玉米膜下滴灌節(jié)水技術(shù)研究

1發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的意義武威市位于河西走廊東端的石羊河流域，是一個缺水、缺水的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全依賴于灌溉。如果沒有灌溉，就沒有農(nóng)業(yè)。人均耕地面積為2203畝，分別是全國的1.3%和1.8%，人均耕地面積為700畝，是全省的1.2%和全國的1.3%。水資源嚴(yán)重不足是制約本地區(qū)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素。可用水資源量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會發(fā)展對水資源的需求量。為保持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展而大量超采地下水的行為,導(dǎo)致地下水位急劇下降,植被退化,土地沙漠化,生態(tài)環(huán)境惡化,沙塵天氣日益增多。因此,在本地區(qū)大力推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù),發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟,對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人與自然的和諧共存具有十分重大的意義。武威市的農(nóng)作物以春小麥和玉米為主,玉米的播種面積約為種植面積的1/3。20世紀(jì)90年代初,武威市開始推廣玉米覆膜種植技術(shù),由于玉米覆膜技術(shù)增產(chǎn)效益明顯,目前除春小麥-玉米帶田以外,在單種玉米上已全面普及。2不同栽植方式玉米2001~2003年,武威市水利局與西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與工程建筑學(xué)院在民勤縣小壩口灌溉試驗站和武威市中心灌溉試驗站承擔(dān)完成的省、市水利重點科研項目《沙漠綠洲區(qū)膜下滴灌條件下作物節(jié)水機理和需水規(guī)律試驗研究》成果表明,玉米膜下滴灌技術(shù)與常規(guī)灌溉技術(shù)比較,可節(jié)水35%~50%,增產(chǎn)12%以上。膜下滴灌玉米試驗地秋冬儲水灌水定額為120~140m3/畝,播前補墑安種水灌水定額為60~80m3/畝,全生育期灌溉定額干旱年份為180m3/畝、濕潤年份為200m3/畝,各次灌水定額均為20m3/畝。栽培與滴灌布置形式為一膜一管三行式和一膜一管四行式兩種。一膜一管三行式的薄膜覆蓋寬度為90cm,空行寬度為60cm,滴灌管間距150cm,滴頭間距30cm,選用100cm幅寬地膜,玉米點種行距30cm,株距24cm,保苗密度為5000株/畝;一膜一管四行式的薄膜覆蓋寬度為120cm,空行寬度為60cm,滴灌管間距180cm,滴頭間距30cm,選用140cm幅寬地膜,玉米點種行距30cm,株距27cm,保苗密度為5000株/畝。播前施基肥硫酸鉀5kg/畝,過磷酸鈣150kg/畝,尿素25kg/畝,硫酸鋅200g/畝。在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期利用滴灌設(shè)備隨水分別追施尿素15、10、10kg/畝。玉米參試品種為當(dāng)?shù)厝罕娖毡榉N植的“武禾三號”和“金穗2002”。在相同灌水定額情況下,一管三行較一管四行各項生理指標(biāo)都高,產(chǎn)量也高7.37%。2003年,在180m3/畝相同灌溉定額下,一管三行式膜下滴灌玉米的產(chǎn)量為987.75kg/畝、總耗水量為326.45m3/畝、耗水模數(shù)為0.330m3/kg、水分生產(chǎn)率為3.03kg/m3,常規(guī)畦灌條件下玉米對照田的產(chǎn)量為839.33kg/畝、總耗水量為290.79m3/畝、耗水模數(shù)為0.346m3/kg、水分生產(chǎn)率為2.89kg/m3,畝增產(chǎn)148.42kg,增產(chǎn)17.7%。3膜下灌注栽培2005年,武威市水利技術(shù)推廣中心在武威市精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范園推廣玉米膜下滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)成果。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范園位于武市涼州區(qū)東河鄉(xiāng)王景寨村,該區(qū)域?qū)衮v格里沙漠邊緣純井灌區(qū),地理位置為東經(jīng)102°50′50″,北緯37°52′20″,海拔1581m,屬典型的內(nèi)陸性荒漠生態(tài)區(qū),西北風(fēng)發(fā)生頻率高,生育期內(nèi)多年平均降水量164.4mm。土壤質(zhì)地屬灰鈣質(zhì)輕砂壤土,土壤肥力較低,田間持水率20%,地下水埋深30m。推廣區(qū)條田規(guī)格整齊,東西向布置,條田南北向?qū)?0m,東西向長200m。前茬為甘草地,在本年度4月上旬甘草起苗后,隨即進(jìn)行播種前深耕耙耱,4月10日澆灌播前安種水100m3/畝,施基肥磷二銨25kg/畝、尿素5kg、鉀肥5kg/畝、鋅肥2kg/畝。噴施地樂胺200倍液防治雜草。4月19日鋪設(shè)毛管、地膜,鋪膜提升地溫3d后,于4月23日人工點播,品種為“豫玉”。由于一膜四行播種方式為當(dāng)?shù)厝罕姷牧?xí)慣種植方式,故采用一膜二管四行式種植方式,行向為南北向,滴灌管滴頭間距50cm,滴頭流量2.3L/h,薄膜幅寬140cm,覆膜寬度120cm,空行寬度60cm。行株距30cm×30cm,點種密度5000株/畝,出苗后實測保苗密度為4320株/畝。在灌第一水時(6月14日)用點播器人工點施尿素30kg/畝,生育期噴施“殺螨3分鐘”2次。生育期灌溉情況見表1,全生育期灌溉定額為194m3/畝。從4月23日播種至9月20日成熟收獲,全生育期152從整個生長期看,膜下滴灌玉米生育期各項生理指標(biāo)均優(yōu)常規(guī)灌溉的大田玉米。膜下滴灌推廣田樣本室內(nèi)考種結(jié)果值為1194.6kg/畝,實際測產(chǎn)結(jié)果均值為937.9kg/畝。當(dāng)常規(guī)灌溉的玉米畝產(chǎn)為750~800kg/畝,膜下滴灌玉米比規(guī)灌溉玉米實測增產(chǎn)量為187.9~137.9kg/畝之間,增產(chǎn)17.2%~25.0%;常規(guī)灌溉大田作物生育期灌水定額在300~4m3/畝之間,膜下滴灌作物生育期灌溉定額在180~200m3/之間,膜下滴灌技術(shù)較常規(guī)灌溉的節(jié)水率為40%~50%。由可見,玉米膜下滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)具有顯著的節(jié)水與增產(chǎn)益,能夠顯著提高水資源的生產(chǎn)效率,是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和水資可持續(xù)發(fā)展的實用技術(shù)。2006年,繼續(xù)在上述推廣區(qū)推廣玉米膜下滴灌技術(shù),仍采用一膜二管四行種植模式,前茬作物為玉米,秋收后沒有翻地,也沒有澆秋冬泡地水,本年度在春播前深翻耙耱,沒有進(jìn)行播前補墑灌溉。在鋪膜點種后畝均滴灌出苗水30m3,目前正值玉米苗期階段,但幼苗長勢明顯優(yōu)于常規(guī)灌溉的地膜大田玉米。因此,可以初步斷定,采用玉米膜下滴灌技術(shù),可以不進(jìn)行秋冬儲水灌溉,也可以不進(jìn)行春季補墑灌溉,在玉米點種后滴灌30~40m3/畝的出苗水是可以的?？梢哉业阶糇C,在隴東干旱山區(qū),春旱年份,農(nóng)民采用戳孔點澆點播的方式種植薄膜玉米,也能獲得較好的收成。如此,少澆一個秋冬泡地水或春季補墑灌溉水,畝均可節(jié)水100m3左右,使膜下滴灌技術(shù)的節(jié)水效果變得更加顯著,畝均節(jié)水200m3是可以實現(xiàn)的。武威市的地膜玉米種植面積60~80萬畝,畝均節(jié)水200m3,總節(jié)水量可達(dá)1.2億~1.6億m3,這對水資源的可持續(xù)利用和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展是一個重大的貢獻(xiàn)。4玉米膜下灌溉的經(jīng)濟效益分析在推廣工作中,之所以采用一膜二管四行種植灌溉方式,是為了節(jié)約開支,挪用了其它項目上剩余的滴灌管材料,在正常的情況下宜采用一膜一管三行種植灌溉方式。采用一膜一管三行種植灌溉方式,畝均需滴灌管450~500m,需輸水管20~25m,加上各種配件,畝均投資600~800元。這些設(shè)備材料可以使用5~10a,年分?jǐn)傎M用120~160元/畝。采用膜下滴灌技術(shù)后的畝均增產(chǎn)值按150元計,增產(chǎn)值與設(shè)備材料投資年分?jǐn)傎M用大體相抵。玉米膜下滴灌的效益主要體現(xiàn)在節(jié)水方面,玉米膜下節(jié)水灌溉技術(shù)效益的大小,關(guān)鍵在于節(jié)約的水的價值的大小。對于一個嚴(yán)重缺水的地區(qū)而言,如何定位水資源的價值是很重要的。包括出苗水在內(nèi),玉米膜下滴灌的灌溉定額按220m3/畝計,產(chǎn)量按987.75kg/畝計,則水資源的生產(chǎn)效率為4.5kg/m3,玉米單價按0.8元/kg計,則單方水資源的產(chǎn)值為3.6元/m3,水資源效益分?jǐn)傁禂?shù)按0.5取值,