第1章 膜下滴灌典型作物需水规律及土壤环境效应研究
2012～2014年在临河九庄试验站开展了膜下滴灌典型作物需水规律试验研究，2015～2016年在乌拉特前旗长胜试验站开展了膜下滴灌典型作物需水规律试验研究，基于田间试验，运用水量平衡法计算了作物生育期内耗水规律，结合Penman-Monteith法计算参考作物需水量，计算得出典型作物各生育期内的作物系数。
1.1 非盐碱地不同灌水下限典型作物（葵花、玉米）需水规律
1.1.1 试验设计与方法
1.试验设计
（1）试验所用滴灌带均为大禹节水公司和上海华维节水公司生产的内镶贴片式滴灌带，滴头间距为300mm，滴头流量1.68L/h，滴灌带管径为16mm。
（2）供试作物。
①供试作物玉米品种是内单314。采用现行的一膜两行的种植模式，行距为60cm，株距20cm，亩株数约5400株。传统施肥模式：底肥磷酸二铵600kg/hm2、钾肥0kg/hm2，后期随**水追肥尿素600kg/hm2，随第二水追肥尿素300kg/hm2。膜下滴灌模式：底肥用二铵600kg/hm2，后期随滴灌追尿素600kg/hm2、钾肥90kg/hm2。
②供试作物葵花品种是9009。在种植模式因素中，采用现行的一膜两行的种植模式，行距为60cm，株距40cm，密度为2700株。播种、施基肥、覆膜、铺滴灌带一次性完成。传统种植施肥模式：底肥为磷酸二铵190kg/hm2，钾肥采用农用硝酸钾0kg/hm2，尿素525kg/hm2。水肥一体化种植：底肥仅仅采用二铵190kg/hm2，硝酸钾150kg/hm2，尿素150kg/hm2随水进行追施。
③灌水下限设置。膜下滴灌灌溉制度采用张力计控制，灌水下限分别设为–10kPa、–20kPa、–30kPa、–40kPa、–50kPa。张力计埋置于滴灌毛管滴头正下方20cm处（表1-1）。
表1-1 灌溉制度试验设计
注：常规种植灌水时间根据渠道来水时间确定。
2.试验方法
（1）气象资料观测。在作物生育期间，使用自动气象站同步记录试验区的降水量、气温、光合有效辐射、风速等气象数据（精确到日）。
（2）土壤水分含量的测定。在作物各生育时期（包括播种前），每隔10cm土层用TDR水分测定仪（第二重复小区）或土钻取土（**、三重复小区）动态监测1.5m土体内的土壤含水量。每5天测量1次，并且在灌水前、灌水后及降水后加测。
（3）土壤温度的测定。作物生育期内：每5天用Diviner2000-TDR水分监测仪测量1次0～100cm土体内每隔10cm的土壤含水量，并且在灌水前、灌水后及降水后加测。土壤温度采用地埋式8通路温度记录仪（YM-04）实时观测，温度计埋设位置分别为膜内滴头正下方和膜外（即指两地膜之间裸地正中间位置），具体埋设示意图如图1-1所示。地温仪每1h记录一次地温，土壤温度记录仪精度为±0.02℃，温度分辨率为0.05℃。
图1-1 温度记录仪埋设示意图
（4）地下水位观测。利用试验区附近的地下水观测井，观测地下水位的变化，每5日一观测。
（5）作物形态生理指标的测定。出苗后，在各试验小区，每个生育期测试一次作物的株高、茎粗和叶面积。
1.1.2 结果与分析
1.非盐碱地不同水文年膜下滴灌灌溉制度
（1）灌溉试验区水文年型分析及代表性评价。本次分析采用频率法对临河区1957～2014年共58年水文年型进行计算分析，计算结果见表1-2。
表1-2 水文年型分析表
由计算结果可知，试验区从1957～2014年年内降水常变，频率为25%丰水年出现在1990年，降水量为163.2mm；其最大降水出现在1967年，频率为1.69%，降水量为228.2mm，较25%丰水年大65mm；2012年试验区降水量为152.4mm，频率为32.20%，较25%丰水年小11mm，重现期为3.8年，可视为丰水年；频率为50%平水年为1985年，降水量为128.3mm，2013年试验区降水量为106.9mm，频率为64.41%，较50%平水年小22mm，重现期为3.4年，可视为平水年；频率为75%枯水年为1963年，降水量为101.9mm；特枯年为2011年，降水量仅为50mm，不足频率为25%丰水年的21.9%。其频率曲线见图1-2，2014年降水量为65.4mm，频率为93%，为枯水年，重现期为16年。
图1-2 临河市多年降水频率曲线图
由上述分析可知，试验区多年降水量均值为132.5mm，重现期为1年，2012～2014年分别代表了试验区的丰水年、平水年及枯水年。研究获得作物需水规律及灌溉制度，基本可代表本地区不同水文年型作物需水规律及灌溉制度。
（2）不同水文年膜下滴灌灌水量分析。在降水量稀少、年蒸发量高达2300mm的极为干旱的内蒙古河套灌区，农业灌溉显得非常重要。表1-3和表1-4分别统计了2012～2014年生育期内葵花和2013～2014年生育期内玉米灌水情况。从表1-3和表1-4可以看出，不同土壤基质势下，作物灌水量有较明显的差异，土壤基质势与灌水量并非线性变化，而呈现指数变化趋势，即土壤基质势每下降10kPa灌水量呈差值减小，同一基质势下不同水文年，灌水量随水文年型变化。丰水年较枯水年少灌水两次即45mm，较平水年少灌水一次即22.5mm。在同一作物生长阶段，受气候、降水影响，同一基质势下，不同水文年灌水量差异较大。
表1-3 2012～2014年生育期内葵花灌水情况
表1-4 2013～2014年生育期内玉米灌水情况
（3）不同灌水量处理对作物生长的影响。图1-3～图1-5分别为2012年不同灌水量处理与葵花株高、茎粗、叶面积的关系图，图1-6为2013年不同灌水量处理与玉米株高的关系图。
图1-3 不同灌水量处理与葵花株高关系 图1-4 不同灌水量处理与葵花茎粗关系
图1-5 不同灌水量处理与葵花叶面积关系图 图1-6 不同灌水量处理与玉米株高关系
从图1-3～图1-5不同灌水处理对葵花形态指标影响的变化来看，株高、茎粗、叶面积全生育期呈先增大后减小的趋势。灌浆期株高、茎粗与叶面积均基本达到最大值，不同灌水量对葵花株高、茎粗、叶面积均有显著的影响，但变化规律各异。具体表现为，株高–30kPa>–20kPa>–40kPa>–10kPa>CK>–50kPa，茎粗–20kPa>–10kPa>–30kPa>CK>–40kPa>–50kPa，叶面积CK>–30kPa>–40kPa>–20kPa>–10kPa>–50kPa。
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