葡萄地下滴灌包氣帶水分特征分析

鞏振興

(新疆兵團222團農業(yè)技術推廣站，新疆 阜康831505)

新疆干旱地區(qū)農業(yè)生產為灌溉農業(yè)。由于蒸發(fā)強烈，作物需水量一般較大。在經濟快速發(fā)展條件下，水資源供需矛盾較為突出。節(jié)水滴灌技術是干旱區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要出路，研究地下滴灌灌溉水量在包氣帶水分運移特征，對節(jié)水設計及實際生產具有實際的指導意義。

1 試驗方法

1.1 葡萄地下滴灌設計

地埋式滴灌也被稱為耕層地下滴灌，是在低壓條件下，通過埋于作物根系活動層的灌水器，根據作物的生長需水規(guī)律向土壤滲水供給作物。

本次葡萄地下滴灌管網采用魚骨型布置，管道系統(tǒng)分為干管、分干管、支管、毛管、集水管五級管道。干管選用D200、D160、D110的 U －PVC管，支管選用 D110、D75的 U－PVC管，支管進口處安裝控制球閥。集水管選用D75、D63的U－PVC管，布設在毛管尾部與毛管連接平行于支管，在集水管尾部設置排氣閥、球閥，形成環(huán)狀閉路壓力平衡系統(tǒng)。毛管采用內徑16 mm，滴頭間距300 mm，滴頭流量1.39 L/h，成年葡萄采用一溝兩管，滴灌帶鋪設于葡萄行根系兩側各40 cm處，間距0.8 m，鋪設長度100 m。地下滴灌的設計參數(shù)為:

⑴土壤濕潤比P=50%

⑵ 水利用系數(shù)η=0.95

⑶ 濕潤深度Z=0.8 m

⑷日耗水強度E=5 mm/d

1.2 灌溉水量

葡萄地下滴灌試驗大田面積58 667 m2(88畝)，品種霞多麗，滴灌帶埋在地下30 cm，生育期滴水11次，累計灌水量380 m3/畝。

常規(guī)地面溝灌葡萄面積13 333 m2(20畝)，品種霞多麗，全生育期灌水7次，累計灌水量585 m3/畝。

2 地下滴灌葡萄灌溉特征分析

2.1 地下滴灌水分在土壤中蓄存特征

地下滴灌連續(xù)灌溉滴水10 h，滴水量20 m3/畝，停水后24 h選擇具有代表性的滴頭開挖土壤剖面，其濕潤深度66 cm，濕潤水平寬度為79 cm，灌溉水量在土壤中形成擴散的紡錘體侵潤形狀。表明灌溉水量在土層較為集中，利于作物根系吸收，具有節(jié)水性。

2.2 地下滴灌葡萄土壤含水率變化特征

灌溉滴水量在20 m3/畝水平下，分別對灌溉土層0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm灌水前后的土壤含水量進行測驗，結果見表1.由表1可以看出，地下滴灌灌溉水量主要蓄存在于20～60 cm土層中，有利于作物吸收利用;近地表0～20 cm土層含水率較低，這對減少土壤水分無效蒸發(fā)極為有利。

地下滴灌土壤含水率的這種分布規(guī)律具有顯著的保水和節(jié)水性。與常規(guī)溝灌葡萄先比較，其土壤水分變化深度主要在0～35 cm土壤中，地表濕度高，地表無效蒸發(fā)損失增大，且灌灌水分最大含水率分布深度與作物根層不一致、水、肥利用率相對低。

表1 葡萄地下滴灌灌水前后土層含水量變化分 %

進一步對地下滴灌葡萄灌水量0～60 cm土層增量進行分析(表2)?？梢缘贸?，地下滴灌葡萄灌溉水量的19%灌在0～20 cm的土層中，81%的灌溉水量主要灌在20～60 cm的土層中。

分析比較地下滴灌和常規(guī)溝灌方式水分沿土層分布的變化特征可以得出，常規(guī)溝灌的水分沿土層分布規(guī)律是上(淺層)大下(深層)小，地下滲灌則是上(淺層)小下(深層)大。地下滲灌的這種水分分布特征改變了傳統(tǒng)灌溉模式下的灌溉土壤水的分布規(guī)律，與滴灌對比滴灌形成了部分水量田間顆間蒸發(fā)損耗，而地下滴灌沒有部分水量田間顆間蒸發(fā)損耗。相比常規(guī)灌溉、滴灌，地下滴灌更加具有保水性和作物吸收利用性，從而最終達到作物的高產及節(jié)水的目的。

表2 葡萄地下滴灌灌水增量量變化分析表 %

2.3 不同灌溉方式對葡萄根系分布的影響

不同灌溉方式下的葡萄根系分布見表3。常規(guī)灌溉根系最大頻率分布20～30 cm土層中，根系直徑大于2 mm和小于2 mm的頻率分布分別為30%和26%，77%～74%葡萄根系分布在深度20 cm以下的土層中;地下滴灌根系最大頻率分布30～40 cm土層中，根系直徑大于2 mm和小于2 mm的頻率分布分別為25%和28%，83% ～84%葡萄根系分布在深度20 cm以下的土層中。以上說明，根系趨水趨肥傾向決定了常規(guī)溝灌的葡萄地下滴灌的差異性。

表3 不同灌溉方式根系分布狀況統(tǒng)計分析表

3 結語

(1)根系趨水趨肥傾向決定了常規(guī)溝灌的葡萄地下滴灌的差異性。地下滲灌水分沿土層深度分布與作物根系一致，更具保水性和作物吸收利用性，從而最終達到作物的增產及節(jié)水的目的。本次葡萄地下滴灌是常規(guī)灌溉量的65%為380 m3/畝，節(jié)水優(yōu)勢明顯。

(2)地下滴灌81%的灌溉水量主要灌在20～60 cm的土層中。根據這一特點，地下滴灌可將滴灌帶鋪設埋于地下30 cm左右。本次實驗表明，與地表滴灌相比，土壤表層有5 cm左右的干土層，土壤表層沒有發(fā)生水分蒸發(fā)和飽和積水現(xiàn)象，避免了土壤表層返鹽和板結的發(fā)生，具有保持土壤疏松，提高土壤溫度，減少病、蟲、草害等優(yōu)勢特點;在田間管理方面，具有防止毛管、支管丟失、老化，延長使用壽命等優(yōu)勢。