干旱内陆区向日葵全膜垄作沟播喷灌研究_孟彤彤

【灌溉排水】

干旱内陆区向日葵全膜垄作沟播喷灌研究

王以兵，李孟彤彤，

斌，丁

林

（甘肃省水利科学研究院，甘肃兰州730000）

摘

要：为了研究干旱区全膜垄作沟播和喷灌技术结合的适应性，开展全膜垄作沟播条件下灌水量与向日葵根系变化特征、干物质积累、土壤含水率动态变化和产量效应及节水率等几个方面关系的试验研究，并与全膜平铺喷灌进行了比较。结果表明：全膜垄作沟播喷灌技术可抑制土壤水分无效蒸发，提高灌溉水分的利用效率，有较高的增产和节水效率，在降水稀少的干旱区是非常实用的。关

键

词：向日葵；全膜垄作沟播；喷灌；干旱内陆区

文献标志码：A

doi：10．3969/j．issn．1000-1379．2015．11．034

中图分类号：S274

干旱内陆区绿洲是我国重要的生态屏障。近年

来，水资源需求日益增长及对地下水资源的大量开采，导致水资源供需矛盾突出和生态环境恶化等一系列问［1］题，要实现区域的可持续发展，节水在这种情况下，是根本出路。在缺水的河西走廊地区研究全新的全膜垄作沟播耕作技术并配套高效喷灌技术，对于科学利用当地有限水资源、发展高效灌溉、改善生态环境、调整种植结构具有一定的现实意义。

格均为15m×15m，每个处理设置3个重复。试验区耕地状况全部采用春耕的方式，灌溉方式全部采用喷灌，种植方式除对照（CK）采用全膜平铺喷灌外，其余（T1、T2、T3）采用全膜垄作沟播喷灌。播种时施用过

22磷酸钙1500kg/hm、铵150kg/hm、尿素75

2

kg/hm2、磷二氨150kg/hm作为底肥，生育期随第一、2

生育期第二次灌水追施铵和尿素各75kg/hm，

加强田间管理，防止人畜侵害和自然灾害，提高栽培水平。试验处理灌溉制度见表1。

1

1．1

材料与方法

试验地概况

试验于2011—2013年在武威市民勤县甘肃省水利科学研究院试验站内进行，试验区呈平原地貌，土壤

图1表1

项目春灌（安种水）

生育期第一水生育期第二水生育期第三水生育期第四水生育期第五水

类型以壤土、黏土和沙土分层为主。试验区处于绿洲和腾格里沙漠交界地带，属典型的性荒漠气候区，区内年均降水量110mm，蒸发能力高达24mm，昼夜温差25．2℃，年均气温7．8℃，日照时数3073．5h，无霜期162d。1．2

基本理论

全膜垄作沟播栽培技术地面覆盖率达到100%，最大限度地保蓄土壤水分，提高了作物有效耗水比，田间大小相间的垄面形成微型集水面，使一切形式的水通过集水面聚集于播种沟内并沿播种孔下渗到作物根

［2－3］

。集系周围，提高了生产的水分满足率和利用率覆膜抑蒸增温、垄沟集水、垄沟种植技术为一体，实现［4］

了增温保墒、沿根就地入渗和降水富集的效果。而使水分均匀分布于灌溉区喷灌作为模拟降水的方式，

［5］

域内。垄作沟播示意见图1。1．3

试验设计

供试向日葵品种为凯福瑞LD5009，于4月中旬播9月中旬收获。试验设置4个处理，种，每个小区的规

向日葵全膜垄作沟播栽培方式示意向日葵垄作沟播喷灌全生育期灌水定额

灌溉时间2011年4月20日

2011年5月13日2011年6月8日2011年6月22日2011年7月8日2011年7月22日

CK1209090909090

T11204545454545

T21206060606060

mm

T31207575757575

1．4

测定项目及方法

（1）干物质积累量：每小区选植株5株，在各生育期分别取其地上部分，室内进行各器官分装，采用烘干称重法测量。

（2）根系调查：在不同处理的不同生育期选取垄

07-21收稿日期：2014-基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2011BAD29B04）；

水利部公益性行业科研专项（201101045）；甘肃省技术研究与开发专项（1105TCYA007）；水利部水利推广项目（TG1305）。

工程师，硕作者简介：孟彤彤（1982—），男，甘肃通渭人，

士，主要从事干旱区水资源研究工作。E-mail：mengtongtong@msn．com

·133·

人民黄河2015年第11期

沟1个样点，采用大口径根钻垂直向下钻150cm，每30cm取1个样本。将样本冲洗后捡出所有根系，分别测定根系长度及根干重密度，根系长度采用网格交叉法测定。

（3）土壤水分含量：分别在不同处理的各生育期测定每小区0～160cm土层的土壤含水量，取样方法为每20cm取1个土样，取样位置为沟播种植区的沟中，采用烘干法测定。

（4）产量及其构成因素：成熟后按小区测定各处理的实际产量，每小区取样15株，当向日葵籽粒水分低于20%时，进行室内烤种。

图3

不同处理方式下向日葵根长垂直分布状况

2．22．2．1

干物质变化特征

叶片干物质变化特征

图4为不同处理向日葵生育期叶片干物质积累曲

2

2．1

结果与分析

根系的时空变化特征

作物根系生长和土壤水分密切相关，不同的土壤水

线，由图4可知，在向日葵全生育期，叶片干物质质量

的变化呈单峰曲线形式，即幼苗—现蕾—开花期叶片干物质质量呈增大的趋势，开花期—成熟期向日葵叶片干物质质量呈减小趋势。全膜垄作沟播条件下，整个生育期向日葵叶干物质质量大于全膜平铺，随着灌水量的增加，叶干物质质量也增大。T1与T2之间的T2与T3之间的叶干物质质叶干物质质量差距较大，量差距较小。

分分布产生不同的根系分布。图2为不同处理方式下向日葵根密度的动态变化，由图2可见，向日葵试验区（T1、T2、T3）的平均根密度大于对照区（CK）的。0～40cm土层范围内，随着深度的增加向日葵的根密度快速增加，并在30～40cm达到最大值，且对照区的平均根密度大于试验区的；40～120cm范围内，随着深度的增加向日葵的根密度减小，对照区的减小幅度大于试验区的。

图4不同处理向日葵生育期叶片干物质积累曲线

2．2．2

茎秆干物质变化特征

图5为不同处理向日葵生育期茎秆干物质积累曲

线，由图5可知，在向日葵全生育期，茎秆干物质质量的变化呈S形曲线形式，即幼苗—现蕾—开花期茎秆

图2

不同处理方式下向日葵根密度的动态变化

图3为不同处理方式下向日葵根长垂直分布状况，由图3可见，不同栽培方式下向日葵根系在0～150cm土层分布比例存在明显差异，全膜垄作沟播深层根长占总根长的比例显著高于全膜平铺处理的。向日葵蕾期和成熟期，所有处理在0～30cm土层根长占

T2、T3）所占比例总根长的百分比最高，且试验区（T1、即试验区对30cm以下水分利用率小于对照区（CK），

大于对照。试验区处理深层根长占总根长的百分比显著高于对照区的原因是全膜垄作沟播方式良好的集水效果，将灌溉水集流到作物根部，转化为有效水分被作

物吸收利用，向日葵根系具有“趋水”特性，从而促使向日葵根系向深层土壤生长。·134·

的干物质质量呈增大的趋势，开花期—成熟期茎秆的

干物质质量基本保持不变。全膜垄作沟播条件下，整个生育期向日葵茎秆干物质质量大于全膜平铺，随着灌水量的增大，茎秆干物质质量也增加。T1与T2之T2与T3之间的茎秆间的茎秆干物质质量差距较大，干物质质量差距较小。

图5不同处理向日葵生育期茎秆干物质积累曲线

人民黄河2015年第11期

2．2．3花盘干物质变化特征

图6为不同处理向日葵生育期花盘干物质积累曲线，由图6可知，幼苗—现蕾期花盘的干物质质量增加的趋势较缓，现蕾—开花期增加较快，开花期—成熟期增长又变缓。全膜垄作沟播条件下，整个生育期向日葵花盘干物质质量大于全膜平铺，随着灌水量的增加，花盘干物质质量也增大。T1与T2之间的花盘干物质T2与T3之间差距较小。质量差距较大，

图6不同处理向日葵生育期花盘干物质积累曲线

2．3土壤含水率动态变化

由于处理和灌水量的不同且表层土壤受外界条件影

图7

不同处理向日葵灌水前土壤含水量剖面

响较大，因此喷灌条件下各处理灌溉前的土壤含水量在土体中的分布差异较大。图7为不同处理向日葵苗期、蕾期、花期和成熟期灌水前土壤含水量剖面。由图7可T2、T3）作物根部在喷灌条件下的湿润看出，试验区（T1、层深度远远大于对照（CK），试验区在0～80cm范围内土壤含水量随深度的增加变化值较小。对照在0～30cm范30～50mm范围内随着深度的增加土壤含水量迅速增大，围内随着深度的增加土壤含水量迅速减小。2．4

垄作沟播喷灌向日葵的产量效应

试验结果表明，垄作沟播喷灌的3个灌水处理方式T1、T2、T3的增产量分别为3．87%、6．19%、7．74%，而节26．32%、13．16%；T1的水分利用水率分别达到39．47%、

3效率最高，达到2．45kg/m。详见表2。

3结语

内陆干旱区向日葵采用全膜垄作沟播喷灌技术可使一切形式的水通过集水面抑制土壤水分无效蒸发，

聚集于播种沟内并沿播种孔下渗到作物根系周围，提高了灌溉水分的利用效率。在综合考虑增产和节水效率后，认为垄作沟播是适宜河西走廊内陆区大力推广的种植方式。参考文献：

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J］．［5］许志方，董文楚．论我国喷微灌发展前景和实施建议［

2004（3）：1－4．节水灌溉，

表2增产率和节水率向日葵产量、

产量/增产率/节水率/水分利用效率/灌水量/千粒质处理%%mm（kg·m－3）量/g（kg·hm－2）T1T2T3CK

345420495570

148．25154．23161．55136．45

84608087608160

3．876．197．74

39．4726．3213．16

2．452．061．771．43

（下转第138页）

·135·

人民黄河2015年第11期

管件直径较大，且地埋管线长，土方开挖和回填量大，灌溉系统初期投入较SH和AP模式大，需要经过多年的使用才能体现其经济性。因此，支管轮灌适用于面

2

积≥13．3hm、土地集中连片规模化经营的片区，而不适用于分散的土地经营模式。

参考文献：

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［8］张芳，丁学赏，秦海霞，等．微喷带喷洒均匀度试验研究

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3结论

（1）在面积较小的地块，尤其是土地一家一户的经营模式下，微喷带可采用单控轮灌模式，灌溉系统单位面积投入低，安装简便，虽然运行管理工作量较大，但灌溉面积小，并不影响工程效益的发挥。

（2）在面积较大的地块，如大户承包经营的地块，微喷带辅管轮灌模式既具有经济性，又兼顾了机械化作业，同时还不受种植结构调整的影响，具有一定的实用性。（3）在大面积地块应用微喷带灌溉时，宜采用支管轮灌模式，系统设备使用寿命长，后期安装工程量小，费用少，从系统长久运行来看，支管轮灌也具有较好的经济性。

StudyonEngineeringApplicationModesofIrrigationPipeNetwork

inMicro-SprayingHoseIrrigation

DOUChaoyin，MENGWeizhong，CHENWei，WANGLiang，ZHANGLikun

（WaterConservancyandHydropowerScienceＲesearchInstituteofLiaoning，Shenyang110003，China）

Abstract：Ｒationalpipenetworkisthebaseworktobringthebenefitofmicro-springhoseirrigation．Inthispaper，thelayoutformandapplicationconditionofthreedifferentengineeringapplicationmodesofirrigationpipenetworkinmicro-springirrigation，suchasrotationirrigationwithseparatemicro-sprayinghose（SH），auxiliarypipe（AP），andbranchpipe（BP）wereanalyzedcombinedwithengineeringpractice．TheresultsshowthatSHsuitesforsmallareaforitslowinvestmentandsimpleconstruction；AP，whichisnotonlyeconomic，butalsobeneficialtomechanizingfarming，haslittleeffectonplantingstructureadjustmentandsuitesformediumarea；whileBP，whichcharacterizeswithitslongerservicelifeandloweradditionalinvestment，suitesforlargerareawatersavingirrigationproject．Keywords：irrigationmode；layoutofpipenetwork；watersavingirrigation；micro-sprayinghose

【责任编辑

许立新】

櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂（上接第135页）

HelianthusinＲidgeTillageandDitchSeedingUnderAll-Film

atSprinklerIrrigationinAridInlandArea

MENGTongtong，WANGYibing，LIBin，DINGLin

（GansuＲesearchInstituteforWaterConservancy，Lanzhou730000，China）

Abstract：ThehelianthusisthemaincashcropinaridinlandareasofHexi，ridgetillageandditchseedingismainlyrain-fedagriculturecultivationmethodsinsemi-aridregion．Thesprinklerirrigationisoneofthemainefficientmethods．Thepaperthroughtheridgetillageandditchseedingunderall-filmfarmingtechniquesandsprinklerirrigationtechnologycombination，studiedthechangingcharacteristicsofroots，drymatteraccumulation，soilmoisture，productivityandwatersavingrate．Ｒesultsshowthattheridgetillageandditchseedingunderall-filmfarmingcaninhibitthesoilwaterevaporation，improveirrigationwateruseefficiencyandhavehigheryieldandwater-savingefficiency．Itispromotedthebindingmodeofnewfarmingtechnologyandefficientirrigationtechnology．

Keywords：helianthus；ridgetillageandditchseedingunderall-filmfarming；sprinklerirrigation；aridinlandarea．

【责任编辑

许立新】

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