運(yùn)城盆地湖區(qū)灌區(qū)旱地冬小麥灌溉制度研究

湖區(qū)灌流位于山西省運(yùn)城盆地西南端。灌溉面積為234.2公里，農(nóng)業(yè)人口為6000.9萬(wàn)人，耕地為158.8萬(wàn)hm。近年來(lái)由于地面水減少,每年實(shí)際泡地播種面積約1.1萬(wàn)hm2,作物出苗后無(wú)河水灌溉。70年代初開(kāi)始大量開(kāi)采地下咸水灌溉農(nóng)作物,地下水帶入農(nóng)田的鹽分造成土壤次生鹽漬化,使農(nóng)作物由最初的增產(chǎn)變?yōu)闇p產(chǎn),且問(wèn)題日趨嚴(yán)重。70年代末,湖區(qū)下游礦化度7g/L以上的井水停止灌溉,調(diào)節(jié)部分河水解決生長(zhǎng)期一次灌水,保證一定產(chǎn)量,但因水量有限,每年只能灌溉0.4萬(wàn)hm2,灌區(qū)內(nèi)礦化度小于7g/L的咸水仍要繼續(xù)用于灌溉。利用咸水灌溉,灌溉定額太小,不能滿足作物需水要求;灌溉定額太大,帶入田間的鹽分又將造成土壤的次生鹽漬化。因此,有必要研究在不同咸水灌溉條件下土壤鹽分變化規(guī)律及對(duì)產(chǎn)量的影響,從而確定適宜的咸水灌溉制度。1試驗(yàn)區(qū)分類(lèi)及各類(lèi)型區(qū)分布湖區(qū)灌區(qū)水土條件復(fù)雜,灌區(qū)地下水水質(zhì)及土壤含鹽量差異較大,形成不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,需因水、因地制宜采取不同措施,指導(dǎo)生產(chǎn),以此劃分為三個(gè)類(lèi)型區(qū)。試驗(yàn)區(qū)基本情況見(jiàn)表1,各類(lèi)型區(qū)分布情況見(jiàn)圖1。近年來(lái),由于地下水的大量開(kāi)采,灌區(qū)內(nèi)地下水位埋深普遍在6.0m以下,蒸發(fā)濃縮作用微弱,土壤積鹽過(guò)程主要是咸水灌溉淋濾作用的結(jié)果。2土壤鹽分含量測(cè)定依據(jù)湖區(qū)水土條件及生產(chǎn)水平,在每種類(lèi)型區(qū)分別定點(diǎn)試驗(yàn)(試驗(yàn)選點(diǎn)如表2),各試驗(yàn)地塊面積約0.12hm2。試驗(yàn)從1993年3月開(kāi)始,到1996年7月結(jié)束。試驗(yàn)地前一年小麥?zhǔn)蘸缶锤?儲(chǔ)灌前施農(nóng)家肥60～90m3/hm2,儲(chǔ)灌后結(jié)合犁地施底肥碳酸氫銨300～375kg/hm2,苗期灌第一水時(shí)施硝酸銨150～225kg/hm2。試驗(yàn)小麥品種為“墨巴六六”,播種量300～375kg/hm2。試驗(yàn)地采用小畦(3×50m)灌水,灌溉制度依當(dāng)?shù)亓?xí)慣,每年早春用河水儲(chǔ)灌安種,作物生長(zhǎng)期井水灌溉,灌溉制度見(jiàn)表2。每年播種前河水儲(chǔ)水灌溉前后測(cè)定土壤含鹽量,分析儲(chǔ)灌洗鹽效果。小麥?zhǔn)崭詈笤俅螠y(cè)定土壤含鹽量并取樣化驗(yàn),研究井水灌溉后全年鹽分變化情況。土壤含鹽量采用DDS-IIA型電導(dǎo)儀測(cè)定,實(shí)際采樣深度為5、10、20、40、60cm五層。3結(jié)果和分析3.1土壤鹽分的變化3.1.1土壤含鹽率四個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)每年三月份用河水(礦化度小于1.0g/L)泡地儲(chǔ)水灌溉,儲(chǔ)水灌溉后各點(diǎn)四年資料(0～60cm)均屬脫鹽(見(jiàn)圖2)。K1點(diǎn)土壤脫鹽率24.5%～33.6%,儲(chǔ)灌后土壤含鹽率0.161%～0.197%;K2點(diǎn)土壤脫鹽率27.8%～32.6%,儲(chǔ)灌后土壤含鹽率0.362%～0.464%;K3點(diǎn)土壤脫鹽率28.1%～31.4%,儲(chǔ)灌后土壤含鹽率0.482%～0.553%;K4點(diǎn)土壤脫鹽率20.7%～30.1%,儲(chǔ)灌后土壤含鹽率0.512%～0.578%。根據(jù)播種出苗情況觀察與土壤鹽分對(duì)照,儲(chǔ)水灌溉后0～60cm土壤含鹽率小于0.60%,均可保證小麥正常出苗生長(zhǎng)。3.1.2小麥?zhǔn)湛s后土壤含鹽率試驗(yàn)點(diǎn)播前經(jīng)河水儲(chǔ)水灌溉而脫鹽,又經(jīng)作物生長(zhǎng)期井水灌溉而輸入鹽分(0～60cm),形成土壤鹽分變化的一個(gè)年度周期(見(jiàn)圖2)。從儲(chǔ)水灌溉前與小麥?zhǔn)崭詈笸寥利}分年度變化來(lái)看:K1點(diǎn)1993～1995年土壤脫鹽率9.9%～11.2%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.207%～0.235%;1996年土壤積鹽率4.9%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.258%。K2點(diǎn)1993年和1995年土壤積鹽率4.5%～14.2%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.561%～0.619%;1994年和1996年土壤脫鹽率14.6%～20.2%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.51%～0.513%。K3點(diǎn)1993年土壤積鹽率6.6%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.744%;1994～1995年土壤脫鹽率11.8%～34.7%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.461%～0.678%。K4點(diǎn)1994年土壤積鹽率2.1%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.746%;1995～1996年土壤脫鹽率14%～24.8%,小麥?zhǔn)崭詈笸寥篮}率0.533%～0.578%。3.1.3鹽積鹽分布由圖3可知,儲(chǔ)灌前土壤含鹽率(0～60cm)多年呈波動(dòng)狀態(tài),無(wú)明顯積鹽趨勢(shì)。土壤含鹽率波動(dòng)范圍,K1點(diǎn)為0.233%～0.261%,K2點(diǎn)為0.537%～0.643%,K3點(diǎn)為0.698%～0.769%,K4點(diǎn)為0.729%～0.762%,土壤次生鹽漬化得到緩解。3.2灌溉對(duì)小麥產(chǎn)量的影響冬小麥產(chǎn)量與咸水灌溉制度及生長(zhǎng)期土壤含鹽率有關(guān)。冬小麥產(chǎn)量逐年變化見(jiàn)圖4。K1點(diǎn)1993～1996年苗期灌井水2～5次,冬小麥產(chǎn)量逐年增長(zhǎng),分別為3264.8、3852.8、4200.0和4217.0kg/hm2。1994年比1993年增產(chǎn)18.0%;1995年比1994年增產(chǎn)9.0%;1996年灌井水5次,小麥?zhǔn)崭詈笸寥婪e鹽,影響作物生長(zhǎng),冬小麥產(chǎn)量?jī)H比1995年增長(zhǎng)0.4%。從經(jīng)濟(jì)效益和土壤鹽分積累對(duì)比分析,K1點(diǎn)苗期井水灌溉次數(shù)以4次最佳,灌水定額975m3/hm2。K2點(diǎn)1993年和1995年苗期灌井水4次和3次,冬小麥產(chǎn)量分別為2747.8和2986.5kg/hm2,1995年比1993年增產(chǎn)8.7%;1994年和1996年苗期灌河水1次,井水2次,糧食產(chǎn)量分別為3101.3和3117.0kg/hm2,比1993年分別增產(chǎn)12.9%和13.4%,比1995年分別增產(chǎn)3.7%和4.4%。因此,K2點(diǎn)苗期井水灌溉次數(shù)以2～3次為宜,灌水定額為900m3/hm2,隔年有1次河水灌溉兼壓鹽,灌水定額為1200m3/hm2。實(shí)行咸、淡輪灌制度,減輕土壤積鹽。K3點(diǎn)1993年苗期灌井水2次,冬小麥產(chǎn)量2142.3kg/hm2;1994年和1995年苗期灌河水1次和2次,井水1次,冬小麥產(chǎn)量分別為2409.0和2900.3kg/hm2,比1993年分別增產(chǎn)12.5%和35.4%,1995年比1994年增產(chǎn)20.4%。因此,K3點(diǎn)苗期井水灌溉以1次為宜,灌水定額為825m3/hm2。每年增加1～2次河水灌溉兼壓鹽,灌水定額為1500m3/hm2。K4點(diǎn)1994年苗期灌河水1次,井水1次,冬小麥產(chǎn)量為2060.5kg/hm2;1995年和1996年僅灌河水1次和2次,冬小麥產(chǎn)量為2209.5和2593.3kg/hm2,比1994年分別增長(zhǎng)7.2%和25.9%,1996年比1995年增長(zhǎng)17.4%。K4點(diǎn)0～60cm土層因有20cm厚粘土夾層,土壤透水性差,不利于水溶性的鹽分淋洗下滲,因此,不能利用高礦化度的咸水灌溉,每年苗期可配給1～2次河水灌溉兼壓鹽,灌水定額為1500m3/hm2,可保證一定產(chǎn)量。從當(dāng)?shù)亟鼛啄晗趟喔鹊膶?shí)踐來(lái)看(見(jiàn)表3):若咸水灌溉定額和咸灌試驗(yàn)結(jié)果相符,則既可基本滿足小麥對(duì)土壤水分的需求,又不致因灌水帶入田間的鹽分過(guò)多,使小麥生長(zhǎng)受到抑制,可得到較好的收成;若咸水灌溉定額低于或高于咸灌試驗(yàn)結(jié)果,則不是受干旱影響,就是受鹽害的影響,使小麥產(chǎn)量降低。4改善農(nóng)田灌草地及其灌溉方式1)利用咸水(小于7g/L)灌溉的關(guān)鍵是每年播前灌1次較大定額(2700～3600m3/hm2)的河水儲(chǔ)灌壓鹽,使0～60cm土層脫鹽20.7%～33.6%,土壤含鹽率維持在0.60%以下,以保證小麥正常出苗生長(zhǎng)。因此改進(jìn)儲(chǔ)水灌溉的用水管理,認(rèn)真耕翻和平整土地,提高灌水技術(shù)和質(zhì)量,發(fā)揮儲(chǔ)灌壓鹽效果是利用咸水灌溉的基礎(chǔ)。2)小麥生長(zhǎng)期利用咸水灌溉在土地平整、灌水均勻的條件下,井水灌溉定額應(yīng)在825～975m3/hm2。Ⅰ類(lèi)地區(qū)灌水次數(shù)以4次為宜;Ⅱ類(lèi)地區(qū)除井灌2～