滴灌棉田土壤水分运移规律及测墒配水方法研究

蔡利华，贡万辉*，陈 玲，张玉萍

（兵团第一师农科所，新疆 铁门关 843300）

滴灌棉田土壤水分运移规律及测墒配水方法研究

蔡利华，贡万辉*，陈 玲，张玉萍

（兵团第一师农科所，新疆 铁门关 843300）

本文通过监测滴灌棉花不同生育阶段土壤含水量的变化情况，了解当前滴灌模式下不同土壤质地棉田滴灌前后水分运移的规律。结果表明，1膜4行2带模式下，棉花各阶段不同土层水分水平分布均匀。但当前滴灌多是壤土和砂壤土灌水量一样，第1次灌水时间一样，壤土水量偏大且滴灌时间偏早，砂壤土滴灌时间偏晚。针对这一现象，笔者提出测墒配水的理念，建立了利用棉花需水规律和土壤含水量计算棉花生育期理论灌水量的方法和公式，利用灌水时间精量灌水的计算公式来确定棉花不同生育阶段的灌水量，以达到节水增效的目的。

水分运移；滴灌水量；测墒配水；水深

经过多年的生产实践，滴灌技术已基本成熟，并广泛应用于各种作物上，指导着农业生产。但在水资源日益紧张的情况下，有必要进一步开展节水及精量滴灌的研究。本研究通过对大田滴灌棉田生育期含水量的监测，了解现有滴灌条件下棉田水分的运移规律，并通过对棉花需水规律的研究，提出测墒配水和精量滴灌的调控方法，以期对农业生产提供理论指导。

1 试验方法

1.1 试验处理

试验地选在农科所3号地，冬春灌，翻耕深度25 cm，种植品种为新陆中37号，1膜4行2带，1带2行，行距配置：20 cm+55 cm+20 cm+70 cm。选择砂壤土和壤土2个处理，每个处理定20 m2（2幅膜6 m长）做为取样小区。

1.2 取样方法

于棉花播前和棉花各生育期取土样测定土壤含水量。即每个小区在相邻宽行膜下（行宽55 cm）和膜间裸地（行宽70 cm）分别取土样。取土深度：0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60 cm共6个土层。取样时间：棉花播种前和棉花苗期、蕾期、初花期、花铃期每次滴灌前和滴灌后24 h。

1.3 测定方法

土壤含水量采用烘干法，土壤容重和田间持水量采用环刀法[1]。

2 结果与分析

2.1 土壤水分水平分布情况

图1 沙壤土土壤水分分布

图2 壤土土壤水分分布

对壤土和砂壤土不同土层含水量数据做曲线图（图1、图2）。从图1、2可以看出，壤土和砂壤土土壤含水量变化趋势一致，差异不大。说明在1膜4行2带条件下，棉田0～60 cm土层水分水平方向分布基本均匀，基本满足横向分布根系的水分需求。

2.2 壤土水分运移规律

表1 壤土不同时期土壤含水量 g/kg

表2 砂壤土不同时期土层含水量 g/kg

将壤土棉花各生育阶段不同层次土壤含水量两组数据求平均，计算每次灌水的补充水量及灌后的消耗水量。根据棉花根系分布范围，求各土层平均值，列于表1。

从表1数据可以看出，春灌地播前土壤蓄水充足，6月前各土层含水量无明显下降趋势，6月11日随着气温升高和棉花需水量的增加，土壤各层含水量明显的减少，0～10 cm土层和40～60 cm土层尤为明显，但仍属最佳含水状态，田间棉花长势稳健，无旱相，可推迟滴水。

6月 15日滴头水后，0～40 cm含水量升高106.6 g/kg，40～60cm含水量升高171.2g/kg，土壤含水量平均升高128.0g/kg，第1水滴水量450 m3/hm2，水量偏大，此后滴水量在375～450 m3/hm2，土壤一直保持较高的含水量，各层土壤含水量保持在200 g/kg以上。

播种到第1次灌水前，0～40cm土层平均损失水分34.5 g/kg，40～60 cm土层平均损失水分98.9 g/kg，40～60 cm土层失水量高于0～40 cm土层。第1次灌水充分补充了各层土壤含水量，其中50～60 cm土层增补的水量大于0～40 cm。在棉花大量耗水时，这层土壤含水量高，水分向上运动，能及时补充0～40 cm土层土壤水分，可起到调节的作用[2]。

从补水和耗水量数据可以看出，0～40 cm土层平均补充水量为43.7 g/kg，耗水量为39.5 g/kg；40～60 cm土层平均补充水分为57.9 g/kg，耗水量为41.3 g/kg。补水量均大于失水量，棉花田间表现为湿度较大，棉花生长旺，蕾铃脱落较重。

2.3 沙壤土水分运移规律

由于沙壤土土层结构复杂，40 cm以上土层土质结构复杂，数据无规律可循，在此不做分析，只分析0～30 cm土层的数据。

从表2可以看出，从5月14日至6月8日，各土层含水量均快速下降，5月31日，30 cm以上土层水分为 139.6 g/kg，属轻度缺水，6月 8日下降到95.5 g/kg，土壤严重缺水，田间棉花点片出现旱相。6月8日第1水滴水450 m3/hm2，土层含水量升高到232.7g/kg。6月25日二水前，土壤含水量减少54.8g/kg，土壤水分充足，以后肥水紧跟，土壤含水量保持在160～210 g/kg，0～30 cm土层含水量达田间持水量的80%以上，表明滴灌水量偏大。从平均补充水量和平均消耗水量来看，沙壤土0～30 cm土层补充水量比消耗水量高20.9 g/kg，说明补水充分。但田间局部砂斑出现旱相。应进行局部、短周期、小水量灌溉，以保证棉花关键生育时期对水分的需求，提高水分利用率。

3 不同土壤类型适宜含水量

合理的灌水有利于提高棉株结铃率和成桃率，吐絮期保持较低的土壤含水量，有利于棉桃吐絮成熟。高延军、裴冬等[3]，孟兆江、卞新明等[4]和贡万辉[5]等的研究结果表明，土壤含水量苗期宜维持在田间持水量的55%～60%，蕾期维持在田间持水量的65%～70%，花铃期土壤含水量维持在75%左右，不宜过分供水。吐絮期控制水分供应，土壤含水量维持在田间持水量的55%左右。

《土壤学》[2]中列出了不同土壤田间持水量的参考值：砂壤土一般180 g/kg，壤土一般240 g/kg。由此我们可以得出本试验棉花田间不同土壤、不同时期土壤适宜的含水量（见表3）。

表3 砂壤土和壤土棉田不同生育期适宜土壤含水量 g/kg

4 测墒精量灌水

测墒是为了确定灌水量。确定棉田生育期灌水量总的原则是计算土壤含水量与相应土质的田间持水量的百分比，从而推导出需要补充的灌水量。通过调整水泵压力、滴头流量和灌水时间，准确调节灌水量，从而实现测墒配水。

4.1 计算公式

首先，要了解土壤质地，根据田间持水量[2]确定土壤类型。不同土壤质地的田间持水量标准：砂壤土为12%，砂壤土为18%，轻壤土为22%，中壤土为24%，重壤土为26%，粘土为30%。其次，灌水前，测定土壤体积含水量，与棉田最佳含水量相比，得到需补充的含水量，换算成一定土层的灌水量。最后，用灌水量除以滴灌带毛管的滴孔数和滴头流量，得出需要滴水的时间，由此精确控制灌水量。

4.2 应用实例

以本试验沙壤土为例，6月8日砂壤土试验点60 cm以上各层土壤平均含水量为72.2 g/kg，而其适宜的范围应为117～126 g/kg，两者差44.8～53.8 g/kg，砂壤土容重实测为1.36 g/cm3，需补充的容积含水量为6.09%～7.32%。应用公式（1）可计算出滴灌水量为24～29m3/667m2。试验用滴灌带规格为滴孔间距30cm，滴头流量3.0 L/h，滴灌带内径1.6 cm，由此得出滴灌带滴孔数为2 613个/667 m2，利用公式2可以得出：灌水时间=（24～29）/（2 613×0.003）=3～4 h。

5 小结

本试验结果表明：（1）1膜4行2带条件下，棉田0～60 cm土层中水分水平方向分布基本均匀。（2）壤土棉田前期水分耗损少，盛蕾期棉花需水量增加，但土壤各层含水量仍在最佳含水量范围内，可适当推迟灌头水。砂壤土棉田现蕾期，土壤含水量就明显减少，盛蕾期时已出现干旱现象，可适当提前灌水。（3）利用作物生长需水规律和土壤水分运移规律建立测墒精量灌水模式，对农业生产节水增收具有重要的意义。

[1]LY/T1251-1999.森林土壤水溶性盐分分析[S].

[2]黄昌勇.土壤学（第一版）[M].北京：中国农业出版社，2000，100-102.

[3]高延军，裴冬，张喜英，等.棉花调亏灌溉效应研究[J].中国生态农业学报，2004，12（1）：136-139.

[4]孟兆江，卞新民，刘安能，等.调亏灌溉对棉花生长发育及其产量和品质的影响[J].棉花学报，2008，20（1）：39～44.

[5]蔡利华，贡万辉.新疆阿拉尔滴灌棉田栽培技术.中国棉花[J]，2012，39（5）：38-39.

2015—04—06

*

：贡万辉，男，农艺师。从事棉花大田生产技术指导和玉米引种研究工作。E-mail：2970697269@qq.com。