覆膜滴灌下枸杞耗水规律研究

杜宇旭，王建东，鲍子云，张彦群，赵月芬

（1.宁夏固海扬水管理处，宁夏 固海 755100；2.中国水利水电科学研究院水利研究所，北京 100083；3.宁夏水利科学研究院，宁夏 银川 750021；4.北京中水科工程总公司，北京 100083）

覆膜滴灌下枸杞耗水规律研究

杜宇旭1，王建东2，鲍子云3，张彦群2，赵月芬4

（1.宁夏固海扬水管理处，宁夏 固海 755100；2.中国水利水电科学研究院水利研究所，北京 100083；3.宁夏水利科学研究院，宁夏 银川 750021；4.北京中水科工程总公司，北京 100083）

通过大田枸杞滴灌和传统畦灌对照处理试验，研究了覆膜滴灌下枸杞耗水规律、水分利用效率和产量的变化规律，结果表明，枸杞覆膜滴灌生育期内耗水量相比传统畦灌平均减少了34%，生育期内灌溉定额相比传统畦灌平均节约了52%。当覆膜滴灌枸杞耗水量为612 mm时，枸杞的水分效率和干果产量达到最优组合水平。

宁夏；枸杞；覆膜滴灌；耗水量；水分利用效率

1 研究背景

宁夏枸杞一直在宁夏农业生产和农村经济发展中占据重要地位，为宁夏优势特色农产品中的四大战略性主导产业之一。宁夏中部干旱带扬黄灌区尤其是中宁枸杞占有得天独厚的优势，气候条件和地质条件优良，日照时间长，热量充足，昼夜温差大，而且灌区地面多为清水河灌淤土，土质肥沃，加上优越的气候条件，适宜枸杞生长发育。一直以来，许多种植区依然沿用传统的大水漫灌方式，仍然依靠水、肥等资源的大量投入来追求高产，这种种植方式不仅水资源浪费严重、水分生产效益低和品质差，而且形成了“高水肥-高投入-高产量-低品质-低价格-低效益”的恶性循环局面，与近年来连续干旱缺水的现状，一起成为了制约枸杞产业可持续发展和农民增收的“瓶颈”因素。

因此，针对枸杞开展高效节水灌溉技术灌溉制度和耗水规律的试验研究是十分必要和紧迫的。而目前相关研究更多关注的是枸杞品质与气象和土壤环境因子的关系［1］，以及亏缺灌溉对枸杞果实糖积累和蔗糖代谢相关酶活性的影响等方面的内容［2］，一些研究对畦灌和沟灌条件下的枸杞生长与产量进行了比较分析［3］，鲜有针对滴灌条件下的枸杞耗水规律和灌溉制度优化的研究成果。

通过大田试验，设置了4组滴灌试验处理和1组传统畦灌对照处理，研究了覆膜滴灌不同处理下枸杞耗水规律、水分利用效率和产量的变化规律，相关研究结论对宁夏地区枸杞滴灌灌溉定额配置和枸杞节水优质、丰产高效灌溉制度的制定具有重要理论参考价值。

2 试验材料与方法

2.1试验地概况试验设在中宁县大战场乡花豹湾村。该区域地处西北内陆，属典型的中温带大陆性干旱气候，气候干燥，昼夜温差大，无霜期多年平均168 d；多年平均降雨量为184 mm，多集中于七、八、九月份；多年平均蒸发量2 100 mm。试验地块的土壤类型为砂壤土，容重1.41 m3，田间持水量24%，试验地耕作层（0～40 cm）有机质含量为1.01%，全氮0.56 g/kg，碱解氮64.33 mg/kg、速效钾318.15 mg/kg、速效磷161.89 mg/kg、pH8.44，土壤全盐0.34 g/kg。

2.2试验材料与方法枸杞供试品种为5年生宁杞4号，枸杞滴灌耗水规律试验在2013年4—10月期间进行。每个试验小区的面积为30 m2，采取覆膜滴灌栽植模式，每小区定植14棵，株×行距为1×3 m，各小区间以1.2 m宽塑料薄膜分隔开，每个试验小区的灌水量通过水表（精度0.001 m3）控制。滴灌管平行于枸杞种植方向，铺设方式为一行二管，间距为40 cm，滴头间距为1 m，滴头流量为4 L/h。试验水源为宁夏固海扬黄水，从花豹湾支渠引水到蓄水池，在蓄水池旁设置独立的加压泵、首部过滤装置和输水管网系统，确保试验区灌溉试验用水。试验管理采取与大田相统一树形、修剪技术、施肥种类及方法、病虫害防治用药与浓度等［4］。

2013年试验共设置5个处理（含对照处理），每个处理3次重复，共15个试验小区，试验小区设计采用随机区组排列。鉴于5年生宁杞4号枸杞的绝大部分根系分布在0～100 cm范围内，各生育期灌水计划湿润层取100 cm，各处理在不同生育期内的灌溉定额和灌水次数如表1所示，其中在果熟期，各试验处理都灌水4次，在其它生育期，各处理的灌水次数均为1次。对照处理（CK）采用当地习惯的畦灌灌水方式，灌溉定额参照当地传统，生育期内的灌溉定额为720 mm，每次灌水量控制在90 mm，共灌水8次。

表1 2013年枸杞灌溉试验处理设计 （单位：mm）

2.3观测参数及方法

（1）降雨量和蒸发量。降雨量和蒸发量参照试验地附近试验站监测数据。

（2）产量的测定。从第1批枸杞果实成熟时开始采摘测定果实产量，连续采摘全年果实。分小区、选3株进行单株定点测定，累计枸杞产量，根据单株产量核算单位面积产量。在采果初期、7月中旬、8月上旬，分别实测枸杞单株干果产量、百粒湿果重、鲜干比等。每次采摘后立即计测鲜果质量，随后送入烘干房制干，计测干果质量。整个采摘期结束后，统计各品种全年鲜、干果单位面积产量。

（3）水分利用效率。不同处理下枸杞的水分利用效率则是通过式（1）计算所得：

式中：WUE为水分利用效率，kg/m3；Y为枸杞干果产量，kg/hm2；ETc为枸杞生育期内的耗水量，mm，通过水量平衡法计算得出：

式中：ΔS为计划湿润层100 cm土体生育期内首次灌水前和末次灌水后储水量的变化量，mm，采用取土烘干法确定；P为降雨量，mm；I为灌水量，mm；Wg为地下水补给量，mm，鉴于本试验小区的地下水埋深较大，Wg可忽略不计；D为通过地表以下100 cm处的水分渗漏量，mm，D=αI，α与土壤质地和灌水量有关，参考文献［5-6］关于α的规定，α取0.15。

2.4数据结果分析与处理试验数据采用Excel2003作图和SPSS 18.0软件进行统计和方差分析。

3 结果与分析

3.1灌水总量、降雨量和蒸发量2013年4—10月份期间，试验区的降雨主要集中在6—9月份，4—10月累计降雨247 mm，其中6—9月份的降雨约占全年总降雨量的88%。试验区蒸发量4月10日—10月31日蒸发总量1 186.6 mm，远大于同时期当地的降雨量。可见，对于宁夏固海地区，补充灌溉是枸杞能够丰收的关键。

从各试验处理生育期内最终的灌水总量（灌溉定额）分析来看，滴灌T1的灌水总量为277.2 mm，为最少，而对照处理传统地面畦灌的灌水总量为720 mm，为最多。滴灌处理T1、T2、T3和T4的灌水总量仅为传统地面畦灌处理灌水总量的38%～58%，言之，滴灌各处理的灌水总量相比地面畦灌而言，平均节约了52%。

3.2不同处理下枸杞各生育阶段耗水规律就不同处理下枸杞各生育阶段耗水规律而言，结合表1中各处理不同生育阶段的灌溉定额，从表2和图1中分析可以看出，各生育阶段内灌溉定额的变化对枸杞生育阶段耗水量的影响非常明显，各处理下枸杞生育阶段耗水量基本都随着该生育阶段内灌溉定额的增加而增加。各处理下果熟期阶段的耗水量最大，占总生育期耗水量的51%～58%范围之间，其中以对照处理下的耗水量最大，达到442 mm，显著高于其它处理。各处理在萌芽期、花蕾期、果实膨大期、秋果期耗水量差异为：T1＜T2＜T3＜T4＜对照CK。各处理在萌芽期、花蕾期、果实膨大期和秋果期等耗水量总和占生育期总耗水量的42%～49%之间。可见，枸杞各阶段耗水量与该生育阶段灌溉定额存在明显正相关。

就整个生育期而言，各处理下枸杞整个生育期内的耗水量依然为T1＜T2＜T3＜T4＜对照CK。对照处理下的枸杞耗水量最大，达到870 mm，显著高于其它处理，T1处理下枸杞耗水量为对照处理耗水量的59%，T4处理下枸杞耗水量为对照处理下的76%，枸杞覆膜滴灌生育期内耗水量相比传统畦灌平均减少了34%，这是滴灌局部灌水技术与农艺覆膜集成措施下的综合节水效应体现。各滴灌处理中，T4处理生育期内的耗水量显著高于其它3个处理。由此可见，滴灌作为一种局部灌水方式，大大减少了行间棵间蒸发量，相比传统的地面灌水方式而言，其节水的优势还是非常显著的。

表2 不同处理对枸杞生育期阶段耗水量 （单位：mm）

图1 不同处理下枸杞不同生育期阶段耗水量的影响

3.3不同处理下枸杞产量和水分利用效率分析

（1）不同处理下枸杞产量和水分利用效率。从表3可以看出，各处理下的枸杞干果产量存在显著差异，其中T3处理下的枸杞干果产量最大，达到近3 900 kg/hm2，显著高于T1处理。T1处理下的枸杞干果产量最小，为3 422 kg/hm2。对照处理下的枸杞干果产量也显著高于T1处理。从水分利用效率的角度分析来看，各处理间的枸杞水分利用效率存在显著差异。其中，T1处理的水分利用效率最高，显著高于对照处理。T1、T2、T3和T4滴灌各处理间的枸杞水分利用效率没有显著差异。

表3 不同处理下枸杞产量和水分利用效率

从试验结果的角度考虑，综合考虑枸杞水分利用效率和最终产量，T3处理可以推荐作为宁夏中部干旱带扬黄灌区枸杞适宜的灌溉制度。

（2）滴灌条件下枸杞耗水量、产量和水分利用效率关系。以本次不同滴灌试验处理下的枸杞耗水量ETc（mm）、枸杞干果产量Y（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的数据为基础，进行线性回归分析，建立了枸杞耗水量与产量、枸杞耗水量与水分利用效率之间的线性回归关系，如图2所示。

图2 枸杞耗水量、产量和水分利用效率之间的关系

由图2可知，枸杞产量以及枸杞水分利用效率与枸杞生育期内耗水量之间均呈现二次曲线关系，且均具有很好的线性回归相关性（R2＞0.93），枸杞产量和水分利用效率达到最大值时所对应的枸杞耗水量是不相同的。枸杞产量与耗水量对应的二次曲线关系为：Y=-0.05ET2c+61.209ETc-14884，对其求最大值可知，当耗水量ETc＝612 mm时，枸杞产量达到最大值，为3 849 kg/hm2，此时对应的水分利用效率为0.56 kg/m3。对枸杞水分利用效率而言，WUE=-7×10-6ET2c+0.007 4ETc-1.348，同样对其求最大值可知，当耗水量ETc＝529 mm时，枸杞水分利用效率达到最大值，为0.61 kg/m3，此时对应的枸杞产量为3 500 kg/hm2。

借助建立的线性回归模型进行分析，当耗水量从529 mm增加到612 mm的时候，枸杞产量从3 500 kg/hm2显著提高到3 849 kg/hm2，与此同时，枸杞水分利用效率从0.61减少到0.56，并没有发生显著的降低（表3）。从兼顾枸杞水分利用效率和最终高产的角度考虑，滴灌枸杞生育期最优耗水量应该在529～612 mm之间。在水分利用效率没有显著差异前提下，可着重考虑枸杞的最高产量，因此可认为当滴灌条件下枸杞耗水量达到612 mm左右的时候，枸杞的水分效率和产量达到最优组合水平，结合本次试验的结果进一步验证了这一观点，T3处理的枸杞耗水量为608 mm，其产量和水分利用效率也是所有滴灌试验处理中的最优组合。

从以上分析不难看出，无论从试验结果还是线性回归分析结果来看，T3处理可以推荐作为宁夏中部干旱带扬黄灌区枸杞优化适宜的灌溉制度，即滴灌枸杞的优化灌溉制度是生育期（不含冬灌）8次水，灌水生育期为萌芽期、花蕾期、果实膨大期、果熟期和秋果期，灌水次数分别为1次、1次、1次、4次、1次，除萌芽期为52.5 mm外，其余生育期内的每次灌水定额为45 mm，生育期内的灌溉定额为367.5 mm，生育期内的耗水量为608 mm左右。

4 结论

（1）滴灌条件下，枸杞生育期内耗水量相比传统畦灌平均减少24%～42%，生育期内灌溉定额相比传统畦灌条件下平均节约了42%～62%。

（2）滴灌条件下枸杞耗水量为612 mm左右的时候，枸杞的水分效率和干果产量达到一个最优的水平，枸杞生育期（不含冬灌）滴灌8次，生育期内的灌溉定额为367.5 mm，耗水量为608 mm左右，可推荐作为宁夏中宁地区枸杞滴灌适宜的优化灌溉制度。

［1］ 张晓煜，刘静，袁海燕，等.枸杞总糖含量与环境因子的量化关系研究［J］.国生态农业学报，2005，13（3）：101-103.

［2］ 张萍，郑国琦，郑国保，等.亏缺灌溉对枸杞果实糖积累和蔗糖代谢相关酶活性的影响［J］.旱地区农业研究，2009，27（6）：160-163.

［3］ 杨治科，崔秀梅，吴国平，等.宁南山区枸杞园节水灌溉试验技术研究［J］.陕西农业科学，2009（4）：75-76.

［4］ 胡忠庆.枸杞优质高产高效综合栽培技术［M］.宁夏人民出版社，2004.

［5］ Zhang H，Wang X，You M，et al.Water-yield relations and water use efficiency of winter wheat in the North Chi⁃na Plain［J］.Irrigation Science，1999，19：37-45.

［6］ Jiandong Wang，Shihong Gong，Di Xu，et al.Impact of drip and level-basin irrigation on growth and yield of win⁃ter wheat in the North China Plain［J］.Irrigation Science，2013，31（5）：1025-1037.

Study on water consumption characteristics of Chinese wolfberry under mulch drip irrigation

Du Yuxu1，WANG Jiandong2，BAO Ziyun3，ZHANG Yanqun2，ZHAO Yuefen4
（1.Ningxia Guhai Water Pumping Management Office，Guhai755100，China；2.Irrigation and Drainage Department，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China；3.Ningxia Water Rresources Research Institute，Yinchuan 750021，China；4.Beijing IWHR Corporation，Beijing 100048，China）

The ETc，water use efficiency and yield variation of Chinese wolfberry were studied through field drip irrigation and border irrigation，the result showed that the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation was reduced by 34%on average compared with the traditional border irrigation，and saving 52% of irrigation quota compared with the traditional border irrigation.When the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation is about 612 mm，the water efficiency and dried fruit production of Chinese wolfberry reached the optimal combined levels.

Ningxia；Chinese wolfberry；mulch drip irrigation；ETc；water use efficiency

S275.6

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.20140350

11672-3031（2015）03-0166-05

（责任编辑：王学凤）

2014-12-12

国家“十二五”科技支撑计划课题（2014BAD12B05）；国家自然科学基金项目（51279211）

杜宇旭（1965-），男，宁夏中宁人，高级工程师，主要从事节水灌溉技术研究。E-mail：nxghdyx@163.com

王建东（1978-），男，湖南茶陵人，博士，高级工程师，主要从事节水灌溉技术及原理研究。E-mail：wangjd@iwhr.com