论文摘要
高效的农业生产离不开高效的水资源利用。节水技术措施与农艺措施并举,是高效农业生产和高效水资源利用的一个行之有效的途径。宽垄沟灌是垄作栽培模式与沟灌方式的一种结合。它是在作物垄作栽培时,加大垄宽,以方便多行耕作栽培,并利用宽垄之间的垄沟进行输水灌溉的一种耕作灌溉模式。垄作栽培较平作栽培,因其地表面积、受光面积和土体与大气的交界面均有所增加,昼夜温差增大,有利于田间降湿排水,固而在作物栽培中广泛应用;沟灌方式在近几年有了较大突破,尤其是控制性交替灌溉(Controlled Alternative Irrigation,即CAI)的提出,更是推动了沟灌方式的发展;同时调亏灌溉(Regulated Deficit Irrigation,即RDI)这种新的节水理论的快速发展,为节水增产及改善农果品质提供了新的思路。宽垄沟灌的设想,则是在这两种先进节水理论的基础上进行应用性的探讨研究,有望在传统灌溉及相关节水理论上有所突破。为此,本文针对上述问题,以春玉米(农大108)为研究对象,在大棚测坑内及大田内进行了试验研究。全文共含三个主要内容:首先,在大棚内研究了宽垄沟灌时垄沟之间的土壤水分运移规律,确定土壤含水量随时间的变化关系及在空间上的变化情况;其次,在大棚内及大田内,进行了宽垄沟灌与调亏灌溉的节水效应对比研究(对比试验I)和宽垄沟灌与控制性交替灌溉的节水效应对比研究(对比试验II),分别在作物株高、叶片生长、根冠比、地上干物质分配、产量和农田总供水利用效率(WUEa)等方面进行了对比分析;第三,对宽垄沟灌在运行管理效果、节水增产效果及效益费用比等方面进行了节水效益评价,并初步拟定了灌溉制度。本文研究得出的主要结论可归纳为以下几点:(1)灌水后含水量梯度的存在使水分侧向入渗,导致垄上表层与深层之间含水量梯度增加,补给垄上表层土壤含水量。试验结果表明,在覆膜条件下,水平向及垄背垂向含水量梯度的存在导致水分向垄上表层土壤的补给效果较无覆膜条件下明显。灌水后17天,覆膜条件下垄背表层含水量达到田间持水量的75%～80%,比无覆膜条件高15%左右。(2)利用宽垄沟灌模式,以参照控制性交替灌溉制定的灌水方案I取得良好的节水增产效果,其中又以宽垄沟灌覆膜模式最佳,而对于参照调亏灌溉制定的灌水方案II,其水分控制下限过低,宽垄沟灌两处理均没有达到理想的节水增产效果。灌水方案I中,宽垄沟灌覆膜处理灌水次数较控制性交替灌溉和宽垄沟灌无覆膜处理少2次,且在各生长指标中,表现出与控制性交替灌溉相似甚至优于该处理的节水增产效果。尽管其灌溉水量比控制性交替灌溉处理和宽垄沟灌无覆膜处理分别多出11.76%和0.41%,但是其产量却分别高出19.71%和16.14%,WUEa分别高出24.43%和128.12%,效益费用比分别高出3.43%和7.11%,千粒重亦在各处理中最大,增产效果明显。适当控制宽垄沟灌覆膜处理下作物不同生长发育期的水分下限,可以较好的控制作物的水分消耗及调节作物生长发育,改善作物种粒品质,提高单产,促进经济产量的形成,以达到相对理想的节水增产效果。(3)通过对本试验的运行管理效果、节水增产效果及效益费用比的对比分析说明,宽垄沟灌模式在节水增产上有着与控制性交替灌溉较为相近甚至优于该处理的节水增产效果,而与调亏灌溉有着较大的差异性,说明如果利用宽垄沟灌作为一种新的水分亏缺灌溉模式,作为一种“时空调亏”灌溉模式,其“空间上”的水分调亏影响优于“时间上”的影响。宽垄沟灌技术的初步提出,可以作为大田作物在考虑作物生育期和根系层供水交互作用的时空亏缺模式,但充分挖掘大田作物高效用水潜力与构建其高效用水的时空亏缺调控灌溉新理论试验研究尚少、尚浅,其理论研究不够深入和完善,有必要进行进一步的研究探讨。