膜下滴灌对旱地菜豆水分利用和产量的影响

韩彦龙，刘恩科，张 伟，姜春霞，张冬梅，刘化涛，张小宁

（山西省农业科学院旱地农业研究中心，山西太原030006）

滴灌是一种较为先进的灌水方式和节水灌溉技术，能减少水分下渗，有效地将水分、养分运输到作物根部，从而提高水分利用效率[1-2]。地膜覆盖栽培种植技术在我国旱作农业区被广泛应用，有增温保墒、使作物提早成熟、增加产量等作用[3-5]，而膜下滴灌是将先进的滴灌技术与覆膜种植技术相结合的产物，已有的研究和示范推广显示，膜下滴灌技术具有明显的节水增产作用[6-7]。结合集雨蓄水工程，将有限的降水量合理集蓄，再利用膜下滴灌技术在作物不同生育阶段进行合理调配，可实现水资源的可持续利用[8-9]。

菜豆（Phaseolus vulgaris）在我国栽培普遍，其在蔬菜生产和供应中占有重要地位。因其栽培效益好，在山西省中北部旱地覆膜栽培研究面积较大[10-12]。但目前关于大田旱地菜豆覆膜栽培多集中于栽培管理技术方面，覆膜滴灌条件下的旱地菜豆水分高效利用方面的研究尚未见报道。

本试验在膜下滴灌条件下，研究不同滴灌水量对旱地菜豆耗水量、水分利用效率和产量的影响，旨在为旱地菜豆膜下滴灌的应用提供一定理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2010年5—9月在山西省农业科学院旱地农业研究中心河村旱作节水试验基地进行。试验区位于山西省太原市阳曲县凌井店乡河村，海拔1 270 m，年平均气温6～7℃，年平均降雨量441.2 mm，年无霜期120 d。试验地土壤为黄土质淡褐土性土，土层深厚。耕作层有机质含量为12.45 g/kg、全氮为 0.69 g/kg、速效磷为 7.93 mg/kg、速效钾为119.34 mg/kg，容重为1.17 g/cm3。前茬作物为玉米。整地前施 N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2作基肥。

1.2 供试材料

供试菜豆品种为天马95-33架豆王。品种特点是中熟、蔓生、荚至完熟无筋无纤维，覆膜种植，株行距0.50 m×0.60 m，每穴1株。嫩荚充分变大，荚内略有种子时为最佳采摘时期。

滴灌材料是北京绿源塑料有限责任公司生产的内镶贴片式滴灌带，外径16mm、壁厚0.6mm、滴头间距0.3 m，首部安装水表控制滴灌水量。

1.3 试验方法

试验共设5个处理（表1），每个处理3次重复，每重复1个小区，小区面积5.0 m×4.0 m，随机排列。

表1 旱地菜豆不同生育时期的滴灌水量 m3/hm2

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤水分测定 每小区定位地埋中子管，用CPN-503中子仪测定0～1.8 m内每20 cm的土壤层含水量。试验开始后每隔10 d测定一次，每次滴灌前加测一次。

根据水量平衡方程ET＝I＋P－SW（ET为耗水量，I为灌水量，P为降水量，SW为土壤贮水量）计算耗水量（mm）。根据方程WUE＝Y/TET（WUE为水分利用效率，Y为产量，TET为总耗水量）计算水分利用效率。

1.4.2 降水量测定 应用气象站自动记录整个生育期内降水量。

1.5 数据分析

试验数据均采用DPS和Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同滴灌水量对旱地菜豆各生育阶段耗水量的影响

不同阶段的耗水量反映各生育期的需水规律和需水特性[13]。从表2可以看出，不同滴灌水量条件下，旱地菜豆各生育期耗水量不同，且随着滴灌水量的增加而增大；在旱地菜豆整个生长周期中，中后期耗水量高于前期，依次为结荚盛花期＞始花期＞抽蔓期＞苗期，结荚盛花期耗水量最大，其中，T5处理耗水最高，达207.1 mm。这主要是由于旱地菜豆盛荚期正值7月至8月上旬，时间较长，植株茂盛，叶片蒸腾强烈，而且开花、结荚和侧枝抽蔓并进，水分和养分需求强烈；在始花期，花芽萌芽开始分化，植株茎蔓营养生长旺盛，耗水量也较高；而抽蔓期和苗期持续时间较短，植株相对娇小，需水、耗水量较低。说明在旱地菜豆生产中，进入开花期后尤其是结荚盛花期是菜豆获得高产的水分关键期要加大灌水量，而在菜豆生长前期，耗水量小，可适当控制水分供给。

表2 不同滴灌水量下旱地菜豆各生育阶段耗水量的变化

2.2 不同滴灌水量对旱地菜豆总耗水量、产量和水分利用效率的影响

从表3可以看出，在旱地菜豆整个生长期内，不同滴灌水量处理对旱地菜豆总耗水量、产量和水分利用效率的影响差异显著，且耗水量随滴灌水量的增加而呈增加的趋势，不滴灌水的T0处理总耗水量最少，为273.4 mm；滴灌水量最大的T5处理总耗水量最大，达364.6 mm，比处理 T1，T2，T3，T4 分别提高 22.8%，20.8%，11.3%，3.8%。从表3还可以看出，不适宜的滴灌水量均不利于产量和水分利用效率的增加，T3处理的水分利用效率和产量均最高，分别达到80.8 kg/（mm·hm2）和26 456.2 kg/hm2，比其他灌水处理T1，T2，T4，T5的水分利用效率分别提高29.7%，16.8%，11.3%，20.7%，产量分别提高29.1%，15.0%，3.9%，8.6%。

表3 不同滴灌水量下旱地菜豆总耗水量、产量和水分利用效率

2.3 膜下滴灌条件下，旱地菜豆产量和水分利用效率与总耗水量间的关系

从图1可以看出，旱地菜豆产量和水分利用效率与生育期总耗水量之间均呈2次曲线关系，相关系数分别为0.945 8，0.867 4，均达到0.01极显著相关水平；产量和水分利用效率均基本随着滴灌水量的增加而增加，但当灌水量增加到一定值时，产量和水分利用效率分别达到极大值，此后滴灌水量继续增加，产量和水分利用效率反而下降。

2.4 膜下滴灌条件下，旱地菜豆的日均耗水规律

从图2可以看出，旱地菜豆在整个生育期中对土壤水分的日消耗强度变化均呈线性增加，不同滴灌量处理下趋势相同，从抽蔓后期开始日耗水量明显增大，日均耗水强度为2.00 mm/d，表明从菜豆抽蔓开始应适当加强水分供给；到结荚开花盛期，日平均耗水强度最高，达4.71 mm/d，此期间菜豆耗水量大，如缺水将会对产量产生较大的影响。

3 结论与讨论

本试验通过研究膜下滴灌条件下不同滴灌量对旱地菜豆产量、耗水量、水分利用效率的影响，结果表明，旱地菜豆从抽蔓后期日耗水量开始明显增大，日均耗水强度为2.00 mm/d；到结荚盛花期，日平均耗水强度最高可达4.71 mm/d，并且在旱地菜豆整个生育阶段中，结荚盛花期耗水量最大，可达207.1 mm，说明旱地菜豆生产中，从抽蔓后期就应加强水分管理供给，到结荚盛花期，应加大补灌水量，防止缺水引起对产量的不利影响。在整个生育期中，适宜的滴灌水量可得到较高的产量和水分利用效率，滴灌水量为330 m3/hm2时，产量和水分利用效率均最高，分别达26 456.2 kg/hm2和80.8 kg/（mm·hm2），此滴灌量可作为旱地菜豆膜下滴灌高产种植的一种指导。

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