焦炳忠，孫兆軍,，韓 磊，何 俊，El-SAWY S M，李興強

滲灌管埋深與灌溉量對棗樹產(chǎn)量和水分利用效率的影響

焦炳忠1，孫兆軍1,2,3※，韓 磊2,3，何 俊2,3，El-SAWY S M4，李興強1

（1. 寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)環(huán)境工程研究院，銀川 750021；3. 教育部中阿旱區(qū)特色資源與環(huán)境治理國際合作聯(lián)合實驗室，銀川 750021；4. 埃及國家研究中心蔬菜研究所，開羅 11435）

探尋適宜的地下滲灌埋深和蒸發(fā)皿蒸發(fā)量系數(shù)組合對旱區(qū)棗樹根系生長、產(chǎn)量和水分利用效率的影響。采用作物-皿系數(shù)（）作為灌溉水量計算標(biāo)準，設(shè)3種地下滲灌埋深D15（15 cm）、D30（30 cm）、D45（45 cm）和4種灌水量W0.6（=0.6）、W0.8（=0.8）、W1.0（=1.0）、W1.2（=1.2）水平的2因素的大田試驗。結(jié)果表明：隨著灌水量的增加，各處理在垂直方向0～100 cm和水平距離0～80 cm土層中含水率越高；隨著地下滲灌埋深的增加，土壤含水率峰值均向下移動。灌水量和地下滲灌埋深對20～80 cm土層的根系分布影響較大，D30W0.6和D30W0.8處理較其他處理提高20～60 cm土層的根系干質(zhì)量密度，D45W1.0和D45W1.2處理較其他處理提高60～80 cm土層根系干質(zhì)量密度。D30W1.0處理有利于增加棗樹棗吊長度、每吊開花數(shù)、每吊座果數(shù)、座果率以及提高產(chǎn)量；2017和2018年D30W0.8處理水分利用效率最高分別為4.68、5.32 kg/m3，并且產(chǎn)量較D30W1.0處理降低了9.32%、5.94%，但水分利用效率分別提高了17.88%、16.41%，D30W0.8處理水分利用效率與其他處理均有顯著差異（<0.05）。通過多元回歸和空間分析方法，對產(chǎn)量、水分利用效率與棗樹灌水方式進行優(yōu)化，選擇適宜的灌水量和地下滲灌埋深區(qū)間分別為：370～410 mm、28～33 cm。該研究結(jié)果可為寧夏干旱地區(qū)地下滲灌棗樹的高產(chǎn)高效管理上提供依據(jù)和技術(shù)支持。

灌溉；土壤水分；作物-皿系數(shù)；地下滲灌；棗樹；根系；產(chǎn)量

0 引 言

近年來，中國西北地區(qū)農(nóng)林牧業(yè)的發(fā)展受到水資源短缺的限制[1]，一方面，黃河水量的消減及新型工業(yè)用水量的增加，極大地削減了寧夏揚黃灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水[2]；另一方面，氣候偏暖、降雨分布不均和降水量減少；加之土壤質(zhì)地為砂性，地表蒸發(fā)和地下滲漏流失嚴重等問題，導(dǎo)致作物水分利用效率極低[3]。因此，有效降低地表蒸發(fā)和保蓄水分在根系周圍，防止向下滲漏是節(jié)水技術(shù)研究的核心[4]。

地下灌溉技術(shù)是一種高效節(jié)水灌溉方法，通過埋入地下的滲灌管將灌溉水滲入到作物周圍供作物根系吸收利用，能有效地減少土壤表面的水分蒸發(fā)損失，對作物節(jié)水效果十分顯著[5]。目前，對地下灌溉技術(shù)的研究，主要集中在適宜的灌水器布置方式[6-8]、濕潤體分布范圍[9]以及與灌水定額的組合方面較多。有學(xué)者[6]采用間接地下滴灌及導(dǎo)水裝置對其地下滲灌埋深在干旱區(qū)矮化密植紅棗進行試驗研究，表明棗樹細根空間分布呈現(xiàn)由“寬淺型”向“深根型”變化，相對于地表滴灌表現(xiàn)出較好的節(jié)水增產(chǎn)效果，并確定了南疆密植棗樹的導(dǎo)水裝置埋深在27～35 cm之間。張陸軍等[10]對涌泉根灌布置方式和灌水量組合進行了田間試驗，通過對棗樹耗水量和產(chǎn)量的分析，確定山地梨棗樹單棵樹布置2個灌水器和單株灌80 L為最佳組合。地下灌溉技術(shù)不僅可減少地表徑流和地表蒸發(fā)，提高水分利用效率，更能夠保蓄根系周圍的水分，以供作物吸收利用，尤其是干旱地區(qū)林木等多年生植物[11]。棗樹在干旱地區(qū)抗旱性能較強，是經(jīng)濟生態(tài)效益顯著的特色作物，灌溉方式主要靠降雨和地表滴灌等方式灌溉。棗樹的研究大多在黃土丘陵地區(qū)，主要研究了不同棗樹樹齡下土壤水分利用及利用范圍[12-13]、土壤水分和根系空間分布[14-15]以及水分動態(tài)變化[16]。但基于環(huán)形鋪設(shè)埋深的地下滲灌對寧夏旱區(qū)同心圓棗土壤水分、根系分布以及產(chǎn)量的研究鮮有報道。

作物高產(chǎn)高效與適宜的灌水量和灌水方式有關(guān)，利用作物-皿系數(shù)（）計算作物灌溉量的方法已被廣泛的應(yīng)用[17]，可有效提高灌溉精確性，并且作物耗水量與作物-皿系數(shù)有一定的顯著關(guān)系[18]。吳宣毅等[19]采用蒸發(fā)皿蒸發(fā)量系數(shù)對不同種植行距的溫室番茄進行研究，通過回歸分析確定了為0.8最佳。如何確定適宜的地下滲灌埋深和作物-皿系數(shù)的組合，是合理灌水方式和精準灌水量對提高水資源高效利用的關(guān)鍵問題。許多學(xué)者利用空間分析方法[20-21]尋找各指標(biāo)可接受的重疊區(qū)域，得到各指標(biāo)同時達到的最優(yōu)范圍。空間分析方法已經(jīng)在滴灌施肥的菜花[22]、番茄[23]和玉米[24]等作物上應(yīng)用，并得出灌水量和施氮量最優(yōu)組合范圍。因此，本文采用不同地下滲灌埋深和作物-皿系數(shù)組合對比分析棗樹土壤水分、根系分布以及產(chǎn)量和水分利用效率的影響；結(jié)合空間分析方法對棗樹各指標(biāo)進行綜合評價，確定最優(yōu)的地下滲灌埋深和作物-皿系數(shù)灌水量范圍，為寧夏干旱地區(qū)地下滲灌棗樹的高產(chǎn)高效管理上提供依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于寧夏中部干旱帶同心縣旱區(qū)節(jié)水高效農(nóng)業(yè)科技園區(qū)（36°50′N，105°60′E）。該地區(qū)干旱少雨，年平均氣溫8.6 ℃，年平均降水量僅為270 mm，棗樹生育期（5-10月）內(nèi)，研究區(qū)降雨季節(jié)性分配不均，主要集中在7-9月。2017年棗樹生育期有效降雨量266.4 mm；2018年棗樹生育期有效降雨量為246.5 mm，生育期內(nèi)降雨量以及其他氣候條件見圖1。多年平均蒸發(fā)量2 325 mm，無霜期120～218 d，多年平均日照達3 024 h。2017年處理前0～200 cm土壤基本理化性狀為：土壤容重為1.28 g/cm，田間持水率為23.13，土壤有機質(zhì)質(zhì)量比為7.70 mg/kg，全鹽、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量比分別為0.23、0.57、0.80、14.33 g/kg；2018年處理前0～200 cm土壤基本理化性狀為：土壤容重為1.28 g/cm，田間持水率為23.22，土壤有機質(zhì)質(zhì)量比為7.90 mg/kg，全鹽、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量比分別為0.22 、0.59、0.86、14.41 g/kg，2a土壤肥力整體屬于中低等。

1.2 試驗材料

供試作物為7 a生棗樹，品種為當(dāng)?shù)靥厣?jīng)濟作物同心圓棗，行株距為250 cm×350 cm，平均胸徑5.7 cm；平均樹高為338 cm；平均冠幅為242 cm（南北）×263 cm（東西）。每個處理為1株棗樹，3次重復(fù)，采用隨機區(qū)組排列。

地下滲灌：橡膠和聚乙烯按一定比例混合加工的滲灌管道，出水量為300～400 mL/(m·min)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)不同埋深（15、30、45 cm）、不同灌水量（=0.6、0.8、1.0、1.2）2因素隨機區(qū)組試驗，共12各處理見表1，每個處理設(shè)3次重復(fù)，共48個小區(qū)。

表1 試驗設(shè)計

試驗中，灌溉水量根據(jù)放置在作物冠層邊緣處的20 cm標(biāo)準蒸發(fā)皿蒸發(fā)量計算，計算公式為

德國萊茵金屬集團旗下汽車事業(yè)部KSPG股份公司是全球一流的供應(yīng)商。其在汽車領(lǐng)域的成功得益于其眾多的產(chǎn)品種類和良好的供應(yīng)鏈。KSPG股份公司于1997年就已經(jīng)進入中國市場，現(xiàn)有中國員工3 500人，服務(wù)眾多汽車制造商客戶。KSPG股份公司在中國本土有9個生產(chǎn)基地，制造活塞、氣缸蓋、發(fā)動機總成、節(jié)氣門以及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)等產(chǎn)品。

式中為灌水量，L；為作物-皿系數(shù)；為單個地下滲灌控制的小區(qū)面積，m2，在本試驗中為1.5 m×1.5 m= 2.25 m2；pan為2次灌水時間間隔內(nèi)的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，mm。

棗樹整個生育期大致劃分為5個階段：萌芽期（4月28日—5月21日）、開花期（5月22日—6月24日）、座果期（6月25日—7月8日）、膨大期（7月9日—9月16日）、成熟期（9月17日—9月28日），生育時期起止日期根據(jù)每年氣候條件會左右浮動。試驗處理之前，棗樹灌溉方式為漫灌（春灌和冬灌）+滴灌（一棵樹4個滴頭），2016年10月待棗樹成熟收獲后，按照試驗設(shè)計進行處理，采用人工開溝鋪設(shè)地下滲灌，管道鋪設(shè)方式以棗樹樹干為圓心，直徑為80 cm，深度以地表為起點，向下測量確定，埋管前，對管道進行通水測試。試驗過程中，灌水時間根據(jù)傳感器控制，灌水量采用流量計監(jiān)測。各處理灌水量根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量計算，通過流量計進行監(jiān)測，分別對試驗小區(qū)按照試驗設(shè)計的灌溉量進行灌溉。根據(jù)前人對傳感器埋設(shè)位置的研究[25-26]、試驗地土壤結(jié)構(gòu)、地下滲灌布設(shè)位置以及棗樹根系分布等，將傳感器埋設(shè)在距離地下滲灌鋪設(shè)外側(cè)15 cm處，每個處理放置3個傳感器，分別在10、30、50 cm處垂直分布，如圖2所示。

1.4 土壤水分及降雨監(jiān)測

1）土壤含水率：2016年10月，將Trime-IPH管式（200 cm）TDR土壤水分測量系統(tǒng)（IMKO，Ettlingen，Germany）以棗樹樹干為中心水平距離20、40、60、80、100、120、140、160、180、200 cm處布設(shè)TDR測管，測定數(shù)據(jù)前用烘干法進行校正。于2017—2018年棗樹生育期5-10月內(nèi)監(jiān)測0～200 cm土層土壤含水率，測定垂直深度為200 cm，每隔20 cm測定水分，測定時間為灌水前后和降雨后。

圖2 田間試驗布置

2）根系分布：對棗樹進行處理后，在各生育時期對每個處理選取相應(yīng)位置（東、西、南、北4個方向），以棗樹樹干為中心水平距離60 cm處，每隔10 cm土層進行采樣。采用直徑為10 cm自制根鉆進行取樣，根樣放在5 mm篩網(wǎng)上，用水沖洗，將所有根系全部撿出，先放入105 ℃烘箱殺青5 min左右，然后調(diào)到75 ℃恒溫烘干（直到質(zhì)量不變），用萬分之一的電子天平稱量根系干質(zhì)量，再將根系干質(zhì)量除以根鉆體積得到每個樣品的根系干質(zhì)量密度。

3）棗吊長度：從萌芽展葉期開始到果實成熟期結(jié)束，在每個處理小區(qū)選取固定棗樹，在果樹樹冠的東、西、南、北4個方向各選一條當(dāng)年新生枝條，同時用卷尺測定新梢長度，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量新梢直徑。

4）座果率：于開花座果前期記錄標(biāo)記棗吊的開花數(shù)（1），采收時統(tǒng)計標(biāo)記棗吊的果實數(shù)量（2），按“座果率＝2/1×100%”。

5）棗樹產(chǎn)量（Yield，，kg/hm2）：在果實成熟期，分別在樹冠東、西、南、北及內(nèi)部各位置隨機取樣，測定單果質(zhì)量，按“單位面積產(chǎn)量＝平均單果質(zhì)量×單株結(jié)果數(shù)×單位面積棗樹棵樹”。

6）棗樹耗水量（Evaporation and Transpiration，ET，m3/hm2）：在棗樹萌芽展葉初期和果實成熟采收后，利用水量平衡法[27]計算棗樹全生育期內(nèi)的耗水量。計算公式為

式中ET為耗水量，mm；為有效降雨量，mm；為灌水量，mm；為時間段內(nèi)的地下水補給量，mm；為徑流量，mm；為深層滲漏量，mm；0、T為時段初和任一時間時的土壤計劃濕潤層內(nèi)的儲水量，mm，可由試驗獲取。根據(jù)實測，生育期內(nèi)2 m 深土壤水分變化不大，并且每次灌水量較少，故、、忽略不計。試驗期間的有效降雨量分別為266.4和246.5 mm。上式簡化為

1.5 數(shù)據(jù)分析

用 Excel 2010數(shù)據(jù)處理；利用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)方差分析（LSD法，顯著性水平設(shè)定為= 0.05）；運用Mathematica 9.0回歸分析；用Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地下滲灌埋深和灌水量對棗樹土壤含水率的影響

2.1.1 土壤含水率隨土層深度的分布

2017和2018年棗樹全生育期內(nèi)各處理根區(qū)垂直剖面土壤水分分布如圖3所示，2 a的土壤水分在100 cm以下隨著灌水量和地下滲灌埋深變化幅度不大，都在18%以內(nèi)（除D45W1.2處理2017和2018年分別為18.03%、18.30%）。土壤表層0～20 cm主要是受到降雨、地表蒸發(fā)、作物耗水量等的影響較大，土壤含水率均在20%左右。相同灌水量下，埋深D15比埋深D30和D45下土層0～20 cm的土壤含水率高，D15W1.2處理下土層土壤含水率最高為24.46%，比D30W0.6處理最低提高了32.50%；D45埋深比D15和D30埋深在>20～200 cm土層土壤含水率高（除D30埋深下W0.6和W0.8灌水量下高于D45埋深），最高分別在>20～40 cm土層為27.27%、>40～60 cm土層為29.06%，相比0～20 cm土層土壤含水率分別提高了27.07%、35.41%。D30埋深下各灌水量比D15埋深在土層>20～200 cm土壤含水率都高。相同埋深下，隨著灌水量的增加，0～100 cm土層土壤含水率逐漸增加。地下滲灌埋深為D15時，不同灌水量下土壤含水率峰值均在0～20 cm；地下滲灌埋深為D30時，不同灌水量下土壤含水率峰值均在>20～40 cm；地下滲灌埋深為D45時，不同灌水量下土壤含水率峰值均在>40～60 cm。地下滲灌埋深越深對表層0～20 cm土壤含水率影響越小，D45埋深有利于增加>20～60 cm土層土壤含水率，減少地表蒸發(fā)。D45埋深下，在>20～60 cm土層土壤含水率值比D15和D30埋深變化大，2 a的W1.2在>40～60 cm土層土壤含水率最高，2017和2018年分別為29.06%、27.87%，比W0.6、W0.8、W1.0分別提高了36.82%、25.57%、11.55%和32.27%、12.42%、3.72%。

2.1.2 土壤含水率水平方向分布

2017和2018年各處理水平距離0～200 cm土壤含水率變化如圖4所示。各處理水平方向土壤含水率分布均呈先增大（0～40 cm）后減小（>40～100 cm），最后趨于穩(wěn)定（>100～200 cm），穩(wěn)定后土壤含水率均在15%左右波動，并且各處理的峰值都在>20～60 cm土層。地下滲灌埋設(shè)距棗樹樹干>20～40 cm處，此處土壤含水率相對較高。相同埋深下，2 a的W1.2處理在水平距離>20～40 cm處的土壤含水率均高于W0.6、W0.8和W1.0，2017年比W0.6、W0.8和W1.0處理分別提高了6.96%～16.56%、4.62%～12.94%、1.74%～7.02%；2018年比W0.6、W0.8和W1.0處理分別提高了13.43%～20.02%、9.86%～16.47%、5.80%～8.01%；并且2017年D45W1.2處理土壤含水率最高為26.48%，比D30W1.2處理提高了5.62%；2018年D30W1.2處理土壤含水率最高為26.37%，比D45W1.2處理提高了9.49%。距離棗樹水平距離0～20 cm處的土壤含水率在20%左右，2018年各埋深下W0.6、W0.8土壤含水率低于20%，W1.0和W1.2土壤含水率高于20%。相同灌水量下，水平距離0～20 cm范圍內(nèi)隨著地下滲灌埋深土壤含水率逐漸增大（除2018年W0.8先減小后增大），最大值均在D45埋深條件下。水平距離>20～40 cm范圍內(nèi)隨著地下滲灌埋深土壤含水率先減小后增大（除2017年W0.6逐漸增大）。水平距離>40～80 cm范圍內(nèi)，隨著埋深的增加土壤含水率均逐漸增加。距離棗樹水平距離>80～200 cm范圍內(nèi)，2 a的土壤含水率值變化在15%左右，各處理之間無明顯區(qū)別。2018與2017年水平距離各處的土壤含水率值變化規(guī)律無明顯區(qū)別，在距離棗樹水平距離>60～80 cm范圍內(nèi)，2017年較2018年土壤含水率偏大，漲幅都在2%～3%之間。

圖3 2017和2018年不同處理棗樹垂直方向土壤含水率變化

2.2 不同處理對棗樹根系分布的影響

2017和2018年不同處理對棗樹土壤垂直剖面根系干質(zhì)量密度分布情況如表2所示。各處理棗樹的根系干質(zhì)量密度主要分布在20～80 cm土層。隨著灌水量的增多，各土層根系干質(zhì)量密度相應(yīng)增大。2017年隨著地下滲灌埋深增加，0～20 cm土層根系干質(zhì)量密度逐漸減小，20～40 cm土層根系干質(zhì)量密度先增加后減小，各處理下60～80 cm土層根系干質(zhì)量密度最大，在埋深D45下最大，在30.61～34.83 g/m3之間。地下滲灌埋深為D15，隨著灌水量的增加，根系干質(zhì)量密度相應(yīng)增多，20～40 cm土層根系干質(zhì)量密度最大，隨之為0～20、40～60、60～80 cm土層，D15W1.2處理根系干質(zhì)量密度最大為23.45 g/m3。地下滲灌埋深為D30，20～40 cm土層根系干質(zhì)量密度最大，隨之為40～60、60～80、0～20 cm土層，D30W1.0處理根系干質(zhì)量密度最大為23.49 g/m3。地下滲灌埋深為D45，60～80 cm土層根系干質(zhì)量密度最大，隨之為40～60、20～40、80～100、100～120 cm土層，明顯高于埋深D15和D30，D45W1.0處理根系干質(zhì)量密度最大為34.83 g/m3，但0～20 cm土層的根系干質(zhì)量密度明顯降低。2018年各處理根系干質(zhì)量密度變化與2017年變化趨勢相似；埋深D15下，棗樹根系干質(zhì)量密度在20～40 cm土層最大，在17.99～23.11 g/m3之間；埋深D30下，棗樹根系干質(zhì)量密度在20～40、40～60、60～80 cm土層變化均較大，在15.78～27.32 g/m3之間（除D30W0.6處理為13.75 g/m3）；埋深D45下，棗樹根系干質(zhì)量密度最大在60～80 cm土層，最大為29.95 g/m3。

圖4 2017和2018年不同處理對棗樹水平方向土壤含水率變化

2.3 不同處理對棗樹棗吊長度及座果率的影響

棗樹棗吊長度、每吊開花數(shù)和座果數(shù)都影響棗樹產(chǎn)量，從表3可以看出，適宜灌水方式組合D30W1.0、D30W1.2、D45W1.2有助于增加棗樹棗吊長度、每吊開花數(shù)、每吊座果數(shù)、座果率。2017、2018各處理中D30W1.0處理的棗吊長度最大分別為28.56、28.49 cm，與D30W1.2和D45W1.2處理之間無顯著差異（>0.05），與其他處理存在顯著差異（<0.05）。灌水量相同下，D30處理的棗吊長度長于D15和D45，D30處理比D15處理整體提高了14.56%以上。2 a的D30W1.0處理每吊開花數(shù)最多，均為64朵，2017和2018年相比D15W0.6處理（最少）提高了43.27%、48.84%；D30 W1.0處理每吊開花數(shù)與D30W1.2和D45W1.2處理無顯著差異（>0.05），與其他處理存在顯著差異（<0.05）。2 a各處理中D45W1.2處理的每吊座果數(shù)最多均為36個，說明充分的灌溉量可以保花保果，相比D15W0.處理（最少）為13、15個分別提高了172.54%、140.00%。D45W1.2處理的每吊座果數(shù)與D30 W1.2達到顯著差異（<0.05），與其他處理存在顯著差異（<0.05）。座果率最高為D45W1.2處理，與D30W1.2無顯著差異，與其他處理存在顯著差異（<0.05）；并且D30W1.0和D30W1.2座果率均超過了50%，說明高水量和地下滲灌埋深D45有利于棗樹座果率，降低地表蒸發(fā)，促使水分向下運移更有利于棗樹對水分的吸收。

2.4 不同處理對棗樹產(chǎn)量及水分利用效率的變化

表4為2017和2018年各處理對棗樹產(chǎn)量構(gòu)成因素、耗水量和水分利用效率的影響?？梢钥闯觯?017年各處理中D30W1.0處理單果質(zhì)量最大為21.71 g，與D30W1.2、D45W1.0處理無顯著差異（>0.05），與其他處理均存在顯著差異（<0.05）；2018年各處理中D45W1.0處理單果質(zhì)量最大為21.17g，與D30W1.0處理無顯著差異（>0.05），與其他處理均存在顯著差異（<0.05）。相同埋深下，隨著灌水量的增加，單果質(zhì)量先增加后降低；4個灌水量處理下W1.0單果質(zhì)量最大，W0.6單果質(zhì)量最小。2017和2018年單株結(jié)果數(shù)均表現(xiàn)D45W1.2處理最多，分別為464、468，與2017年D30W1.0、D30W1.2處理無顯著差異（>0.05）；相同埋深下，隨著灌溉量的增加，單株結(jié)果數(shù)逐漸增加；相同灌溉量下，隨地下滲灌埋深的增加，2017年單株結(jié)果數(shù)逐漸增加，2018年W1.2處理逐漸增加，其他處理均先增加后降低。棗樹耗水量隨著灌溉量和地下滲灌埋深的增加逐漸增大；2017和2018年各處理中D45W1.2處理耗水量最大分別為3 235.80、3 263.76 m3/hm2，均與其他處理存在顯著差異（<0.05）。

從2 a產(chǎn)量看，2017和2018年各處理中D30W1.0處理產(chǎn)量最高，分別為8 506.68、9 639.28 kg/hm2，與D30W1.2處理無顯著差異（>0.05），與其他處理存在顯著差異（<0.05）；2017和2018年D30W0.8處理較D30W1.0處理的產(chǎn)量分別降低了9.32%、5.94%。相同埋深下，隨著灌水量的增加，棗樹產(chǎn)量先增加后降低，W1.0灌水量下產(chǎn)量最大。灌水量為W0.6下，隨著埋深的增加，產(chǎn)量逐漸增加；灌水量為W0.8、W1.0和W1.2下，隨著埋深的增加，產(chǎn)量先增加后降低。2017和2018年各處理中D30W0.8處理水分利用效率都最高，分別為4.68、5.32 kg/m3，與其他處理存在顯著差異（<0.05）；D30W0.8處理比D30W1.0處理的水分利用效率提高了17.88%、16.41%。

表2 棗樹根系干質(zhì)量密度隨土層深度的變化關(guān)系

注：同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著，*表示差異顯著（<0.05），**表示差異極顯著（<0.01），下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference (＜0.05), * means significant(＜0.05), **means much significant(＜0.01), the same as below.

2.5 基于棗樹產(chǎn)量和WUE的灌水方式優(yōu)化

分別以2017和2018年棗樹產(chǎn)量、水分利用效率作為因變量，不同地下滲灌埋深和灌水量作為自變量，進行回歸分析，得到2017和2018年棗樹產(chǎn)量、水分利用效率與地下滲灌埋深和灌水量之間的回歸關(guān)系，如表5所示，由2可知，2 a產(chǎn)量和水分利用效率擬合方程效果較好，均達到極顯著水平（<0.01）。用Matlab極值問題求回歸方程最大值，當(dāng)2 a產(chǎn)量達到最大值8 546.90、9 902.10 kg/hm2時，灌水量分別為449、436 mm，地下滲灌埋深分別為37、33 cm；當(dāng)2 a WUE達到最大值4.39、4.84 kg/m3時，灌水量分別為347、351 mm，地下滲灌埋深分別為33、28 cm。但產(chǎn)量和WUE分別為最大值時，地下滲灌埋深和灌水量的值均不相同?？紤]到高產(chǎn)高效的目的，進一步運用空間分析方法，通過尋找重疊區(qū)域或最接近目標(biāo)值的區(qū)域。分別設(shè)定地下滲灌埋深上下限為D15、D45，灌水量上下限為250、500 mm，擬合方程繪圖，產(chǎn)量、WUE最大值90%置信區(qū)間內(nèi)是可以接受，區(qū)間結(jié)果如圖5所示，因此，地下滲灌埋深在28～33 cm，灌水量在370～410 mm范圍時，產(chǎn)量、WUE均達到最大值的90%以上。

表3 不同處理對棗樹棗吊及座果率的影響

表4 不同處理對棗樹產(chǎn)量及水分利用效率的影響

表5 地下滲灌埋深和灌水量與棗樹產(chǎn)量及水分利用效率的回歸關(guān)系

圖5 2017和2018年地下滲灌灌水器埋深、灌水量對產(chǎn)量和水分利用效率的影響

3 討 論

在干旱地區(qū)，土壤中水分含量的多少是限制植物生長的關(guān)鍵因素[28]，植株吸收水分最先從離樹干濕潤區(qū)最近處，然后從土壤含水率高的土層吸取[29]，具有深層根系的植物在水分欠缺下可吸收土壤深層水分，提升植物的抗旱性和利用深層土壤水分的作用[30]。本研究設(shè)置的地下滲灌的不同埋深影響著土壤水分的空間分布進而促使不同土層棗樹根系的生長；埋深相同下，棗樹土壤水分剖面變化趨勢基本一致。棗樹細根密集層土壤含水率主要受到灌水量、降雨及土壤蒸發(fā)的影響，灌水和有效降雨后土壤水分會迅速上升，生育期內(nèi)土壤水分波動較大。不同地下滲灌埋深，土壤剖面含水率變化有差異，埋深較淺的地下滲灌主要影響0～40 cm的土壤含水率；埋深較深的45 cm時，土壤40～80 cm的土壤含水率變化較大。地下灌水器鋪設(shè)附近的土壤含水率變化較大，并向地下滲灌四周逐漸擴散并減小[31-32]。

棗林根系分布與棗樹種植密度和灌水方式有密切關(guān)系。滴灌灌水方式對棗林的根系分布及土壤水分運移均有顯著影響，并不利于細根向深處生長，一半以上的棗樹細根主要分布在20～80 cm土層中。通過增加土壤不同深度的灌水量，可促進作物相應(yīng)土層根系的生長[33-34]。根系干密度的多少決定著作物對水分和養(yǎng)分的吸收，隨著地下滲灌埋深，根系干密度的增幅和土壤含水率的最大值范圍均向下移動，適當(dāng)?shù)脑黾拥叵聺B灌埋深，有利于增加20～80 cm土層的根系干密度。有研究表明[35]8 a梨棗樹在水平方向距樹干0～60 cm內(nèi)的根系干密度占比最高為75%；垂直方向上0～40 cm內(nèi)土層根系干密度占比最高為78.88%；根系干密度增多更有利棗樹生長增產(chǎn)增效。地下滴灌[36]埋深在20和40 cm時可促使作物根系快速生長。本研究中，地下滲灌埋深不同，各土層范圍根系干密度增長量均不同，地下滲灌埋深為15 cm對20～40 cm的土層范圍根系增長量較大，地下滲灌埋深為45 cm對40～80 cm土層范圍的根系增長量較大。地下滲灌是圍繞棗樹樹干一圈布設(shè)灌溉，可直接將水分輸送到棗樹根系四周，更有利于根系干密度的增長，進而提高產(chǎn)量和水分利用效率。

水分和根系的分布直接影響作物耗水量和產(chǎn)量的變化，適宜的毛管埋深（20、40 cm）和灌水量有利于促進作物生長提高產(chǎn)量和果實品質(zhì)[37]。孫三民等[6]建議南疆密植棗樹間接滴灌灌溉導(dǎo)水裝置埋深范圍為27～35 cm，有利于增產(chǎn)增效。隨著地下滲灌埋深的增加和灌水量從W0.8增加到W1.2，棗樹產(chǎn)量均先增加后降低，水分利用效率均表現(xiàn)D30W0.8最高。產(chǎn)量和水分利用效率均達到最大值時，地下滲灌埋深和灌水量值無法同時最優(yōu)。本文運用多元回歸和空間分析的方法，綜合評價產(chǎn)量和水分利用效率同時最優(yōu)下，得出在旱區(qū)棗樹中，地下滲灌埋深在28～33 cm之間，灌水量在370～410 mm之間是較為適宜的灌溉方式。

4 結(jié) 論

本文基于不同地下滲灌埋深和蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的作物系數(shù)組合對旱區(qū)棗樹根系生長、產(chǎn)量和水分利用效率進行了研究，得出以下結(jié)論：

1）隨著地下滲灌埋深和灌水量的增加垂直方向、水平方向上土壤含水變化趨勢都為先增大后減小，各處理的土壤含水率在0～100 cm土壤中各土層含水率均有提高；隨著地下滲灌埋深的增加，土壤含水率峰值均向下移動，地下滲灌的埋深均提高了水平方向上土壤含水率，越靠近地下滲灌鋪設(shè)位置40 cm的土壤含水率越高。地下滲灌埋深為15和30 cm，有利于提高0～40 cm土層深度的土壤含水率；地下滲灌埋深為45 cm時，有利于提高>40～60 cm土層深度的土壤含水率。

2）同心圓棗8 a生棗樹根系干質(zhì)量密度隨著土層深度的增加先增加后減小，20～80 cm土層根系干質(zhì)量密度占整個根系分布的比例最大，灌水量和地下滲灌埋深對20～80 cm土層的根系干質(zhì)量密度變化最大。不同地下滲灌埋深下根系干質(zhì)量密度均達到顯著性差異（<0.05），埋深30 cm、灌水量W0.6和W0.8下對20～60 cm土層根系干質(zhì)量密度影響較大，埋深在45 cm、灌水量為W1.0和W1.2組合下對60～80 cm土層根系干質(zhì)量密度影響較大；2 a內(nèi)埋深45 cm、灌水量W1.0下60～80 cm土層根系干質(zhì)量密度最大，分別為34.83、29.95 g/m3。

3）2 a試驗均表明埋深30 cm、灌水量W1.0下均有利于增加棗樹棗吊長度、每吊開花數(shù)、每吊座果數(shù)、座果率以及產(chǎn)量。2017和2018年埋深30 cm、灌水量W0.8下水分利用效率最高分別為4.68、5.32 kg/m3，并且產(chǎn)量較埋深30 cm、灌水量W1.0下分別降低了9.32%、5.94%，水分利用效率分別提高了17.88%、16.41%，埋深30 cm、灌水量W0.8下與其他處理均有顯著差異（<0.05）。通過多元回歸和空間分析相結(jié)合，基于產(chǎn)量、WUE對棗樹灌水方式進行優(yōu)化，選擇適宜的灌水量和地下滲灌埋深區(qū)間為：灌水量在地下滲灌埋深在28～33 cm，370～410 mm。

[1] 魏曉妹，把多鐸. 我國北方灌區(qū)地下水資源演變與農(nóng)田生態(tài)環(huán)境問題[J]. 灌溉排水學(xué)報，2003，22(5)：25-28. Wei Xiaomei, Ba Duoduo. Groundwater resource evolution and agriculture eco-environmental issues in the irrigation areas in north china[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2003, 22(5): 25-28. (in Chinese with English abstract)

[2] Pereira L S, Gon?alves J M, Mao Z, et al. Assessing basin irrigation and scheduling strategies for saving irrigation water and controlling salinity in the upper Yellow River Basin, China[J]. Agricultural Water Management, 2007, 93(3): 109-122.

[3] 趙如浪，楊濱齊，王永宏，等. 寧夏高產(chǎn)玉米群體產(chǎn)量構(gòu)成及生長特性研究[J]. 玉米科學(xué)，2014，22(3)：60-66. Zhao Rulang, Yang Binqi, Wang Yonghong, et al. Yield structure and growth characteristics of high yield maize population in Ningxia[J]. Journal of Maize Sciences, 2014, 22(3): 60-66. (in Chinese with English abstract)

[4] 何立謙，張維宏，杜雄，等. 土下覆膜與適宜灌水提高冬小麥水分利用率[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32（增刊1）：94-104. He Liqian, Zhang Weihong, Du Xiong, et al. Soil-coated ultrathin plastic-film mulching and suitable irrigation improve water use efficiency of winter wheat[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(Supp. 1): 94-104. (in Chinese with English abstract)

[5] Du Shaoqing, Kang Shaozhong, Li Fusheng, et al. Water use efficiency is improved by alternate partial root-zone irrigation of apple in arid northwest China[J]. Agricultural Water Management, 2017, 179: 184-192.

[6] 孫三民，安巧霞，楊培嶺，等. 間接地下滴灌灌溉深度對棗樹根系和水分的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2016，47(8)：81-90. Sun Sanmin, An Qiaoxia, Yang Peiling, et al. Effect of irrigation depth on root distribution and water use efficiency of jujube under indirect subsurface drip irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(8): 81-90. (in Chinese with English abstract)

[7] 牛文全，呂望，古君，等. 微潤管埋深與間距對日光溫室番茄土壤水鹽運移的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(19)：131-140. Niu Wenquan, Lü Wang, Gu Jun, et al. Effects of moistube depth and spacing on soil water and salt transports of tomato in solar greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(19): 131-140. (in Chinese with English abstract)

[8] 張明智，牛文全，王京偉，等. 微潤管布置方式對夏玉米苗期生長的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2016(3)：80-83. Zhang Mingzhi, Niu Wenquan, Wng Jingwei, et al. Effect of moistube arrangements on the growth of maize at seedling stage[J]. Water Saving Irrigation, 2016(3): 80-83. (in Chinese with English abstract)

[9] 白丹，孫淑貞，任培琦，等. 地下灌豎管地下滲灌濕潤體時空變化規(guī)律[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(7)：107-113. Bai Dan, Sun Shuzhen, Ren Peiqi, et al. Temporal and spatial variation of wetting volume under sub-irrigation with vertical emitter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(7): 107-113. (in Chinese with English abstract)

[10] 張陸軍，汪有科，辛小桂，等. 山地梨棗樹涌泉根灌適宜布置方式與灌水量研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，38(3)：211-217. Zhang Lujun, Wang Youke, Xin Xiaogui, et al. Appropriate surge spring root irrigation layout and irrigation norm of jujube on mountain land[J]. Journal of Northwest A＆F University: Nat. Sci. Ed, 2010, 38(3): 211-217. (in Chinese with English abstract)

[11] 韓懂懂，孫兆軍，焦炳忠，等. 地下滲灌對棗樹生長、產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2019(10)：31-34. Han Dongdong, Sun Zhaojun, Jiao Bingzhong, et al. Effects of subsurface infiltrate irrigation on growth, yield and water use efficiency of jujube[J]. Water Saving Irrigation, 2019(10): 31-34. (in Chinese with English abstract)

[12] 趙西寧，李楠，高曉東，等. 基于18O示蹤的不同樹齡棗樹土壤水分利用特征分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(3)：135-142. Zhao Xining, Li Nan, Gao Xiaodong, et al. Characteristics of soil water utilization for different stand agesof jujube trees based on18O tracking[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(3): 135-142. (in Chinese with English abstract)

[13] 劉曉麗，馬理輝，楊榮慧，等. 黃土半干旱區(qū)棗林深層土壤水分消耗特征[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2014，45(12)：139-145. Liu Xiaoli, Ma Lihui, Yang Ronghui, et al. Deep soil water depletion characteristic of jujube plantation in loess semiarid region[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(12): 139-145. (in Chinese with English abstract)

[14] 衛(wèi)新東，汪星，汪有科，等. 黃土丘陵區(qū)紅棗經(jīng)濟林根系分布與土壤水分關(guān)系研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2015，46(4)：88-97. Wei Xindong, Wang Xing, Wang Youke, et al. Root distribution and soil water dynamics of jujube plantations in loess hilly regions[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(4): 88-97. (in Chinese with English abstract)

[15] 宋小林，吳普特，趙西寧，等. 黃土高原肥水坑施技術(shù)下蘋果樹根系及土壤水分布[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(7)：121-128. Song Xiaolin, Wu Pute, Zhao Xining, et al. Distribution characteristic of soil moisture and roots in rain-fed old apple orchards with water-fertilizer pit on the Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(7): 121-128. (in Chinese with English abstract)

[16] 李陸生，趙西寧，高曉東，等. 黃土丘陵區(qū)不同樹齡旱作棗園土壤水分動態(tài)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(14)：145-152. Li Lusheng, Zhao Xining, Gao Xiaodong, et al. Soil water dynamic of rain-fed jujube () with stand age on loess plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(14): 145-152. (in Chinese with English abstract)

[17] Elliades G. Irrigation of greenhouse-grown cucumbers[J]. J Horti Sci, 1988, 63(2): 235-239.

[18] Hansen V E, Israelsen O W, Stringham G E. Irrigation Principles and Practices. Fourth ed[M]. New York: Wiley, 1980.

[19] 吳宣毅，曹紅霞，郝舒雪，等. 種植行距與灌水量對西北日光溫室番茄生育和產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(24)：81-89. Wu Xuanyi, Cao Hongxia, Hao Shuxue, et al. Effect of planting row spacing and irrigation amount on tomato growth and yield in solar greenhouse in Northwest China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(24): 81-89. (in Chinese with English abstract)

[20] Pier J W, Doerge T A. Concurrent evaluation of agronomic, economic, and environmental aspects of trickle-irrigated watermelon production[J]. Journal of Environmental Quality, 1995, 24(1): 79-86.

[21] Thompson T L, Doerge T A. Nitrogen and water interactions in subsurface trickle-irrigated leaf lettuce II. agronomic, economic, and environmental outcomes[J]. Soil Science Society of America Journal, 1996, 60(1): 168-173.

[22] Thompson T L, Doerge T A, Godin R E. Nitrogen and water interactions in subsurface drip-irrigated cauliflower: II. Agronomic, economic, and environmental outcomes[J]. Soil Science Society of America Journal, 2000, 64(1): 412-418.

[23] 邢英英，張富倉，吳立峰，等. 基于番茄產(chǎn)量品質(zhì)水肥利用效率確定適宜滴灌灌水施肥量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(增刊1)：110-121. Xing Yingying, Zhang Fucang, Wu Lifeng, et al. Determination of optimal amount of irrigation and fertilizer under drip fertigated system based on tomato yield, quality, water and fertilizer use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(Supp. 1): 110-121. (in Chinese with English abstract)

[24] 嚴富來，張富倉，范興科，等. 基于空間分析的寧夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2019，50(11)：219-228. Yan Fulai, Zhang Fucang, Fan Xingke, et al. Optimal irrigation and nitrogen management model under drip fertigation system based on spatial analysis of spring maize in sandy soil area in ningxia[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(11): 219-228. (in Chinese with English abstract)

[25] 王凡，黃磊，吳素萍，等. 多路數(shù)據(jù)采集與處理模型的設(shè)計及水分傳感器埋設(shè)位置優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(21)：148-153. Wang Fan, Huang Lei, Wu Suping, et al. Design of multi-channel data acquisition and processing model and optimization of moisture sensor burying position[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(21): 148-153. (in Chinese with English abstract)

[26] 魏恒文，陳希東，尹明玉. 智能滴灌系統(tǒng)中土壤水分傳感器埋設(shè)深度研究[J]. 灌溉排水學(xué)報，2010，29(4)：16-20. Wei Hengwen, Chen Xidong, Yin Mingyu. Burying depth of soil moisture sensors in intelligent drip irrigation system[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2010, 29(4): 16-20. (in Chinese with English abstract)

[27] Allen R G, Pereira L S, Raes D, et al. Crop Evaporation-guidelines for Computing Crop Water Requirements-FAO Irrigation and Drainage Paper 56[M]. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1998.

[28] Talon L K, Si B C. Representative soil water benchmarking for environmental monitoring[J]. J Environ Inform, 2004, 4: 28-36.

[29] Koumanov K S, Hopmans J W, Schwankl L W. Spatial and temporal distribution of root water uptake of an almond tree under microsprinkler irrigation[J]. Irrigation Science, 2006, 24: 267-278.

[30] Gibbens R P, Lenz J M. Root systems of some chihuahuan desert plants[J]. Journal of Arid Environments, 2001, 49(2): 221-263.

[31] 薛萬來，牛文全，張俊，等. 壓力水頭對微潤灌土壤水分運動特性影響的試驗研究[J]. 灌溉排水學(xué)報，2013，32(6)：7-10. Xue Wanlai, Niu Wenquan, Zhang Jun, et al. Effects of hydraulic head on soil water movement under moistube-irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage，2013, 32(6): 7-10. (in Chinese with English abstract)

[32] 宰松梅，仵峰，溫季，等. 大田地下滴灌土壤水分分布均勻度評價方法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25(12)：51-57. Zai Songmei, Wu Feng, Wen Ji, et al. Evaluation method of soil water distribution uniformity under conditions of field subsurface drip irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(12): 51-57. (in Chinese with English abstract)

[33] Sokalska D I, Haman D Z, Szewczuk A, et al. Spatial root distribution of mature apple trees under drip irrigation system[J]. Agricultural Water Management，2009, 96(6): 917-924.

[34] 郭安紅，劉庚山，安順清，等. 有限供水對冬小麥根系生長發(fā)育的影響及其對底墑的利用特征[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報，2002，13(5)： 621-626. Guo Anhong, Liu Gengshan, An Shunqing, et al. Effect of limited water supply on root growth and development of winter wheat and the characters of soil moisture use before planting[J]. Journal of Applied Meteorological Science, 2002, 13(5): 621-626. (in Chinese with English abstract)

[35] 魏國良，汪有科，王得祥，等. 梨棗人工林有效吸收根系密度分布規(guī)律研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，38(1)：133-138. Wei Guoliang, Wang Youke, Wang Dexiang, et al. Study on the distribution law of effective absorption root density of Lizao jujube plantation[J]. Journal of Northwest A＆F University: Nat. Sci. Ed, 2010, 38(1): 133-138. (in Chinese with English abstract)

[36] Santos L N S D, Matsura E E, Ivo Z. Gon?alves, et al. Water storage in the soil profile under subsurface drip irrigation: Evaluating two installation depths of emitters and two water qualities[J]. Agricultural Water Management, 2015, 170: 91-98.

[37] 王京偉，牛文全，郭麗麗，等. 適宜的毛管埋深提高溫室番茄品質(zhì)及產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(20)：90-97. Wang Jingwei, Niu Wenquan, Guo Lili, et al. Suitable buried depth of drip irrigation improving yield and quality of tomato in greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(20): 90-97. (in Chinese with English abstract)

Effects of depth and irrigation amount of subsurface infiltration irrigation pipes on water use efficiency and yield of jujube

Jiao Bingzhong1, Sun Zhaojun1,2,3※, Han Lei2,3, He Jun2,3, El-SAWY S M4, Li Xingqiang1

(1.,,750021; 2.,,750021,; 3.,750021; 4.,11435,)

Irrigation water in Yellow River is decreasing due to global warming, the uneven distribution of rainfall, serious surface evaporation and underground leaks. Water-use efficiency has posed a great challenge in the arid and semi-arid areas, particularly on western China, such as Tongxin County, Ningxia. To meet challenge, it is necessary to explore an efficient water-saving method using the depth of underground infiltration irrigation and pan evaporation coefficient. In this study, an experiment was performed on two factors and 12 treatments in three depths of underground infiltration irrigation: D15 (15 cm), D30 (30 cm), D45 (45 cm), and four irrigation volume: W0.6 (= 0.6), W0.8 (= 0.8), W1.0 (= 1.0), W1.2 (= 1.2), where the crop-pan coefficient () was used to evaluate irrigation volume, and the 7-year Tongxin round jujube was selected as the subject. The field experiments were conducted from January 2017 to December 2018 in the Water-saving and Efficient Agricultural Science and Technology Park (36°50′N, 105°60′E) in the dry area of Wangtuan Town, Tongxin County, Ningxia, China. The spatial and temporal changes were investigated by soil moisture, annual growth of root system, agronomic traits, yield and water-use efficiency. Then, a spatial analysis was used to search the areas, where jujube yield and water-use efficiency were better matched, and to obtain the optimal underground level, where the irrigation range was determined by the depth of infiltration irrigation and crop-pan coefficient. The test results showed that the water contents in the soil from 0-100 cm in the vertical direction, and from 0-80 cm in the horizontal was higher than others with the increase of irrigation volume, whereas, the peak of soil water content moved downward with the increase in the depth of underground infiltration irrigation. The buried depth of 15 cm or 30 cm can increase the moisture content in the soil depth of 0-40 cm, while the buried depth of 45 cm can increase that in the soil depth of 40-60 cm. The irrigation volume and the depth of subsurface infiltration irrigation have a great impact on the root system distribution of 20-80 cm soil layer. There were significant differences in the root system increments under various subsurface infiltration irrigation depths. Specifically, the D30W0.6 and D30W0.8 treatments increased the root dry density from 20-60 cm soil layer, and the D45W1.0 and D45W1.2 treatments increased that from the 60-80 cm soil layer, compared with other treatments. Two-year experiments showed that the D30W1.0 treatment was optimum to increase the hanging length of jujube, the number of flowers per hang, the number of fruits per hang, fruit set rate and yield. The highest water-use efficiency of D30W0.8 was 4.68kg/m3in 2017 and 5.32 kg/m3in 2018 , increased by 17.88% (2017), 16.41 % (2018), but the yield decreased by 9.32% (2017) and 5.94% (2018), compared with D30W1.0 treatment, indicating D30W0.8 treatment was significantly different from other treatments (<0.05). Therefore, the yield and water use efficiency (WUE) can be used to optimize the irrigation strategies for jujube trees by using multivariate regression and spatial analysis. In this case, the optimal irrigation amount and the depth of subsurface infiltration irrigation can be selected as follows: 370-410 mm and 28-33 cm, respectively. The finding can provide a sound basis and technical support for high efficient management of jujube trees during subsurface irrigation in arid areas of Ningxia, China.

irrigation; soil moisture; crop-dish coefficient; subsurface infiltration irrigation; jujube; root system; yield

焦炳忠，孫兆軍，韓磊，等. 滲灌溉管埋深與灌水量對棗樹產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2020，36(9)：94-105.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.011 http://www.tcsae.org

Jiao Bingzhong, Sun Zhaojun, Han Lei, et al.Effects of depth and irrigation amount of subsurface infiltration irrigation pipes on water use efficiency and yield of jujube[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 94-105. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.011 http://www.tcsae.org

2019-11-26

2020-04-05

寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目（2018BFG02016，2019BFG02032）；國家自然科學(xué)基金資助項目（31760236）；發(fā)展中國家科技援助項目（KY201904010）

焦炳忠，博士研究生，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。Email：272275314@qq.com

孫兆軍，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事鹽堿地改良和節(jié)水灌溉新技術(shù)研究。Email：sunzhaojunyx@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.011

S275.4

A

1002-6819(2020)-09-0094-12