王成福

（新疆水利科技推廣總站，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆苜蓿種植面積已發(fā)展到30.667萬hm2，北疆地區(qū)是苜蓿優(yōu)質高產基地，目前大量地區(qū)仍采用地面灌溉的傳統(tǒng)方法，灌溉不足或灌水過多，都會導致苜蓿減產和品質降低。溝灌用水量大，且灌溉不均勻，噴灌易受風影響，不能施肥灌溉。高溫高濕易致苜蓿發(fā)病，經研究，在噴灌基礎上研發(fā)一種拖管施肥灌溉機械，可避免風對施肥灌溉的影響，苜蓿受水面低、面濕度低，可降低病害發(fā)生率，拖管灌溉又是有壓穩(wěn)流出水灌溉，可提高施肥灌溉有效性。由于拖管灌溉制度與機械行走速度、穩(wěn)流器出流和間距等因素有關，因此需要根據不同地區(qū)的苜蓿生長氣候條件，不同的土質計算其需水量，并對需水規(guī)律進行研究，制定出合理的灌溉制度。本文以青河縣阿葦灌區(qū)為例，參照當?shù)剀俎ＩL氣候條件，研究拖管灌溉條件下苜蓿的灌溉制度，對提高灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置和苜蓿優(yōu)質高產具有重要意義，在北疆地區(qū)有借鑒和推廣意義。

1 苜蓿灌溉定額計算

1.1 苜蓿需水量累加公式模型

典型年資料選擇一般選用滴灌的灌溉設計，保證率為85%，按最不利原則，選擇接近設計灌溉保證率的年份作為典型年的氣象資料，將該年的ET0值制定的灌溉制度作為管理灌溉制度。本模型采用聯(lián)合國糧農組織（FAO）氣象站的實測多年平均值資料，見表1。新疆阿勒泰多年平均值（數(shù)據資料來源FAO），運用 FAO Penman-Monteith（1992）法計算出作物每月的參考作物蒸發(fā)蒸騰量ETo值。

表1 阿勒泰地區(qū)氣象資料

并對P-M法計算結果進行逐月累加計算。累加值為因變量，自變量為天數(shù)，進行多項式回歸分析，回歸方程為：

式中：∑ET0為作物參考需水量的累加值；T為植物生長天數(shù)。

因回歸方程的自變量是按照日數(shù)值來計的，所以可按照此回歸公式計算指定日數(shù)內的ETo之和。計算公式如下：

式中：ETo為參考作物在T2-T1時間內的需水量；T2-T1為植物生長的日數(shù)。

1.2 苜蓿需水量計算

苜蓿需水量是指植物細胞生長及蒸騰、蒸發(fā)的水量（大面積無病作物，在最佳土壤水肥條件下）。也有人定義作物需水量是指作物在正常生長情況下，供應植株蒸騰和棵間蒸發(fā)所需的水量，故也成為植物騰發(fā)量。估算植物需水量的方法很多，這里參照植物騰發(fā)量計算植物需水量：

式中：ET為作物需水量，單位：mm；KC為作物系數(shù)，對苜蓿可選1；ETo為參考作物騰發(fā)量。植物需水量ET可由（2）式與植物系數(shù)KC的乘積算得：

1.3 不同土質苜蓿一定根系深度的儲存水量研究

1.3.1 根區(qū)土壤可利用水分計算

灌溉前植物從根區(qū)土壤中消耗的土壤水分可按式（5）計算：

式中：PSW為植物可從根區(qū)土壤中消耗的水量，單位：mm；AWH為不同質地土壤的田間有效水，單位：mm/mm，由表2選??；RZ為植物根區(qū)平均深度，單位：mm；AD為植物不受旱時各種土壤的最大可消耗水量，以小數(shù)表示，對于拖管灌濕潤比是100%；苜蓿在拖管灌溉條件下根系約60 cm。

表2 不同土壤的田間有效水（AWH）

1.3.2 苜蓿根系60cm深在不同土壤類型中存儲平均消耗水量

表3 拖管灌溉條件下根系60厘米根區(qū)土壤中消耗的水量Psw（mm）

1.4 苜蓿年需水總量ET

苜蓿平均KC取1.0，生長期為150天（4月下旬至9月中旬），根據式（4）可計算年需水量 ET，則 ET=Kc×ET0=1.0×827=827 mm，阿勒泰年平均有效降雨量171 mm，則苜蓿灌溉需水量為M=(827-171)/0.9=728 mm。

2 拖管灌溉條件下苜蓿灌溉制度分析

2.1 灌水周期

如果有歷史資料或代表年，設計確定灌水周期應根據灌溉前植物可從根區(qū)土壤中消耗的水量和植物多年平均日凈需水量確定。灌水周期可按式（6）計算：

式中：T為設計灌水周期，單位：天；PSW為植物可從根區(qū)土壤中消耗的水量，單位：mm；ID為植物多年平均日凈需水量，mm/天。

如果有監(jiān)測氣象站或有預報ET0。灌水周期應根據灌溉前植物可從根區(qū)土壤中消耗的水量PSW和氣象監(jiān)測或預報ET累加需水量比較確定。灌水周期可按式（7）計算：

式中：T為灌水周期，單位：天；N為當∑ETi≥PSW的累加天數(shù)，單位：天；PSW為不同土質與根系深度植物可從根區(qū)土壤中消耗的水量，單位：mm。

2.2 周期灌水定額

每個灌水周期的設計灌水定額應根據植物多年平均日凈需水量、灌水周期以及要求的灌水均勻程度由試驗資料來確定。每個灌水周期的設計灌水定額可按式（8）計算：

式中：m為每個灌水周期的設計灌水定額，單位：mm；ηu為灌溉水利用系數(shù)，對于拖管灌溉ηu，取0.8～0.9。

2.3 拖管灌溉運行速度

灌水行進速度V可按式（9）計算：

式中：V為拖管機行進速度，單位：m/h；Q為拖管出口流量，單位：m3/h；m 為灌水定額，單位：mm；L為拖管間距，單位：m。

2.4 灌溉定額

苜蓿全年的設計灌溉定額可采用式（10）計算確定：

式中：M為植物全年的灌溉定額，單位：mm；mi為第i次灌水定額，單位：mm；n為全年灌水次數(shù)。

2.5 苜蓿灌溉制度

根據歷史資料按照月來劃分灌水周期，并且根據以上研究和建立的模型和公式，對阿葦灌區(qū)需水量和灌溉周期進行計算。土質為壤土，根系深60 cm。阿葦灌區(qū)苜蓿生長期從4月下旬到9月中旬，生長期150天。項目地是以壤土為主，苜蓿根系土壤Psw由表3可知為46 mm。灌溉效率為0.9，灌水定額m為51 mm。拖管灌溉設備拖管間距為1.1 m，流量1 m3/h,要滿足灌水定額，根據公式（9）計算得到機械行走速度為20 m/h。拖管灌溉條件下苜蓿灌溉制度見表4。

表4 拖管灌溉條件下苜蓿灌溉制度表

3 結論

通過公式模擬率定參數(shù)，根據不同月份的ET值，阿勒泰地區(qū)苜蓿拖管灌溉條件下年灌溉次數(shù)約16次，每次灌水定額51mm，機械行走速度20 m/h，以減少灌溉水的深層滲漏，且滿足苜蓿需水量728 mm的要求，產量可以達到最高。因此，北疆地區(qū)苜蓿種植要根據當?shù)谽T值、作物的潛在需水量、土壤環(huán)境、根系深度的儲存水量規(guī)律條件合理制定和調整作物灌溉制度，在拖管灌溉條件下作物產量可提高20%～30%，為干旱半干旱地區(qū)作物優(yōu)化灌溉制度、提質增效具有較強的推廣和示范意義。