川中丘陵區(qū)經(jīng)濟(jì)作物需水特性與穴灌制度研究

，

(四川省都江堰龍泉山灌區(qū)管理處，四川 簡陽，641400)

1 研究目的

中國是農(nóng)業(yè)大國，水資源匱乏，水資源短缺問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。經(jīng)調(diào)查，我國農(nóng)業(yè)用水量每年約為3699億m3，占總用水量的70%左右。而作為世界農(nóng)業(yè)大國，我國所需的灌溉面積已經(jīng)達(dá)到了0.6億hm2，其用水缺口已超過300多億m3。目前，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重，漫灌和串灌現(xiàn)象普遍，農(nóng)業(yè)水資源有效利用率只有30%～40%，是發(fā)達(dá)國家的一半。

四川省是一個(gè)水資源緊缺的農(nóng)業(yè)大省，一是季節(jié)性干旱突出，二是干旱頻率高且日趨嚴(yán)重，三是坡耕地面積大，抗旱能力弱。特別在水資源短缺的丘陵地區(qū)，更需要改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的灌溉習(xí)慣，使用更少的水來獲得更高的產(chǎn)出效率。因此，實(shí)行科學(xué)灌溉，減少農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)是節(jié)約水資源的有效途經(jīng)。由于經(jīng)濟(jì)作物穴灌的灌溉定額在我國的研究很少。因此，需要對(duì)穴灌灌溉供水、作物需水、水分轉(zhuǎn)化等過程有更為細(xì)致的了解與認(rèn)識(shí)，掌握作物的全生育期需水量，制定合理的灌溉方式和制度，從而為農(nóng)業(yè)用水的科學(xué)、精細(xì)管理提供理論依據(jù)，達(dá)到節(jié)約用水的目的。

2 研究方法

穴灌是我國傳統(tǒng)的灌溉方式，有著悠久的歷史，在人口密集、干旱少雨、水資源短缺的四川丘陵地區(qū)有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著科技的進(jìn)步，灌溉形式日趨多樣化和現(xiàn)代化，噴灌、微灌等灌溉形式成了主流，在民間廣泛使用的穴灌卻缺乏相對(duì)系統(tǒng)和完整的研究。同時(shí)，各種作物穴灌灌溉制度也鮮有提出。因此，充分挖掘傳統(tǒng)灌溉方式的潛力，制定科學(xué)合理的灌溉制度，指導(dǎo)農(nóng)民生產(chǎn)實(shí)際，能夠在保證糧食安全，發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物的同時(shí)大量節(jié)約水資源，使有限的水資源發(fā)揮更大的作用，尤其在缺水少水的丘陵區(qū)意義重大。

穴灌是用移動(dòng)運(yùn)水工具或者移動(dòng)軟管逐棵澆灌作物根部穴坑土壤的一種節(jié)水灌溉方法，這種灌水方法用水量少，地溫穩(wěn)定。水分(養(yǎng)分)由穴坑邊壁進(jìn)入作物根系區(qū)域，不僅能夠促使作物根系向土壤深處生長，還能大面積吸收水分，提高作物產(chǎn)量。穴灌減少了地面蒸發(fā)，大大提高了水分的利用效率。同時(shí)，開挖的穴坑使得作物根系周圍的透氣性能提高，有助于作物根部的呼吸，為作物生長提供良好的條件，達(dá)到增產(chǎn)的目的。而且，穴灌不受水質(zhì)的影響，可以將肥料、沼液等溶于水中同步灌溉，不僅減少了勞動(dòng)量，還提高了肥料的利用率。

川中丘陵區(qū)是四川省糧、油、蔬菜、水果等的重要生產(chǎn)基地。但是川中丘陵區(qū)獨(dú)特的氣候條件，卻制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，勤勞智慧的勞動(dòng)人民，充分利用四川省丘陵地形，修建蓄水池、山坪塘等工程攔蓄雨水，在作物生長的關(guān)鍵期，采用穴灌的方法，經(jīng)濟(jì)高效地解決了川中丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)水資源短缺的問題。龍泉山灌區(qū)管理處灌溉試驗(yàn)站針對(duì)川中丘陵區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，在省農(nóng)水局的安排部署和大力支持下，從2001年至2013年選取了在川中丘陵地區(qū)種植面積較大、有代表性的五種作物：辣椒、黃金梨、晚白桃、蘿卜、豇豆，進(jìn)行露天栽培下穴灌灌溉水量測定與推廣，擬探求作物在不同生長時(shí)段的需水量、灌水次數(shù)、灌溉定額等重要參數(shù)，并擬定出這五種作物的灌溉制度。

3 研究過程

為了確保試驗(yàn)研究的順利開展，龍泉山灌區(qū)管理處灌溉試驗(yàn)站成立了以處長為組長的試驗(yàn)研究領(lǐng)導(dǎo)小組，由分管試驗(yàn)站的科技科科長具體主持試驗(yàn)研究工作，選撥優(yōu)秀工作人員參與試驗(yàn)研究。同時(shí)，還建立了完善的課題研究制度，為試驗(yàn)研究提供了強(qiáng)有力的組織保障。

3.1 測定指標(biāo)

2001年-2013年，龍泉山灌區(qū)管理處灌溉試驗(yàn)站對(duì)川中丘區(qū)露天栽培下，辣椒、黃金梨、晚白桃、蘿卜、豇豆全生育期內(nèi)穴灌灌溉制度進(jìn)行了研究。每種作物在種植前都對(duì)土壤持水率、容重進(jìn)行測定。在種植過程中，對(duì)每種作物都做了如下測定。

3.1.1 土壤含水量的測定

從播種或移栽開始到收獲時(shí)止，采用鉆土、烘干法每10d取一次土，測定土壤含水量(如遇生育期劃分和下雨后再加測一次土壤含水率)。根據(jù)作物根系深度，蔬菜取5cm、20cm、40cm三個(gè)層次深度進(jìn)行土壤含水率的測試；水果取5cm、20cm、40cm、60cm四個(gè)層次深度進(jìn)行土壤含水率的測試。

3.1.2 形態(tài)指標(biāo)測定

每個(gè)生育期用鋼尺和游標(biāo)卡尺測定株高、莖粗或果徑，每個(gè)小區(qū)選取株定點(diǎn)觀測。

3.1.3 產(chǎn)量的測定

采摘期每次收獲作物時(shí)，用電子天平稱重，累計(jì)產(chǎn)量。

3.2 研究過程

本文以辣椒為例，介紹課題研究過程。

3.2.1 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)在龍泉山灌區(qū)管理處灌溉試驗(yàn)站的無底測坑中進(jìn)行，處理重復(fù)三次，測坑面積1/100畝；種植規(guī)格：55cm×30cm，小區(qū)面積1/100畝，每畝4000窩，共8000株。

種植前翻挖坑曬一次，欠土、平整一次，處理重復(fù)三次，前作物辣椒，土壤肥力中等，質(zhì)地為重壤。

移栽前施底肥：水糞3150kg/畝，施碳氨一次。

用穴播方式移栽進(jìn)測坑(挖長20cm～25cm、深10cm～15cm、寬4cm左右的小坑)。辣椒品種為長角椒(海椒1號(hào))，一般是4月上旬移栽，整個(gè)生育期4個(gè)月左右，屬雨季。整個(gè)生育期用“半蓋死”治理青蟲三次。

在需水量試驗(yàn)開始前對(duì)土壤物理性質(zhì)進(jìn)行了測定，平均容重1.55g/cm3(0～60cm)，田間持水量33.37%(0～60cm)，灌水時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的各生育階段土壤濕度設(shè)計(jì)深度見表1。

表1各生育階段土壤濕度設(shè)計(jì)

從點(diǎn)播到收獲全生育期107d～132d，各生育階段土壤濕度執(zhí)行情況及生育期劃分見下表2。

表2各生育階段土壤濕度執(zhí)行情況和起止時(shí)間

生育階段苗期生長期盛果期(開花期)成熟期全期土壤濕度(%)72～5749～5695～5659～4795～47時(shí)間(d)16～2731～4127～3231～41107～132濕潤深度(cm)5～205～205～205～205～20

3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

各生育階段起止時(shí)間的劃分，每年都有差異，它除了受作物移栽時(shí)間影響外還受當(dāng)年降雨、氣溫、日照等農(nóng)田小氣候的影響，通過連續(xù)幾年的氣候、水文地質(zhì)、農(nóng)技措施條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，測得連續(xù)5年辣椒的灌降資料，其結(jié)果見下表3。

表3 2003年-2006年辣椒灌水量、降水量統(tǒng)計(jì)

生育階段年份(年)2003200420052006苗期起止時(shí)間14/4-10/510/4-30/414/4-30/41/4-26/4時(shí)間(d)27201626灌水量(mm)6.7626.7423.5979.38降雨量(mm)21.614216.65.9生長期起止時(shí)間11/5-20/61/5-10/61/5-31/527/4-2/6時(shí)間(d)40413137灌水量(mm)3.3713.346.7453.22降雨量(mm)61.497.6101118盛果期(開花期)起止時(shí)間21/6-17/711/6-10/71/6-30/63/6-4/7時(shí)間(d)27303032灌水量(mm)3.37//6.75降雨量(mm)166.9100.4223.5219.9成熟期起止時(shí)間18/7-21/811/7-20/81/7-31/75/7-10/8時(shí)間(d)35413137灌水量(mm)308206.1197.4158.2降雨量(mm)308206.1197.4158.2全生育期起止時(shí)間14/4-10/910/4-20/814/4-31/71/4-10/8時(shí)間(d)129132107132灌水量(mm)13.5240.0830.33/降雨量(mm)557.9495.2544.2502

4 試驗(yàn)結(jié)果

通過2001年-2013年的試驗(yàn)研究，制定了川中丘陵區(qū)露天栽培下，辣椒、黃金梨、晚白桃、蘿卜、豇豆全生育期內(nèi)穴灌灌溉制度。

(1)辣椒：發(fā)芽期灌水3～4次，灌水周期5d，灌水定額4.45m3/畝；幼苗期灌水2～3次，灌水周期20d，灌水定額4.68m3/畝；開花坐果期灌水2～3次，灌水周期10d，灌水定額3.68m3/畝；結(jié)果期灌水4～6次，灌水周期10d，灌水定額3.28m3/畝；全生育期灌水11～16次，灌溉定額43.64m3/畝；

(2)黃金梨：花芽萌動(dòng)期灌水1～3次，灌水周期7d～16d，灌水定額1.6m3/畝～4.57m3/畝；開花期灌水1次，灌水周期14d～21d，灌水定額1.6m3/畝～9m3/畝；坐果期灌水1～2次，灌水周期58d～71d，灌水定額2m3/畝～4.55m3/畝；果實(shí)膨大期灌水1次，灌水周期36d～48d，灌水定額9m3/畝～9.94m3/畝；全生育期灌水4～7次，灌溉定額22.89m3/畝～38.22m3/畝；

(3)晚白桃：花芽萌動(dòng)期灌水1～3次，灌水周期8d～16d，灌水定額4.5m3/畝～4.63m3/畝；開花期灌水1次，灌水周期7d～15d，灌水定額4.5m3/畝～6.75m3/畝；坐果期灌水1～4次，灌水周期16d～23d，灌水定額4.55m3/畝～7.5m3/畝；果實(shí)膨大期灌水1次，灌水周期61d，灌水定額4.5m3/畝～4.82m3/畝；全生育期灌水4～9次，灌溉定額27.49m3/畝～38.68m3/畝；

(4)蘿卜：出苗期灌水1～3次，灌水周期5d～10d，灌水定額2.5m3/畝～4.5m3/畝；定苗期灌水1次，灌水周期10d～11d，灌水定額3m3/畝～4.5m3/畝；葉片生長旺盛期灌水1次，灌水周期10d～20d，灌水定額1m3/畝～4.5m3/畝；莖膨大期灌水2次，灌水周期10d～16d，灌水定額4.5m3/畝～6.75m3/畝；全生育期灌水5～7次，灌溉定額24.6m3/畝；

(5)豇豆：出苗期灌水2次，灌水周期20d，灌水定額2.25m3/畝；幼苗期灌水3次，灌水周期9d，灌水定額2.64m3/畝；抽蔓期灌水1次，灌水周期25d，灌水定額3.68m3/畝；開花結(jié)莢期灌水1次，灌水周期36d，灌水定額2.69m3/畝；全生育期灌水7次，灌溉定額18.8m3/畝。

5 推廣應(yīng)用

從2007年-2017年11年時(shí)間，在川中丘陵區(qū)共推廣30.56萬畝穴灌，與傳統(tǒng)的漫灌相比，增產(chǎn)44502.96t、節(jié)水10249312m3、增加經(jīng)濟(jì)效益31114.48萬元。穴灌灌溉制度是根據(jù)作物不同生育期決定灌水次數(shù)和灌水量，保證植株不同生育期對(duì)水份的需求，各作物平均省水48.32%～52.05%，減少了土地的水肥流失，從而增加產(chǎn)量，各作物產(chǎn)量平均增加了5.1%～7.43%。同時(shí)灌溉制度的制定，讓丘陵區(qū)農(nóng)戶了解了作物各生育期需水情況，轉(zhuǎn)變了以往農(nóng)戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)灌水的方式。這種灌溉方式的應(yīng)用可緩解供水壓力，并把節(jié)約的農(nóng)業(yè)用水用于工業(yè)、生活及生態(tài)，減小水資源管理部門與用水戶之間的供需矛盾。