)設計采用隨機區(qū)組排列。鑒于5年生寧杞4號枸杞的絕大部分根系分布在0～100 cm范圍內，各生育期灌水計劃濕潤層取100 cm，各處理在不同生育期內的灌溉定額和灌水次數(shù)如表1所示，其中在果熟期，各試驗處理都灌水4次，在其它生育期，各處理的灌水次數(shù)均為1次。對照處理（CK）采用當?shù)亓晳T的畦灌灌水方式，灌溉定額參照當?shù)貍鹘y(tǒng)，生育期內的灌溉定額為720 mm，每次灌水量控制在90 mm，共灌水8次。

表1 2013年枸杞灌溉試驗處理設計 （單位：mm）

2.3觀測參數(shù)及方法

（1）降雨量和蒸發(fā)量。降雨量和蒸發(fā)量參照試驗地附近試驗站監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（2）產量的測定。從第1批枸杞果實成熟時開始采摘測定果實產量，連續(xù)采摘全年果實。分小區(qū)、選3株進行單株定點測定，累計枸杞產量，根據(jù)單株產量核算單位面積產量。在采果初期、7月中旬、8月上旬，分別實測枸杞單株干果產量、百粒濕果重、鮮干比等。每次采摘后立即計測鮮果質量，隨后送入烘干房制干，計測干果質量。整個采摘期結束后，統(tǒng)計各品種全年鮮、干果單位面積產量。

（3）水分利用效率。不同處理下枸杞的水分利用效率則是通過式（1）計算所得：

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為枸杞干果產量，kg/hm2；ETc為枸杞生育期內的耗水量，mm，通過水量平衡法計算得出：

式中：ΔS為計劃濕潤層100 cm土體生育期內首次灌水前和末次灌水后儲水量的變化量，mm，采用取土烘干法確定；P為降雨量，mm；I為灌水量，mm；Wg為地下水補給量，mm，鑒于本試驗小區(qū)的地下水埋深較大，Wg可忽略不計；D為通過地表以下100 cm處的水分滲漏量，mm，D=αI，α與土壤質地和灌水量有關，參考文獻［5-6］關于α的規(guī)定，α取0.15。

2.4數(shù)據(jù)結果分析與處理試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003作圖和SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計和方差分析。

3 結果與分析

3.1灌水總量、降雨量和蒸發(fā)量2013年4—10月份期間，試驗區(qū)的降雨主要集中在6—9月份，4—10月累計降雨247 mm，其中6—9月份的降雨約占全年總降雨量的88%。試驗區(qū)蒸發(fā)量4月10日—10月31日蒸發(fā)總量1 186.6 mm，遠大于同時期當?shù)氐慕涤炅??？梢姡瑢τ趯幭墓毯５貐^(qū)，補充灌溉是枸杞能夠豐收的關鍵。

從各試驗處理生育期內最終的灌水總量（灌溉定額）分析來看，滴灌T1的灌水總量為277.2 mm，為最少，而對照處理傳統(tǒng)地面畦灌的灌水總量為720 mm，為最多。滴灌處理T1、T2、T3和T4的灌水總量僅為傳統(tǒng)地面畦灌處理灌水總量的38%～58%，言之，滴灌各處理的灌水總量相比地面畦灌而言，平均節(jié)約了52%。

3.2不同處理下枸杞各生育階段耗水規(guī)律就不同處理下枸杞各生育階段耗水規(guī)律而言，結合表1中各處理不同生育階段的灌溉定額，從表2和圖1中分析可以看出，各生育階段內灌溉定額的變化對枸杞生育階段耗水量的影響非常明顯，各處理下枸杞生育階段耗水量基本都隨著該生育階段內灌溉定額的增加而增加。各處理下果熟期階段的耗水量最大，占總生育期耗水量的51%～58%范圍之間，其中以對照處理下的耗水量最大，達到442 mm，顯著高于其它處理。各處理在萌芽期、花蕾期、果實膨大期、秋果期耗水量差異為：T1＜T2＜T3＜T4＜對照CK。各處理在萌芽期、花蕾期、果實膨大期和秋果期等耗水量總和占生育期總耗水量的42%～49%之間?？梢?，枸杞各階段耗水量與該生育階段灌溉定額存在明顯正相關。

就整個生育期而言，各處理下枸杞整個生育期內的耗水量依然為T1＜T2＜T3＜T4＜對照CK。對照處理下的枸杞耗水量最大，達到870 mm，顯著高于其它處理，T1處理下枸杞耗水量為對照處理耗水量的59%，T4處理下枸杞耗水量為對照處理下的76%，枸杞覆膜滴灌生育期內耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少了34%，這是滴灌局部灌水技術與農藝覆膜集成措施下的綜合節(jié)水效應體現(xiàn)。各滴灌處理中，T4處理生育期內的耗水量顯著高于其它3個處理。由此可見，滴灌作為一種局部灌水方式，大大減少了行間棵間蒸發(fā)量，相比傳統(tǒng)的地面灌水方式而言，其節(jié)水的優(yōu)勢還是非常顯著的。

表2 不同處理對枸杞生育期階段耗水量 （單位：mm）

圖1 不同處理下枸杞不同生育期階段耗水量的影響

3.3不同處理下枸杞產量和水分利用效率分析

（1）不同處理下枸杞產量和水分利用效率。從表3可以看出，各處理下的枸杞干果產量存在顯著差異，其中T3處理下的枸杞干果產量最大，達到近3 900 kg/hm2，顯著高于T1處理。T1處理下的枸杞干果產量最小，為3 422 kg/hm2。對照處理下的枸杞干果產量也顯著高于T1處理。從水分利用效率的角度分析來看，各處理間的枸杞水分利用效率存在顯著差異。其中，T1處理的水分利用效率最高，顯著高于對照處理。T1、T2、T3和T4滴灌各處理間的枸杞水分利用效率沒有顯著差異。

表3 不同處理下枸杞產量和水分利用效率

從試驗結果的角度考慮，綜合考慮枸杞水分利用效率和最終產量，T3處理可以推薦作為寧夏中部干旱帶揚黃灌區(qū)枸杞適宜的灌溉制度。

（2）滴灌條件下枸杞耗水量、產量和水分利用效率關系。以本次不同滴灌試驗處理下的枸杞耗水量ETc（mm）、枸杞干果產量Y（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的數(shù)據(jù)為基礎，進行線性回歸分析，建立了枸杞耗水量與產量、枸杞耗水量與水分利用效率之間的線性回歸關系，如圖2所示。

圖2 枸杞耗水量、產量和水分利用效率之間的關系

由圖2可知，枸杞產量以及枸杞水分利用效率與枸杞生育期內耗水量之間均呈現(xiàn)二次曲線關系，且均具有很好的線性回歸相關性（R2＞0.93），枸杞產量和水分利用效率達到最大值時所對應的枸杞耗水量是不相同的。枸杞產量與耗水量對應的二次曲線關系為：Y=-0.05ET2c+61.209ETc-14884，對其求最大值可知，當耗水量ETc＝612 mm時，枸杞產量達到最大值，為3 849 kg/hm2，此時對應的水分利用效率為0.56 kg/m3。對枸杞水分利用效率而言，WUE=-7×10-6ET2c+0.007 4ETc-1.348，同樣對其求最大值可知，當耗水量ETc＝529 mm時，枸杞水分利用效率達到最大值，為0.61 kg/m3，此時對應的枸杞產量為3 500 kg/hm2。

借助建立的線性回歸模型進行分析，當耗水量從529 mm增加到612 mm的時候，枸杞產量從3 500 kg/hm2顯著提高到3 849 kg/hm2，與此同時，枸杞水分利用效率從0.61減少到0.56，并沒有發(fā)生顯著的降低（表3）。從兼顧枸杞水分利用效率和最終高產的角度考慮，滴灌枸杞生育期最優(yōu)耗水量應該在529～612 mm之間。在水分利用效率沒有顯著差異前提下，可著重考慮枸杞的最高產量，因此可認為當?shù)喂鄺l件下枸杞耗水量達到612 mm左右的時候，枸杞的水分效率和產量達到最優(yōu)組合水平，結合本次試驗的結果進一步驗證了這一觀點，T3處理的枸杞耗水量為608 mm，其產量和水分利用效率也是所有滴灌試驗處理中的最優(yōu)組合。

從以上分析不難看出，無論從試驗結果還是線性回歸分析結果來看，T3處理可以推薦作為寧夏中部干旱帶揚黃灌區(qū)枸杞優(yōu)化適宜的灌溉制度，即滴灌枸杞的優(yōu)化灌溉制度是生育期（不含冬灌）8次水，灌水生育期為萌芽期、花蕾期、果實膨大期、果熟期和秋果期，灌水次數(shù)分別為1次、1次、1次、4次、1次，除萌芽期為52.5 mm外，其余生育期內的每次灌水定額為45 mm，生育期內的灌溉定額為367.5 mm，生育期內的耗水量為608 mm左右。

4 結論

（1）滴灌條件下，枸杞生育期內耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少24%～42%，生育期內灌溉定額相比傳統(tǒng)畦灌條件下平均節(jié)約了42%～62%。

（2）滴灌條件下枸杞耗水量為612 mm左右的時候，枸杞的水分效率和干果產量達到一個最優(yōu)的水平，枸杞生育期（不含冬灌）滴灌8次，生育期內的灌溉定額為367.5 mm，耗水量為608 mm左右，可推薦作為寧夏中寧地區(qū)枸杞滴灌適宜的優(yōu)化灌溉制度。

［1］ 張曉煜，劉靜，袁海燕，等.枸杞總糖含量與環(huán)境因子的量化關系研究［J］.國生態(tài)農業(yè)學報，2005，13（3）：101-103.

［2］ 張萍，鄭國琦，鄭國保，等.虧缺灌溉對枸杞果實糖積累和蔗糖代謝相關酶活性的影響［J］.旱地區(qū)農業(yè)研究，2009，27（6）：160-163.

［3］ 楊治科，崔秀梅，吳國平，等.寧南山區(qū)枸杞園節(jié)水灌溉試驗技術研究［J］.陜西農業(yè)科學，2009（4）：75-76.

［4］ 胡忠慶.枸杞優(yōu)質高產高效綜合栽培技術［M］.寧夏人民出版社，2004.

［5］ Zhang H，Wang X，You M，et al.Water-yield relations and water use efficiency of winter wheat in the North Chi?na Plain［J］.Irrigation Science，1999，19：37-45.

［6］ Jiandong Wang，Shihong Gong，Di Xu，et al.Impact of drip and level-basin irrigation on growth and yield of win?ter wheat in the North China Plain［J］.Irrigation Science，2013，31（5）：1025-1037.

Study on water consumption characteristics of Chinese wolfberry under mulch drip irrigation

Du Yuxu1，WANG Jiandong2，BAO Ziyun3，ZHANG Yanqun2，ZHAO Yuefen4
（1.Ningxia Guhai Water Pumping Management Office，Guhai755100，China；2.Irrigation and Drainage Department，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China；3.Ningxia Water Rresources Research Institute，Yinchuan 750021，China；4.Beijing IWHR Corporation，Beijing 100048，China）

The ETc，water use efficiency and yield variation of Chinese wolfberry were studied through field drip irrigation and border irrigation，the result showed that the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation was reduced by 34%on average compared with the traditional border irrigation，and saving 52% of irrigation quota compared with the traditional border irrigation.When the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation is about 612 mm，the water efficiency and dried fruit production of Chinese wolfberry reached the optimal combined levels.

Ningxia；Chinese wolfberry；mulch drip irrigation；ETc；water use efficiency

S275.6

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.20140350

11672-3031（2015）03-0166-05

（責任編輯：王學鳳）

2014-12-12

國家“十二五”科技支撐計劃課題（2014BAD12B05）；國家自然科學基金項目（51279211）

杜宇旭（1965-），男，寧夏中寧人，高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉技術研究。E-mail：nxghdyx@163.com

王建東（1978-），男，湖南茶陵人，博士，高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉技術及原理研究。E-mail：wangjd@iwhr.com