膜下滴灌对油葵产量及水分利用的影响研究概况

王 璐，张恒嘉

(甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070)

我国西北地区气候干旱，年均降水量约230～500mm，是我国受旱最严重的地区[1]。油葵是一种健康高产的油料作物，因具有耐旱性强、适应性好、含油率高、经济效益好等诸多特点，在我国各地区种植广泛，据有关统计[2]，西北地区油葵多年平均种植面积已达到4000hm2以上，已成为当地农民增收的主要来源。但水资源短缺和农业用水浪费严重已成为限制西北地区农业发展的主要因素，如何在有限的水资源条件下，提高油葵产量，维持农业经济可持续发展是目前亟需解决的问题。研究发现[3- 5]，采用传统的大水漫灌方式，灌溉水利用效率仅为50%，这种方式不仅造成有限灌溉水浪费严重，并且导致地下水位上升和土壤盐渍化加重，对作物生长及水分高效利用均不利。近年来，国内外专家对油葵的生长发育研究发现，膜下滴灌技术可以有效抑制地面蒸发，防止深层渗漏，并且对提高水肥利用率，促使油葵增产等方面有着很大的影响[6]。

1 膜下滴灌技术

膜下滴灌是一种有机结合覆膜种植技术和滴灌节水技术高效节水节肥灌溉技术。研究表明[7]，通过膜下滴灌技术能够促进油葵水肥一体化，提高水肥利用效率，节水可达到50%以上，节肥可达到20%以上。覆膜种植技术能抑制土壤水分蒸发，使土壤水分循环在膜下进行，有利于热量传递[8]，与无膜灌溉相比，具有增温、保墒保水、防止土壤板结、减少杂草、防止虫害等诸多优点[9]；滴灌技术可将水溶性肥料与水充分混合进行有效过滤后，通过控制灌水管道系统进行均匀、适时、适量、定点滴入作物根区土壤环境中，促进根区吸收，与大水漫灌方式相比，具有施肥方便、减少深层渗漏、防止土壤盐渍化、有效提高灌溉水利用效率的作用[10]。膜下滴灌技术综合了覆膜种植技术和滴灌技术的优点，为油葵生长提供良好的微气候环境，对灌溉水利用效率的提高，作物优质高产的实现等非常有利。

2 膜下滴灌对油葵产量及构成要素和水分利用的影响

2.1 油葵产量

近年来，在西北地区对马铃薯[11- 13]、棉花[14- 16]、玉米[17- 19]等旱地作物的大量研究发现，膜下滴灌技术有着显著的增产效应。不少研究者对油葵研究发现，膜下滴灌对油葵产量的影响也较为显著。张斌等[20]研究表明：采用膜下滴灌技术，可使油葵籽粒产量达3750kg/hm2，较常规种植增产750～1500kg。张永宏等[7]研究表明：采用地膜覆盖和滴灌技术比较发现，油葵产量由高到低表现为滴灌覆膜>漫灌不覆膜>漫灌覆膜>滴灌不覆膜，其中滴灌覆膜与漫灌覆膜相比，油葵可增产8.2%。王振华等[21]研究表明：油葵产量并不是随着灌水量的增多而不断提高，当灌水增加到一定程度时，产量不升反降，这是由于灌水量和油葵产量只是在一定范围内呈现正相关。在水分亏缺条件下的增产幅度比充分灌溉条件下的增产幅度大，这说明滴灌覆膜在水分亏缺条件下增产效应更显著，并且大量实践证明膜下滴灌在宁夏，内蒙古，甘肃等地区均表现出增产效应[22- 23]。综上所述，在西北地区因地制宜的采用膜下滴灌技术，可达到油葵产量最大化，满足西北地区的粮油需求。

2.2 油葵产量构成要素

由于油葵现蕾期和开花期两个需水关键期对花盘直径大小、籽粒大小、籽粒数量等有着关键性作用，故在此阶段低温、缺水等不利因素会抑制籽粒的形成，进而影响到油葵单盘粒质量和百粒质量。姬祥祥等[24]研究发现：西北地区干旱和低温等对油葵现蕾期至开花期的水分来源及运移影响较大，不利油葵籽粒的形成，导致单盘籽粒质量和百粒质量减少。研究表明[25]：膜下滴灌与其它灌水方式相比，盘径增幅为15%～27.8%，盘粒重增幅为5.09%～39.3%，千粒重增幅为8.5%～26.6%。因此，膜下滴灌可以降低西北地区春旱和低温对油葵的影响，有利于油葵增产。

2.3 油葵水分利用状况

膜下滴灌技术能够改变近地表的水、热状况，防止水分向膜外土壤扩展、有效防止土壤棵间的无效蒸发、降低杂草耗水，通过毛管可精准、定时、定量地将水分运至作物根区，减少深层渗漏损失，而土壤盐渍化降低减少了作物生育期用于压盐的水量[26]，土壤渗吸速率大于滴灌滴水率则提高了灌溉水利用效率[27]。也有研究表明[28]：膜下滴灌可使总耗水量大约减少37～63mm(55.5～94.5m3/亩)，其土壤平均含水量比裸地增加2%～10%，并且水分利用效率随着地膜覆盖率的提高而上升。杜斌等[29]研究结果表明：膜下滴灌向日葵耗水340mm(510m2/亩)，与传统灌溉相比，节水4.5%，故向日葵膜下滴灌种植能够实现节水增肥目的。张会梅等[25]研究表明：膜下滴灌与其它灌水方式相比，油葵灌溉水分生产效率的增幅为6.9%～42.4%，水分利用效率的增幅为11.2%～31.6%。因此，膜下滴灌的增温保水保墒作用，能够显著提高油葵水分利用效率，对油葵的增产具有较大的影响。

3 膜下滴灌油葵增产机理分析

3.1 膜下滴灌对土壤理化性质的影响

3.1.1土壤全盐

膜下滴灌技术能够有效减少蒸发，防止深层渗漏，抑制土壤盐分上升，减少地表返盐和地表聚盐，且凝聚在地膜下的水滴对盐有淋溶作用，为油葵根系提供低盐环境，有利于油葵增产。已有研究发现[30]：在西北地区，采用较大面积膜下滴灌能够显著降低地下水位，防止由于地下水位抬升导致的土壤次生盐渍化。李毅等[28]研究发现，覆膜与不覆膜相比，0～30cm的土层含盐降低大约70%～80%左右。此外，张永宏等[7]研究发现，覆膜滴灌在0～40cm土层内的全盐量变化幅度较小，而不覆膜漫灌的变化幅度较大。因此，膜下滴灌技术能有效控制土壤盐分，为油葵根区提供良好的生长环境，对产量的提高有着关键性的作用。

3.1.2土壤水分

膜下滴灌使土壤水分无过干或过湿情况，始终保持在可高效利用的范围内，满足作物需水及环境要求，对节水增产有着重要意义。油葵在苗期至现蕾期抗旱性强，蒸腾作用较弱，需水量少，水分消耗少，适宜的干旱更有利于根系生长发育，有蹲苗作用。研究表明：油葵在开花期至成熟期对水分的需求较少，若灌水较多，容易引起叶斑病，导致减产[31]。张永宏等[7]研究发现，与膜下滴灌相比，漫灌不覆膜0～40cm土层含水量最高，但油葵灌溉水利用效率低。杨宏羽等[32]研究发现，与常规灌溉相比，膜下滴灌0～60cm土层的土壤含水率偏低，但水分利用效率较高。因此，在自然条件下，膜下滴灌为油葵根系的生长发育提供了适宜的水分及温度，有利于油葵增产。

3.1.3土壤温度

油葵具有耐低温的性状，它的生长发育进程一般在温度适宜和较高时明显加快。油葵苗期对低温的忍耐力最强，短期内可达-7℃，油葵成熟期如果温度在-1℃时，会造成叶片脱落，生长不良。研究发现[28]，不同土层的日平均地温在覆膜情况下明显比裸地上升2～5℃，而且土壤最低温度出现时间表现为覆膜比裸地推迟1h左右，膜下滴灌技术具有保墒增温作用。因此，土壤温度是影响油葵产量的重要原因，通过膜下滴灌对土壤温度的调节可达到油葵增产的目的。

3.1.4土壤酶活性

由于膜下滴灌具有保墒增温作用，故膜下滴灌的土壤酶活性相对较高。研究表明[33]：在作物根系的土壤环境中，土壤酶对土壤营养代谢至关重要，影响养分的迁移与循环。其中氧化还原酶能够催化有机质氧化，水解酶将高分子化合物分解成有利于微生物和作物吸收的小分子物质，常见的有土壤蛋白酶、脲酶、土壤磷酸酶等。脲酶能够将尿素转化为CO2，NH4，能够反映土壤氮素水平的高低，是作物氮素的来源。氮素是构成细胞原生质的主要元素，影响油葵的生命活动，土壤缺少氮肥时，苗期生长发育慢，叶黄茎细。土壤氮肥过多，会导致油葵贪青晚熟，并且影响油分的质量和数量。土壤磷酸酶的活性影响有机磷的转化，磷是核糖核酸的组成成分，油葵的生长发育，遗传变异，繁殖都与其有关，土壤中磷素缺少时，影响油葵植株生长，造成种子干瘪，对油葵品质和产量不利。此外，钾是油葵生长最重要的营养元素，对多种代谢活动都有重要的影响作用，油葵生长缺钾时，会造成油分品质降低和数量减少，植株生长迟缓，抗逆性降低。因此，土壤酶活性的增强对土壤营养代谢、土壤性状改善、肥力的提高、油葵产量的增加有着关键性作用。

3.1.5土壤微生物

膜下滴灌为土壤微生物提供了优良的水、热环境，故增加了微生物的数量。李文等[34]研究表明：膜下滴灌中发现有固氮，降解有机质，溶硫，溶磷，分解纤维素和抑制病原生长的真菌和细菌，并且膜下滴灌会增加真菌群落数量和多样性，从而使得微生物数量和活性增加，通过微生物的同化作用为油葵根系提供良好的生长环境。

3.2 膜下滴灌对油葵生长指标的影响

膜下滴灌技术对油葵株高、叶片有明显促进作用。研究表明[9]：植株株高和叶片数量在不同的灌溉方式下总体表现趋势是：滴灌+覆膜>滴灌+不覆膜、漫灌+覆膜>漫灌+不覆膜；张会梅等[25]研究表明：膜下滴灌相比其它灌水方式，在花盘形成，株高稳定时，株高增幅为2%～13.5%；叶面积在花期后，趋于稳定时，叶面积增幅大约为14%～42%；干物质增幅大约为9.8%～27.8%；此外，由于在覆膜条件下，能够抑制土壤棵间蒸发，为植物光合作用、蒸腾作用提供充足水分，对油葵实现高产增收有着重要的影响。

4 结语

近几年，膜下滴灌技术得到快速和大力推广，改变了西北地区农业缺水和用水严重浪费现象，使有限的水资源得到充分利用，大幅度提高了油葵等大田作物的水分生产效率，并且有效解决了当地农民生计等关键问题。结合研究现状，根据西北地区油葵膜下滴灌的节水机理，制定相应的灌溉制度，促使产量增加，获得较高的经济效益。此外，还应合理开发利用微咸水，从而有效缓解西北地区干旱，水资源贫乏等问题。