干旱区香梨滴灌灌水技术优化研究

张丰良

摘要

[目的]弄清不同灌水技術下香梨耗水规律，筛选适合干旱地区的果树灌溉技术，为该地区香梨灌溉提供理论依据，进而更好地指导果园适时灌溉，对水分合理利用有重要的指导意义。[方法]通过对新疆巴州灌溉试验站香梨地在不同灌水技术条件下香梨土壤含水量、植株生长及品质和产量的监测，分析香梨地土壤含水量和香梨不同生育期的耗水特征。[结果]单环管和双环管处理在整个土层深度上的土壤含水量低于地表双管处理和对照，与对照和常规滴灌相比，平均低14.8%和9.5%。单环管和双环管与地表双管处理相比，总耗水量分别减少了5.1%和3.1%，各处理品质差异较小，产量差异较大，2012年，地表双管处理的产量为27.2×103 kg/hm2，比对照（20.7×103 kg/hm2）高出31.6%，单环管处理（27.7×103 kg/hm2）比对照高出34.2%。而在2013年，双环管和地表双管处理产量分别为11.6×103、8.2×103 kg/hm2，分别比对照（7.1×103 kg/hm2）高出63.0%和15.5%。[结论]在双环管的布置方式下，内圈环管直径100 cm，外圈环管直径200 cm，滴头间距30 cm，滴头流量3.2 L/h的处理在香梨长势及产量等指标上优于单环管和地表双管布置方式。

关键词 香梨；灌水技术；品质与产量

中图分类号 S274.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-08919-04

Study of Optimization of Pear Drip Irrigation Technology in Arid Area

ZHANG Feng-liang

（Xinjiang Research Institute of Hydro and Power Design， Urumqi， Xinjiang 830049）

Abstract [Objective] The aim was to know the pear water consumption regularity under different water irrigation technology to screen out the suitable water irrigation technology for fruit tree in arid area， and then provide a theoretical basis for pear irrigation of this area to better guide the fruit orchard irrigation timely， which had an important guiding significance for water rational utilization. [Method] Based on the monitoring of pear soil moisture， plant growth， yield and quality under different irrigation technology in the Bazhou irrigation experimental station of Xinjiang， the pear soil moisture and its water consumption characteristics at different growth stages were analyzed. [Result] The soil moisture of the whole soil depth of the single-loop and double-loop pipe treatments were both lower than that of the double pipe treatment and control， and average 14.8% and 9.5% lower than that of control and the conventional drip irrigation treatment. Comparing to the surface double pipe treatment， the total water consumption of the single-loop and double-loop pipe treatments decreased by 5.1 % and 3.1%， each treatment had a smaller difference in quality， while a bigger difference in yield. In 2012， the yield of the surface double pipe treatment was 27.2×103 kg/hm2 and higher 31.6% than that of control（20.7×103 kg/hm2）， and that of the single-loop pipe treatment was 27.7×103 kg/hm2 and higher 34.2% than that of control. In 2013， the yield of the double-loop pipe and the surface double pipe treatments were 11.6×103， 8.2×103 kg/hm2 and higher 63.0% and 15.5% than that of control（7.1×103 kg/hm2）， resp.. [Conclusion] The arrangement way of the double-loop pipe with the inner ring diameter 100 cm， the outer ring diameter 200 cm， dripper spacing 30 cm， and dripper flow speed 3.2 L/h is better than the single-loop pipe and the surface double pipe ways in pear indices， such as growth vigor and yield.

Key words Pear； Irrigation technology； Quality and yield

滴灌属于局部灌溉，湿润范围小且浅，这样不但能避免深层渗漏，还可以减少棵间蒸发，从而达到节水效果。国内外学者对滴灌下湿润峰的变化特征、土壤水分运动规律、灌水频次和毛管布置等多方面进行了诸多研究^[1-6]。如张江辉等分析了田间单滴头滴灌过程中的水盐运移特征和土壤含水量变化规律^[7-8]。曹红霞等研究表明，灌水频率可改变土壤水分的空间分布和土壤蓄水量，在高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小，土壤水分能保持在一个比较稳定的范围^[9-11]。何华等对冬小麦和苜蓿等作物在滴灌灌水技术下不同毛管间距和埋深进行了研究^[12-14]。诸多研究均表明，采用滴灌灌水技术能明显提高作物产量和水分利用效率^[15-17]。

目前，针对库尔勒地区香梨灌水技术的研究甚少，为此，笔者研究香梨地土壤水分分布关系，弄清不同灌水技术下香梨耗水规律，筛选适合该地区果树灌溉的灌水技术，旨在为该地区香梨灌溉提供理论依据，进而更好地指导果园适时灌溉，对水分合理利用有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验条件

试验地点位于新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处重点灌溉试验站，该试验站位于库尔勒市尉犁县城30 km处，地理坐标为41°35′41″ N、86°10′20″ E，海拔892 m，年降水量20～80 mm，年蒸发量2 000～2 500 mm；≥10 ℃积温3 950～4 500 ℃，无霜期180～215 d；湿润度小于0.33，为纯灌溉农业。作物生长季节干旱少雨，土壤为砂壤土，田间持水率16.8%，pH 8.0，有机质含量12.52 g/kg，全氮含量0.84 g/kg，碱解氮含量58.69 mg/kg，速效磷含量9.67 mg/kg，速效钾含量138.74 mg/kg。

试验在2012和2013年进行，试验区面积0.33 hm2，试材为生长势和树体大小较为一致的11年生香梨树，株行距为4 m×6 m，折合密度420株/hm2。

1.2 试验设计

试验共设2个灌水技术处理。2012年，环管灌水技术处理采用单环管布设方式（CK），即环管绕树体1周，直径为1.2 m，毛管为16 mm的滴灌带，滴头间距30 cm，滴头流量3.2 L/h；2013年，针对2012年单环管处理在几种微灌技术中土壤含水量最低的情况，设置成内圈环管直径100 cm、外圈环管直径200 cm、滴头间距30 cm、滴头流量3.2 L/h的双环管毛管布设方式。地表双管滴灌灌水技术处理在2年试验中均采用滴头间距30 cm、滴头流量为3.2 L/h的16 mm滴灌带，在树两侧50 cm处各铺设1条滴灌带。灌溉定额均为10 650 m3/hm2，灌水周期为10 d。2012、2013年对照均采用当地常规大水浸灌，灌溉定额为14 400 m3/hm2，整个生育期共灌水6次。

1.3 测定内容与方法

1.3.1

土壤含水率。采用CNC-503D型中子仪于每次灌水后定期测定土壤含水量。此外，在各个生育期选择一个灌水周期进行连续测定，观测不同处理0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm深度上的田间土壤含水率。

1.3.2

叶面积。每个处理选取3棵长势均匀的香梨树，每棵树选取1个主枝，按枝的底部、中间和上部选取3个分枝，从展叶期开始，测量每个枝上叶片的长、宽和每个枝上的枝条数和叶片数以及主枝和整棵树的枝条数，计算出该树的叶面积。

1.3.3

香梨品质指标。在香梨成熟期，每个处理每棵树摘取3个大小、果型一致的香梨进行品质测定，测定指标为VC含量、可溶性糖含量、硬度、可溶性固形物含量和总酸度。

1.3.4

产量。

香梨产量的测定是在香梨收获时对各处理香梨进行现场称重，然后根据各处理实际面积及果树形态等换算成公顷产量。

2 结果与分析

2.1 不同灌水技术对土壤含水量的影响

在不同灌水技术下，各处理土壤在不同深度处的含水量变化不同，各处理在1个灌水周期内平均土壤剖面的水分分布状况如图2所示。

从图2可以看出，2年试验中，各处理的土壤含水量随着土壤深度增加均呈先减小后增大的变化规律，在100 cm土层深度上的土壤含水量最大；在各土层深度上各处理间含水量相差不大，变化规律趋于一致；2012年各处理的土壤含水高于2013年。2012年，在20～100 cm土层深度上，地表双管处理土壤含水量均最大，单环管和对照的土壤含水量在60～100 cm土层深度上出现交替变化，如对照在60 cm处土壤含水量高于单环管处理，而在100 cm处低于单环管处理，两者含水量最大相差出现在40 cm土层，为10.7%，而地表双管处理与单环管和对照相比，平均含水量高出14.2%和14.5%。2013年，地表双管处理在20～60 cm土层深度上土壤含水量高于其他处理，而在60～100 cm土层深度上对照最大，双环管处理除在80 cm土层深度处土壤含水量略高于地表双管处理外其余土层深度上均最低，与对照和地表双管相比，平均低14.8%和9.5%。

对比2012和2013年各灌水技术处理的土壤含水量可以发现，尽管环管处理采用单环管和双环管的毛管布置方式，但土壤含水量总体上仍低于地表双管和对照。

2.2 不同灌水技术对香梨耗水量的影响

从表1可以看出，由于单环管、双环管和地表双管处理的灌溉定额一样，因此总耗水量相差不大。香梨各生育期总的耗水量，除了与生育期内香梨的耗水能力相关外还与生育期的时间长短有关，各灌水技术处理中，尽管每个生育期内不同处理间香梨耗水量存在差别，但各处理在整个生育期内的耗水量分配规律均呈双峰曲线变化。2年试验结果显示：香梨从萌芽期刚开始生长，由于花前水常采用大水漫灌，所以耗水量較大；进入花期后，为保证坐果率，不灌水，一般耗水量较小；坐果及果实膨大期是香梨的第2个需水高峰期，由于时间最长，因此这个时期总的耗水量达到整个生育期耗水量的最大峰值。进入果粒成熟期后，随着灌水的减少，香梨在这个时期的耗水量也随之减少。从总耗水量上看，对照由于采用大水漫灌，因此总耗水量最大，2012和2013年分别为1 168.8和1 413.9 mm，其次是地表双管处理，2年分别为791.3和763.7 mm，单环管和双环管处理总耗水量最低，分别为751.3和739.7 mm。这表明与环管处理相比地表双管减少了总耗水量，其中单环管和双环管与地表双管处理相比，总耗水量分别减少了5.1%和3.1%。

2.3 不同灌水技术对香梨植株生长的影响

从图3可以看出，枝条长度呈升降升降的变化趋势，这是由于剪枝所致。2年的变化趋势大体一致，2012年4月20日至5月20日，枝条迅速增长，6月5日和7月26日由于田间管理进行剪枝，各水分处理的枝条长度均减小，但进入6月份后，枝条生长开始减缓。2013年，枝条生长变化与2012年相同，由于监测的时间不同，从6月中旬开始，香梨进入坐果和果实膨大期后，枝条生长更迅速，平均增长速度为0.5 cm/d。对比2012和2013年不同灌水技术下香梨植株生长变化可发现，对照的植株生长量始终大于单环管和双环管及地表双管，原因是对照灌水量最大，而单环管和双环管处理的枝条长均小于对照，虽然灌溉制度相同，但是由于毛管布置方式不同，从而影响了香梨植株生长。

2.4 不同灌水技术对香梨品质、产量的影响

从表2可以看出，2012年对照除可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖含量最高外，其他指标均处中上水平。单环管处理除糖含量、可溶性糖含量和可溶性固形物含量高于地表双管处理外，其余指标均低于地表双管处理。2013年的香梨品质指标中，双环管处理除在可溶性固形物含量和硬度上低于对照外，其他指标均为最高，地表双管处理在硬度和可溶性固形物含量上低于对照。对比可发现，在香梨各品质指标中，各灌水技术处理并没有一致规律性，但双环管处理在多数品质指标上最优。

产量是最终评判灌水技术优劣的依据，对比分析各种灌水技术处理香梨的产量是优选灌水技术的重要依据。从图5可以看出，2012年，对照的产量为20.7×103 kg/hm2，地表双管处理为27.2×103 kg/hm2，比对照高出31.6%，单环管处理为27.7×103 kg/hm2，比对照高出34.2%。2013年，由于受花前期气候影响，花期较短，坐果率较低，导致最后产量普遍较低，对照的产量为7.1×103 kg/hm2，双环管和地表双管处理产量分别为11.6×103和8.2×103 kg/hm2，分别比对照高出63.0%和15.5%。对比2012和2013年产量可以看出， 2013年产量较低，可能是受年初冻害影响，在4月份花期时开花较少，导致坐果偏少，从而使产量较低，但对比2012和2013年各年灌水技术处理可以看出，2013年双环管处理相比地表双管和对照产量更高。

3 结论

2012、2013年设定不同微灌灌水技术试验处理，对香梨土壤含水量、植株生长势及产量品质进行测定，对比分析表明，环管处理采用单环管和双环管的毛管布置方式，在整个土层深度上的土壤含水量低于地表双管和对照，与对照和地表双管相比，平均低14.8%和9.5%；在耗水量上，对照最大，环管处理相比地表双管减少了总耗水量，其中单环管和双环管与地表双管处理相比，总耗水量分别减少了5.1%和3.1%；在生理特征上，对照植株生长量同样最大，而在品质上，三者之间差异较小，并没有一致变化规律。产量在不同灌水技术处理下的差异较大， 2012年，地表双管处理的产量为27.2×103 kg/hm2，比对照（20.7×103 kg/hm2）高出31.6%，单环管处理为27.7×103 kg/hm2，比对照高出34.2%；而在2013年，由于受花前期气候影响，花期较短，坐果率较低，导致最后产量普遍较低，双环管和地表双管处理产量分别为11.6×103和8.2×103 kg/hm2，分别比对照（7.1×103 kg/hm2）高出63.0%和15.5%。

从各项指标对比分析的结果可以确定，在双环管的布置方式下，内圈环管直径100 cm、外圈环管直径200 cm、滴头间距30 cm、滴头流量3.2 L/h的处理在香梨长势及产量等指标上优于滴头间距30 cm、滴头流量3.2 L/h的单环管及地表双管的布置方式。

参考文献

[1]

孙海燕，李明思，王振华，等.滴灌点源入渗湿润锋影响因子的研究[J].灌溉排水学报，2004，23（3）：15-16.

[2] 朱德兰，汪志农，王得祥，等.不同土壤中滴灌水分分布与设计参数的确定[J].西北农业大学学报，2002，28（2）：46-48.

[3] 许迪，程先军.地下滴灌土壤水运动和溶质运移数学模型的应用[J].农业工程学报，2002，18（1）：27-30.

[6] 刘捍中，程存刚.葡萄生产技术手册[K].上海：上海科学技术出版社，2005.

[4] KHAN A A，YITAYEW M，WARRICK A W.Field evaluation of water and solute distribution from a points source[J].Irr and Drain Eng，1996，12（4）：221-227.

[5] LI J S，JI H Y，LI B.Wetting patterns and nitrate distributions in layered-textural soils under drip irrigation[J].Agricultural Sciences in China，2007，18（2）：18-19.

[6] 李明思.膜下滴灌灌水技术参数对土壤水热盐动态和作物水分利用的影响[D].杨凌：西北农林科技大学，2006：21-24.

[7] 张江辉，王全九，巨龙，等.田间滴灌入渗与蒸发条件下土壤水盐分布特征[J].干旱区地理，2009，32（5）：684-690.

[8] 贾运岗，张富仓，李培岭.大田滴灌条件下土壤水分运移规律的试验研究[J].灌溉排水学报，2006，26（6）：27-31.

[9] 曹红霞，康绍忠，何华.蒸发和灌水频率对土壤水分分布影响的研究[J].农业工程学报，2003，19（6）：1-4.

[10] 程慧娟，王全九，曾辰，等.垂直线源灌溉条件下交汇入渗特性研究[J].灌溉排水学报，2010，29（4）：63-66.

[11] 王建东，龚时宏，于颖多，等.地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响[J].水利学报，2008，39（4）：500-505.

[12] 何华，康绍忠，曹红霞.地下滴灌埋管深度对冬小麦根冠生长及水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2001，17（6）：31-34.

[13] 程冬玲，李富先，林性粹.苜蓿田間地下滴灌效应试验研究[J].中国农村水利水电，2004（5）：1-3.

[14] 马孝义，王凤翔.陕西省果树地下滴灌的应用前景、存在问题与建议[J].干旱地区农业研究，1999，17（2）：127-131.

[15] 彭世章，徐俊增.农业高效节水灌溉理论与模式[M].北京：科学出版社，2009.

[16] 杨艳芬.极端干旱地区滴灌条件下葡萄生长发育特征[J].农业工程学报，2009，25（12）：45-50.

[17] 李涛，张建丰，张江辉，等.以灌溉定额为参数的葡萄果实含糖量和果型指数的数学模型[J].中国生态农业学报，2010，18（2）：348-351.