齐瑾辉

(新疆维吾尔自治区土地开发整理建设管理局， 新疆 乌鲁木齐　830002)



冷凉地区滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应研究

齐瑾辉

(新疆维吾尔自治区土地开发整理建设管理局， 新疆 乌鲁木齐830002)

【摘要】在北疆冷凉地区开展了滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应试验。结果表明：油葵主要根系分布区域深30cm左右，灌溉水分下渗到50cm以下后只有少量被油葵根系吸收利用，适时适量的灌溉对提高油葵抗性和长期生长能力有利。滴灌灌水对土壤有一定的增温作用，在灌水结束后数小时内使10～70cm土层土壤温度稳定在20～25℃之间，有利于主要根系的生长和吸收； 而灌水结束后3～5d内，表层土壤温度显著降低，对油葵主要根系有一定的“冲击作用”。合理安排滴灌灌水周期，适当结合覆盖技术，可以达到提高冷凉地区油葵灌水质量的目的。

【关键词】冷凉地区； 土壤； 水分运移； 温度

北疆地区全年日照2500～3500h，太阳辐射总量5000～6500MJ/m2，丰富的光热资源十分有利于经济作物的生长。然而，北疆也是典型的干旱冷凉地区，独特的气候和水土条件在一定程度上限制了该区农业生产的发展。近年来，由于滴灌技术的快速发展，使种植者能够借助管道系统使灌溉水以滴状均匀、定时、定量地浸润作物根系发育区，最大限度地降低了土壤水分蒸发和浪费，显著提高了水分利用率。同时，滴灌与覆膜技术的有效结合，在调节农田土壤水分运移和热量传递方面发挥着极大的作用[1-2]。

油葵由于生长期短、含油率高、适应性强、经济效益显著等优点，在新疆地区广泛种植，尤其在配合滴灌灌水的条件下，还可以实现节水和增产的双重功效。目前国内关于冷凉地区油葵滴灌灌水过程土壤水分运移规律及温度效应的研究并不多[3-5]，导致该区油葵滴灌缺乏依据，灌水粗放，水分利用效率偏低，滴灌效果不佳。本文基于EM50R土壤水分数据采集系统，研究确定冷凉地区油葵滴灌灌水历程土壤水分运移规律及土壤温度效应，以期为该区油葵生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验田概况

试验田土壤为砂质壤土，0～100cm土层深度平均干容重1.38g/cm3，田间持水率36.2%(体积含水率)，地下水埋深23～28m。供试品种为油葵S606，该品种耐低温，耐盐碱，抗倒伏，整齐度好，抗病性强，单产高，备受广大葵农的喜爱。采用等行距种植模式，行距60cm，株距30～33cm，种植密度3300～3500株/亩。滴灌带采用单翼迷宫式，管壁厚0.3mm，滴孔间距0.3m，滴头流量2.0L/h，布置方式为一管两行，灌溉水源为地下水。试验期共灌水6次，选取田间持水率的55%作为灌水下限，灌溉定额为235m3/亩。油葵的灌溉制度见表1。

1.2测定仪器及方法

试验采用EM50R土壤水分数据采集系统进行测定，选取试验田灌水均匀区域3处，每处开挖1m深剖面，并分别在10cm、30cm、50cm、70cm、90cm土层安放ECH20土壤湿度传感器、土温传感器，然后每个测坑均分层填土压实，恢复原状。从第2次灌水开始进行监测，系统能够自动回测各测点的土壤含水率和土壤温度，以3处监测点数据的均值作为最终数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1灌水过程各层土壤水分动态变化

图1绘出了滴灌灌水过程油葵局部根区各层土壤水分变化情况。从中可见，灌水开始时，由于地表的蒸发和渗漏流失，50cm和70cm处土壤水分最高，90cm处次之，10cm和30cm处土壤水分最低。灌水历时2h后，表层土壤水分显著升高，70cm和90cm土层土壤水分达最大，分别为29.8%、29.2%。灌水历时3h时，10cm土层土壤水分达到最大并趋于饱和；50cm土层土壤水分浮动不大，70cm和90cm土层土壤水分有所降低，这可能与渗漏流失有关。灌水历时4h时，各层土壤水分均浮动不大，此时50cm土层土壤水分达最大值29%，可能是由于该土层灌水之前土壤含水率较其他土层高，土壤水吸力较低，吸水过程迟于其他土层。在灌水历时5～6h中，各层土壤水分变化均不显著，50cm、70cm和90cm土层土壤水分均有所降低，各层土壤水分趋于均衡，保持在24.5%附近，说明灌水过程中各层土壤水分在基质势和重力势作用下引起了水分重新分布。由图1也可看出，灌水主要补充的是10～30cm土层的水分亏缺，50cm～70cm土层次之，说明油葵主要根系分布区域深30cm左右，垂直方向超过70cm以后虽然有少量的根系分布，但已不是主要根系分布区域。同时，该区地下水位较低，土壤渗漏流失较明显，采用滴灌灌水方法，可以有效缓减渗漏流失，提高水资源的利用率。

2.2灌水后6h内各层土壤水分动态变化

在灌水历时6h后，继续监测6h内油葵局部根区各层土壤水分变化情况(见图2)，结果表明：6h内各层土壤水分与灌水结束时相比较波动不大，且变化稳定。与灌水之初相比，垂直方向各层土壤水分之差有明显缓减，10～30cm土层土壤水分已基本一致，10～50cm土层土壤水分由原来相差17%减少到相差4%，50～90cm土层土壤水分由原来相差6.2%减少到1.5%，说明灌水有效补给了土壤水分亏缺，特别是对油葵主要根系分布区域的土壤水分亏缺。同时由图2还可以看出，过量灌水虽然也能达到补给土壤水分亏缺的目的，但会造成70～90cm土层土壤水分的渗漏流失，且限制了油葵根系在垂直方向的生长而向水平方向上伸展，大大降低了油葵的抗旱和抗寒能力。因此，适时适量的灌溉，迫使50～70cm土层土壤水分适当降低，对提高油葵抗性和长期生长能力有利。

2.3灌水开始和结束后6h内各层土壤温度动态变化

灌水开始后和结束(6h)后各层土壤温度动态变化结果(见图3)表明：各层土壤温度在灌水开始后2h开始上升，50cm、70cm土层土壤温度呈明显的单峰曲线变化，在灌水开始后4h达到顶峰，峰值分别为28.9℃、28.7℃，之后逐步下降，这可能与灌水之初50cm 、70cm土层土壤温度较低有关，灌水开始后2h，表层灌溉水在接受太阳辐射后温度升高，并携带这些热量运移到50～70cm土层，致使该层土壤温度陡升。随着水分的向下运移，灌溉水将剩余的热量携带到90cm土层，但这部分热量大部分被50～70cm土层土壤吸收，所剩不多，致使90cm土层土壤温升不显著。由图3也可看出，灌水结束后6h内，各层土壤温度无显著变化，由表及里依次降低，但均高于灌水之初，平均增温3.4℃。50cm、70cm土层土壤温度增温显著，升高4.2℃；10cm 、30cm土层次之，增温3.1℃；90cm土层增温最低，升高2.5℃。油葵根系活跃的最佳温度为15～25℃，而滴灌灌水方式对下层土壤有一定的增温作用，尤其是对油葵主要根系分布区域(10～30cm)的土壤，在灌水结束后数小时内使10～50cm土层土壤温度维持在20～25℃之间，这有利于促进油葵根系最大限度地吸收水分及营养物质，达到灌水的理想效果。

2.4灌水后1周内各层土壤水分和温度动态变化

试验中连续7d在每天10:00测定各层土壤水分和温度，结果表明：1周内土壤水分变化显著区域局限在10～50cm土层，70～90cm土层土壤水分变化不大，土壤水分均值分别降低了2.9%和1.2%，且表层(0～30cm)土层土壤水分的降低主要集中在灌水后3d内(见图4)。灌水后7d与灌水结束时(见图1)相比，10～50cm土层土壤水分变化显著，50～90cm土层土壤水分变化不大，土壤水分均值分别降低了7.3%、3.5%。表层土壤水分的大幅度消耗直接引起表层土壤温度的陡降，10cm、30cm土层土壤温度在灌水后2d分别降低3℃、2.5℃，50cm土层土壤温度降低1.7℃，70cm、90cm土层土壤温度降幅最小，分别降低0.7℃、0.3℃。之后每天各层土壤温度均有所降低，但变化平缓(见图5)。综上分析得出：滴灌条件下表层土壤水分在灌水后3～5d内降幅显著，直接引起表层土壤温度显著降低，对该层油葵根系的生长和养分吸收不利，应合理安排滴灌灌水周期，并结合覆膜、覆草等覆盖技术[6]，以稳定表层土壤水分和温度的变化，从而提高滴灌的灌水质量。

3结论

油葵主要根系分布区域深30cm左右，该区域土壤水分消耗最大，“少浇勤浇”的滴灌灌水方法能够及时补充该区域亏缺的水分，保证油葵在需水高峰期正常生长。灌溉水分下渗到50cm以下后只有少量被油葵根系吸收利用，且由于北疆冷凉地区地下水位较低，过量的灌水会造成70～90cm土层土壤水分的渗漏流失，同时限制油葵根系在垂直方向的生长。因此，适时适量的灌溉，迫使50～70cm土层土壤水分适当降低，对提高油葵抗性和长期生长能力有利。

滴灌灌水方法对下层土壤有一定的增温作用，并在灌水结束后数小时内使10～50cm土层土壤温度维持在20～25℃之间，有利于主要根系的生长和养分吸收。由于表层土壤水分在灌水结束后3～5d内大幅度消耗，该区土壤温度显著降低，这对油葵主要根系有一定的“冲击作用”。因此，合理安排滴灌灌水周期，适当结合覆盖技术，稳定表层土壤水分和温度的变化，可以达到提高滴灌灌水质量的效果。

总之，在北疆地区油葵生产中合理应用滴灌技术，对我国西北冷凉地区油葵这一经济作物的发展具有重要意义。本试验只进行了同一灌水定额下滴灌灌水过程和灌水后土壤水分和温度变化规律的研究，不同灌溉制度和“裸覆”滴灌下土壤水分运移规律和温度效应将是今后研究的重点。

参考文献

[1]林萍.膜下滴灌的节水潜力及其发展意义[J].现代农业科技，2012(7):264-265.

[2]邵光成，蔡焕杰，吴磊，等.新疆大田膜下滴灌的发展前景[J].干旱地区农业研究，2001，19(3):122-127.

[3]李生.滴灌冬小麦麦后复播油葵节水高效灌溉试验[J].新疆农业科技，2012(1):53.

[4]葛宇，何新林，王振华，等.滴灌灌水量对复播油葵耗水特性和产量的影响[J].灌溉排水学报，2012，31(3):111-113.

[5]王振华，郑旭荣，宋常吉.滴灌对北疆复播油葵耗水和生长的影响效应[J].核农学报，2014，28(5):919-928.

[6]苏培玺,施来成.塑料薄膜滴灌带在沙地油葵节水中的应用研究[J].干旱地区农业研究，2000，18(4)：94-98.

Research on drip canopy soil moisture migration rule and temperature effect in cool area

QI Jinhui

(XinjiangUygurAutonomousRegionLandDevelopmentandConsolidationAdministration,Urumqi830002,China)

Abstract：Experiments on drip canopy soil moisture migration rule and temperature effect are implemented in Northern Xinjiang cool area. The results show that canopy main root distribution area is as deep as 30cm or so. After irrigation water is infiltrated for more than 50cm, only a small amount of water is absorbed by canopy root. Timely and proper irrigation is beneficial for improving canopy resistance and long-term growth ability. Drip irrigation has certain temperature increase role to soil. The soil temperature of 10—17cm soil layer can be stabilized between 20℃ and 25℃ within several hours after water irrigation ending, which is beneficial for growth and absorption of main roots. Soil temperature in surface layer is prominently decrease within 3—5d after water irrigation ending. It has certain ‘impact role’ on main root of canopy. Rationally arranging drip irrigation water cycle combined with covering technology can reach the purpose of improving canopy water irrigation quality in cool area.

Key words：cool area; soil; moisture migration; temperature

DOI:10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.02.019

中图分类号：S275.6

文献标志码：A

文章编号：1005- 4774(2016)02- 0066- 04