李新建，郭 攀，梁梅英，唐建军，张洪平

(1.广西壮族自治区灌溉试验中心站，广西 桂林 541105；2.广西农业灌溉排水工程技术研究中心，广西 桂林 541005；3.柳江县水利局，广西 柳州 545100)

2013-2014年全国甘蔗种植面积185.8万hm2，广西甘蔗种植面积108.5万hm2，占全国甘蔗种植面积的58.4%；在该年度制糖期全国共生产食糖1 331.8万t，其中广西共收入榨甘蔗7 073.5万t，平均每公顷产63.45 t，生产食糖855.9万t，占全国的64.3%；广西是全国糖料蔗种植的核心区域，全国糖料蔗种植向广西集中。

甘蔗是广西主要的经济作物，是多年生耐旱作物，但也是需水较多的作物，特别是从种植初期至分蘖期对水分要求尤为敏感。春旱影响甘蔗出苗率，造成缺苗断垄；秋旱影响甘蔗中后期生长，造成减产、减收，因此干旱缺水是制约甘蔗生产主要限制因素[1]。因甘蔗耐旱特性导致大多数种植户认为甘蔗不需要灌溉，全区糖料蔗种植面积中得到灌溉的面积不足20%，有些水量充分的区域采用漫灌方式灌溉，造成水资源浪费。为了改善甘蔗灌溉条件，提高甘蔗单产，增强甘蔗国际竞争力，广西大力推进甘蔗高效节水灌溉建设。本文通过桂南、桂中、桂北3个主要蔗区开展滴灌灌水方式下糖料蔗大田补充灌溉试验，分析确定广西不同代表区域糖料蔗滴灌节水型灌溉制度，为糖料蔗高效节水工程设计和管理提供相应的参考。

1 试验区概况与处理设计

1.1 试验区概况

广西地处低纬度，属于亚热带季风气候区，南部地区则偏向热带季风气候区，多年平均降雨量为1 070 mm，但是时空分布不均，东部特别是沿海地区降雨丰富，西部地区偏少，春夏雨量较多，秋冬季则降雨偏少，时常发生秋冬连旱，甚至是秋冬春连旱。

本次试验选择的代表试验区分别在崇左市江州区和扶绥县、柳州市柳江县和鹿寨县、北海市合浦县、来宾市武宣县共6个县，以柳江和鹿寨试验站数据代表桂北区糖料蔗种植情况，江州和扶绥代表桂中西部地区，武宣代表桂中东部地区，合浦代表桂南区。

1.2 处理设计

试验在小区中开展，每个小区长50 m，宽10 m，面积0.75 hm2。灌溉试验处理见表1。试验共设计19个处理，每个处理3次重复。

表1 试验处理设计Tab.1 Design of drip irrigation experiment

注：每次灌溉时间视生育期内天气状况及土壤墒情而定，但需要完成灌溉次数及灌溉定额。

处理设计根据灌水次数、灌水时期(生育期)和灌溉定额的不同搭配，共分为3种模式。一是固定灌水次数和灌水时期，采用不同的灌溉定额。根据糖料蔗种植区多年水文气象条件，初步拟定总灌水次数为13次，分别为幼苗期3次、分蘖期3次、伸长期5次、成熟期2次，灌溉定额分别设置2 250、3 750、5 250 m3/hm2；二是固定灌溉定额，改变某个生育期的灌水次数并固定其他3个生育期的灌水次数；三是固定全生育期灌水次数和灌溉定额，改变幼苗期和成熟期的灌水次数。同一灌溉处理下，各生育期之间的灌水定额相同。

对照组与试验组采取相同的农艺处理措施[2]，以糖料蔗公顷产量为评价标准，根据上述试验处理结果，选取广西各个分区适宜的灌溉制度。

2 数据分析方法

作为天然降雨的补充灌溉，本次滴灌试验的灌水时间受到一次降雨有效利用量的影响。有效降雨量与次降雨量有关[3]，计算公式为：

Pθ=αP

(1)

式中：Pθ为次有效降雨量，mm；P为次降雨量，mm；α为降雨有效利用系数。

次降雨小于50 mm时，α=1.0；次降雨为50～150 mm时，α=0.80～0.75；次降雨大于150 mm时，α=0.70。灌水定额确定方法如下：

m=667γsoil/γwaterH(θmax-θmin)fw

(2)

式中：m为滴灌灌水定额；γsoil为土壤密度；γwater为水的密度；H为计划湿润层深度；θmax为土壤适宜含水率上限；θmin为土壤适宜含水率下限；fw为不同灌溉方式的灌溉湿润比，滴灌时取0.35。

根据实际观测，有关参数见表2及表3。

表2 糖料蔗生育期计划湿润层深度与适宜含水率Tab.2 Planned moisture layer depth and suitable moisturecontent among growing period of sugarcane

注：适宜土壤含水率以占田间持水率的百分比计。

表3 广西蔗区主要土壤容重和田间持水率Tab.3 Soil bulk density and field capacity inGuangxi sugarcane plant area

注：田间持水率以占土壤重量的百分比计。

通过比较不同灌溉处理下的糖料蔗产量及相应的灌溉定额和灌水次数，选择最佳的灌溉制度。

3 结果与分析

3.1 不同试验处理下糖料蔗产量

以桂北鹿寨试验站、桂中扶绥试验站、桂南合浦试验站结果为例，分析不同处理下的产量变化情况，试验结果见表4。

表4 不同灌溉制度下的糖料蔗产量Tab.4 Crop yield under different irrigation system

从表4中可见，灌溉试验处理1的糖料蔗产量最高，此时的灌溉定额为2 250 m3/hm2，从表4中可以看出，过高的灌溉定额并不完全有利于糖料蔗产量的提高，同时，灌水次数过少(如处理10)或过多(如处理6和处理15)都会导致产量的严重降低。节水灌溉条件下的糖料蔗产量比无灌溉时增产60%至90%，增产效果明显。

3.2 不同分区糖料蔗适宜灌溉制度分析

利用6个站点3 a试验数据率定的最佳灌溉定额和灌溉制度，得到全生育期不同时段的作物系数，结合广西全区多年气象资料，根据水量平衡法计算得到广西不同糖料蔗种植区滴灌灌水方式下的多年净灌溉定额，滴灌方式下田间水利用系数为0.9，计算得到田间毛灌水定额和毛灌溉定额，如表5和表6所示。

由表5可见，糖料蔗灌水定额的大小排序分别为桂北区、桂中区、桂南区，这主要是由于桂北区土壤密度较大同时田间持水率也偏高，桂南地区土壤容重虽然最高，但是其田间持水率却也最低，导致了灌水定额桂北区高于桂南区。

表5 滴灌方式下广西不同分区灌水定额 m3/hm2

表6 滴灌方式下广西不同分区灌水次数Tab.6 Irrigation frequency under drip irrigation method in Guangxi

由表6可见，在相同的糖料蔗灌溉保证率下，糖料蔗全生育期内，桂北地区的灌溉定额最高，其次为桂中地区，桂南地区的灌溉定额最小。随着灌溉保证率的提高，灌水次数和灌溉定额都随之增加。伸长期作为糖料蔗快速生长的时期，对水分需求强烈，同时也处在生育期内水面蒸发量最大的时期，因此其灌水次数也最多；幼苗期和分蘖期虽然对水分亏缺十分敏感，但此时作物蒸发蒸腾量较小，天然降雨也较为丰富，所需要的灌水次数也随之降低；糖料蔗成熟期是糖分累积的关键时期，此时较低的田间含水率有利于糖料蔗糖分的累积和品质的提高，偏少的灌溉次数十分符合其工艺成熟的要求。

4 结 语

桂北地区的糖料蔗灌溉定额高于桂中地区高于桂南地区，50%保证率下桂南、桂中、桂北的糖料蔗灌溉定额分别为1 340、1 568、1 645 m3/hm2；75%保证率下桂南、桂中、桂北的糖料蔗灌溉定额分别为1 523、1 846、2 052 m3/hm2；90%保证率下桂南、桂中、桂北的糖料蔗灌溉定额分别为1 777、2 003、2 193 m3/hm2。

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[1] 彭世彰,徐俊增.农业高效节水灌溉理论与模式[M].北京：科学出版社,2009.

[2] 谭宏伟,周柳强,谢如林,等.蔗区降雨分布与甘蔗需水及加肥灌溉效应[J].西南农业学报，2008,21(5):1 381-1 384.

[3] 王春泽,乔光建.河北省降水特性与农业需水耦合关系分析[J].南水北调与水利科技，2008,(6):90-93.

[4] 刘宗强,李就好,姚彥欣,等.调亏灌溉条件下甘蔗耗水规律试验研究[J].水资源与水工程学报,2011,22(4):173-175.