張大海

（新疆巴州水利水電勘測設(shè)計(jì)院 新疆庫爾勒841000）

土壤含水率的大小和作物的生長有著密切的關(guān)系，當(dāng)土壤含水率介于作物生長阻滯含水率與田間持水率之間時(shí)，作物生長正常；當(dāng)土壤含水率介于凋萎含水率與作物生長阻滯含水率之間時(shí)，作物將處于中度受旱狀態(tài)；當(dāng)土壤含水率接近凋萎系數(shù)時(shí)，說明作物嚴(yán)重受旱[1]。適宜的土壤含水率下限，就是要在作物形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)和產(chǎn)量等不出現(xiàn)明顯下降時(shí)的土壤水分最低值。土壤含水率下限，決定著灌水時(shí)間的開始、灌水量和灌水次數(shù)等灌溉指標(biāo)，灌溉指標(biāo)指導(dǎo)著作物的實(shí)際生產(chǎn)，從節(jié)約水資源避免盲目灌溉方面考慮，適宜的土壤含水率下限有著十分重要的作用。為了探討適宜滴灌春小麥的含水率下限，進(jìn)行了一年的實(shí)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

實(shí)驗(yàn)所在地4-10月降雨量為102.2 mm，4月—10月月平均氣溫分別為10.6℃、21.4℃、23.69℃、27.4℃、23.7℃、15.4℃和11.0℃，土壤類型為黏壤土，地下水埋深大于5 m。

試驗(yàn)在具有田間測坑的條件下進(jìn)行，每個(gè)測坑面積3.3 m×2 m（6.67 m2），測坑兩端設(shè)保護(hù)行，測坑安裝有可移動的防雨棚，控制土壤水相互側(cè)滲的設(shè)施。春小麥采用普通滴灌灌溉方式，生育期內(nèi)采用和當(dāng)?shù)匾恢碌氖┓?、打藥等常?guī)農(nóng)藝管理措施。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用土壤含水率下限單因素設(shè)計(jì)，按照含水率下限不同設(shè)置4 個(gè)處理，分別為田間持水率θfc的45%、55%、65%、75%，分別用I45、I55、I65 和I75 表示，每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，共12 個(gè)測坑。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組法在12 個(gè)測坑中進(jìn)行。試驗(yàn)用春小麥品種和當(dāng)?shù)卮筇镞x用一致，滴灌春小麥測坑布置4 條滴灌帶，間距60 cm，小麥行距18～20 cm，每畝播種量為30 kg。

1.3 試驗(yàn)觀測項(xiàng)目與方法

1.3.1 田間持水率和土壤含水率測量

試驗(yàn)在測坑中離地面10 cm 和30 cm 處安裝土壤水分傳感器（體積含水率），分別可以測量土壤0～20 cm、20～40 cm 含水率的變化，并自動計(jì)算其平均值來判斷當(dāng)前土壤含水率是否處在田間持水率和含水率下限之間，低于含水率下限時(shí)進(jìn)行灌溉，灌溉時(shí)間、灌溉次數(shù)和灌水定額由土壤含水率下限來控制。

在春小麥播種前測量測坑田間持水率，田間持水率測定方法為圍框淹灌法[2]，灌水之后當(dāng)10 cm 和30 cm土壤水分傳感器測量的含水率的平均值穩(wěn)定之后，即為田間持水率，并計(jì)算土壤含水率下限值，12 個(gè)測坑田間持水率和相應(yīng)含水率下限值見表1。

這里需要說明的是，由于是滴灌試驗(yàn)，根據(jù)滴灌實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，作物根系主要分布在滴灌水量滲透區(qū)域，因此春小麥土壤計(jì)劃濕潤層深度取40 cm。

表1 測坑田間持水率測定值和含水率下限

1.3.2 灌水量的測量

土壤含水率降至土壤含水率下限時(shí)，開始灌水，增大到田間持水率時(shí)，停止灌水。期間每次灌水量由儀器自動記錄。

1.3.3 春小麥水分生產(chǎn)函數(shù)

目前以全生育期灌水量為變量的作物水分生產(chǎn)函數(shù)分為兩種[3]，由于本實(shí)驗(yàn)中，灌溉水源充足，管理水平較高，故采用拋物線模型，拋物線模型公式為:

式中，Y 為作物生育期的實(shí)際產(chǎn)量，kg/667 m2；W為作物生育期的灌水量，mm；a、b、c 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)資料來確定。

1.3.4 春小麥水分利用效率

目前作物水分利用效率（WUE）計(jì)算方式有三種[4]，一是作物產(chǎn)量Y 與作物耗水量ET 的比值；二是作物產(chǎn)量Y 與作物灌溉水量W 的比值；三是作物產(chǎn)量Y 與天然降雨量P 的比值。本實(shí)驗(yàn)滴灌春小麥的水分利用效率采用第二種，即:

式中，WUE 為作物水分生產(chǎn)利用效率，kg/m3；Y是作物全生育期的產(chǎn)量，kg/667 m2；W 為全生育期的灌水量，m3/667 m2。

2 不同土壤含水率下限的滴灌春小麥灌水試驗(yàn)

一年春小麥的灌溉試驗(yàn)中，I45 處理春小麥平均灌水次數(shù)為3 次；I55 處理春小麥平均灌水次數(shù)為5 次；I65 處理春小麥平均灌水次數(shù)為7 次；I75 處理春小麥平均灌水次數(shù)為12 次。I45 處理春小麥平均灌水定額為88.0 mm；I55 處理春小麥平均灌水定額為76.7 mm；I65 處理春小麥平均灌水定額為64.7 mm；I75 處理春小麥平均灌水定額為47.3 mm。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出不同處理的灌水量和相應(yīng)的產(chǎn)量，見表2。

表2 灌水量與作物產(chǎn)量的關(guān)系

3 土壤含水率下限與作物產(chǎn)量和水分利用效率

根據(jù)表2中產(chǎn)量Y 和灌水量W 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，擬合出春小麥的水分生產(chǎn)函數(shù):

公式（3）為春小麥水分生產(chǎn)函數(shù)，圖1的圖像對應(yīng)于公式（3），水分利用效率WUE 的圖像是根據(jù)實(shí)測值和公式（3）的擬合值繪制。

作物產(chǎn)量的高低體現(xiàn)出水分的生產(chǎn)能力，而水分利用效率的高低體現(xiàn)出水分的利用程度，圖1中春小麥在不同點(diǎn)達(dá)到產(chǎn)量和水分利用效率的最大值，說明灌水時(shí)，水分的生產(chǎn)能力和水資源的利用效率不能同時(shí)達(dá)到最大，而適宜的土壤含水率下限要求兼顧兩者。圖1中春小麥水分利用效率I45 最高，I75 最低，依次為I45＞I55＞I65＞I75，和I45 比較降低率分別為15.1%、12.8%和33.3%；春小麥產(chǎn)量I65 最高，I45 最低，依次為I65＞I75＞I55＞I45，和I65 比較降低率分別為4.1%、17.4%和32.9%，四個(gè)處理中表現(xiàn)出土壤含水率下限越低，水分利用效率越高，產(chǎn)量越低的特點(diǎn)。結(jié)合春小麥水分利用效率和產(chǎn)量兩面的因素，初步確定適宜滴灌春小麥土壤含水率下限為田間持水率θfc的55%～70%。

圖1 作物產(chǎn)量Y、水分利用效率WUE 和灌水量W 的關(guān)系

4 結(jié)論

經(jīng)過一年灌溉試驗(yàn)，初步確定適宜滴灌春小麥的土壤含水率下限為田間持水率θfc的55%～70%。