桑巴叶 陈启民 阿通古丽•买买提 王秀梅

摘要：在尉梨县香梨园试验区进行地下井式灌溉试验，研究地下井式灌溉对库尔勒香梨田间土壤水分运移及分布规律特征。结果表明：在沙土或沙壤土条件下，灌溉湿润的有效水平范围在120cm左右，在布设地下井式灌溉的毛管时，宜布设在距香梨主干120-150cm距离;利用地下井式灌溉，宜采用脉冲式灌溉（少量多次），并采取有效措施，减小竖井的渗水速率，抬升竖井管中水分入渗高度。

关键词：库尔勒香梨，井式灌溉，土壤水分

Abstract： Well type irrigation experiment is conducted in fragrant pear garden experimental area of Yuli county. The effects of underground well type irrigation on soil water movement and distribution in Korla fragrant pear field are studied.The results shows that： under the condition of sandy soil or sandy loam， the effective level of irrigation wetting is about 120cm， and the capillary of underground well type irrigation should be place 120-150cm away from the trunk of fragrant pear. In order to use underground well irrigation， pulse irrigation should be adopt， and effective measures should be taken to reduce the water infiltration rate of the shaft and raise the water infiltration height of the shaft pipe.

Key words：Korla fragrant pear， Well type irrigation， Soil moisture

新疆南疆地区拥有全国最大的内陆盆地（塔里木盆地）和最大的沙漠（塔克拉玛干沙漠），气候类型属大陆性暖温带、极端干旱沙漠性气候，多年平均降水量为17.4-42.8mm，蒸发量1125-1600mm，属内陆极端干旱荒漠区，水资源极度匮乏[1]。新疆林果产业的发展受到水资源短缺以及水资源利用效率低下等因素的制约，该矛盾在南疆地区尤为突出，加之南疆林果栽培面积较大，因此，在新疆应用先进的高效节水灌溉技术显得十分重要，同时又是新疆林果业可持续健康发展的重要保证。节水灌溉技术是一项现代化的节水增效实用技术，能够提高灌溉水的利用效率，发展和实施新型的地表滴灌、喷灌、地下滴灌、地下渗灌、涌泉灌等科学节水灌溉模式势在必行[2-4]。针对新疆沙质地较多、水资源短缺以及林果业种植产业不断壮大发展等因素，结合实际情况新提出了适合新疆林果灌溉的一种新方法—“林木井式灌溉方法”[5]研制出“林木节水灌溉用竖井管”[6]。目前国内对滴灌条件下土壤水分运移规律研究较多[7-12]，针对井式灌溉研究仅围绕井式灌溉条件下枣树林分土壤水分运移、土壤蒸发特征及枣树光合特性和茎流变化规律研究等[13-17]。本试验以库尔勒香梨作为试验对象，揭示井式灌溉条件下香梨田间土壤水分运移及分布规律特征，为后期的沙壤土条件下库尔勒香梨井式灌溉提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

尉犁县位于新疆中部，地处塔里木盆地东北缘，属典型的暖温带大陆性干旱气候，光照充足，热量丰富，四季分明。气温年较差与日较差均较大，年平均气温10.5℃，≥10℃积温4121.3℃;降水量少、蒸发量大，年平均降水量为50.7mm，蒸发量为2730.3mm;干燥度为18.4～21.5。主风向为东北向，其次是南西向，年平均风速2.3m/s，最大风速24m/s，春夏季节八级以上大风平均为15d，风沙日23.1d，浮尘天气平均达24.2d。

试验区位于巴州尉犁县汇丰园艺场，地理坐标为86°14′32″E、41°19′12″N。

1.2 研究方法

1.2.1试验设备

井式灌溉试验设备由井灌用竖井管和供水系统组成。竖井管内径10 cm、高50 cm、管壁出水孔直径3mm、出水孔间距3mm，距离竖井管顶端5cm处为密封。管体的下端固定有密封板，管體上部有管盖，并带有进水口和通气孔。

土壤含水量采用S-SMC-M005土壤湿度传感器和5通道的自动数据采集器进行动态测量。

1.2.2试验方法

试验采用井水进行地下井式灌溉，在香梨园内沿种植行方向在香梨两侧1.5m距离各布设1根毛管，毛管长50m，滴头间距1.4m，竖井管埋设在滴头下方，用挖坑机分别挖与井管规格相同的坑，将井管镶入，地表与井管相接处用手压实。

本次试验于2019年9月4日8：00开始，灌溉48h，连续监测72h内土壤水分变化。试验设4个水平距离（40cm、80cm、120cm、150cm），每个水平距离设4个土层深度（20cm、40cm、60cm、80cm），共布置16个水分探头（土壤湿度传感器）。安装探头时，开挖1m深土壤剖面，将水分探头按设计深度分别插入没有经过扰动的土壤剖面中。水分探头布置好后将土壤碾碎，分层回填，浇水压实。共设4台多通道数据采集器，每30min读取1次数据。

开挖土壤剖面时记录各层土壤结构情况，用100cm3环刀采集土样样品，采用烘干法测定容重和田间持水量。

1.2.3数据处理

试验数据采用SPSS16.0数理统计软件和Excel2016进行数据分析。

2 结果与分析

2.1地下井式灌溉滴头均匀度调查

试验地滴灌由于首部压力不足，仅0.06MPa，因此造成试验地滴头流量下降，以及流量不均匀。随机选择4条支管，每条支管选择3条毛管，分别测量毛管前段（靠近支管的部分）、毛管中段和毛管尾段3个部分的随机滴头流量。由表1可见，测量的36个滴头中，平均流量7.87 L·h-1，最大流量9.96 L·h-1，最小流量6.12 L·h-1，极差3.84 L·h-1，说明滴头流量在压力不足的情况下，流量不均。相比较而言，毛管中段变异系数最小，说明毛管中段流量较为均匀，因此，本试验在毛管中段进行，滴头流量8.10 L/h。

2.2土壤性质分析

由表2可见，试验点土壤剖面结构单一，0-100cm均为沙壤土，结构均较松散，0-100cm土壤容重为1.4218-1.4977 g·cm-3之间，田间持水量为26.58%～33.96%。说明试验点土壤结构较松散，灌溉时水分下渗较快。

2.3 灌溉前土壤含水量现状分析

对试验前土壤含水量进行統计分析，由图1可见，在灌溉前，试验点土壤含水量随着土层的加深，总体呈上升趋势，20cm土层和40cm土层含水量相近，但至60cm土层，土壤含水量大幅增加，说明采用地下井式灌溉进行灌溉时，土壤中的水分主要蕴藏在60cm以下土层;土壤含水量随着距滴头的水平距离增加呈下降趋势，靠近滴头的40cm水平距离，含水量最高，说明点水源灌溉下，水分主要聚焦在滴头附近，至150cm水平距离大幅下降，说明在砂土或砂壤土条件下，采用地下井式灌溉，一个滴头的灌溉范围在120cm左右。

2.4灌溉周期内土壤含水量变化规律

由图2可见，水平距离40cm的各层深度土壤，灌溉前土壤含水量60cm﹥80cm﹥20cm﹥40cm，开始灌溉后，各层土壤含水量均有增加，但各层开始变化的时间有所延后，各层土壤含水量明显发生变化的时间顺序为60cm（4h）﹥80cm（5h）﹥40cm（8h）﹥20cm（14h），60cm和80cm土层至灌溉27h达到较高水平后维持相对稳定，灌溉结束后，含水量开始快速下降;由各土层含水量明显变化的时间可见，60cm土层首先得到水分补充，之后向40cm和80cm土层渗透，但向80cm入渗因受重力势和土壤虹吸的共同作用下，入渗的更快（比60cm延后1h），而40cm土层仅靠土壤的虹吸作用吸取水分，需克服重力作用，水分入渗至40cm土层较慢（比60cm延后4h），20cm土层在灌溉14h后才开始明显变化，但其土壤含水量始终高于40cm，可能和20cm土层含有大量的腐殖质，更易吸附水分有关。

另外3个水平距离的各层深度土壤，灌溉前土壤含水量均呈80cm﹥60cm﹥40cm﹥20cm。开始灌溉后，80cm水平距离的60cm和80cm土层在灌溉10-13h后开始升高，80cm土层较60cm土层存在3个h的延后，40cm土层在灌溉46个h开始缓慢升高，而20cm土层在研究期内基本无变化;120cm水平距离的80cm土层土壤含水量首先升高（25h），之后60cm土层缓慢上升（40h），20cm和40cm土层基本不随灌溉发生变化;150cm水平距离的各层土壤含水量均不随灌溉发生变化。

终上所述，在4个水平距离中，仅40cm水平距离的20cm土层随着灌溉土壤含水量小幅提升，其他3个水平距离均无变化，说明采用地下井式灌溉进行灌溉，水分均在较深的土层之间传导渗透，表层土壤水分储藏较少，可以减少无效的土面蒸发，可能会降低林内空气湿度;150cm水平距离的80cm以上土层未随灌溉升高，更深层土壤也许可以获得水分侧渗的补充，但由于土层较深，很少能被香梨根系吸收利用。因此，在砂土或砂壤土条件下，灌溉湿润的有效水平范围在120cm左右。在120cm以内的3个水平距离中，仅60-80cm土层土壤水分含量有较明显的提高，说明在砂土或砂壤土条件下，利用地下井式灌溉进行灌溉，湿润的土层较深，可能是由于竖井深度为50cm，井水流入竖井时由于侧渗较快，竖井中积水较少，相当于点水源位于40cm以下，由于重力势作用，水分迅速向侧下方入渗，向上虹吸速度较慢，相当于滴灌所湿润的椭球土体下移了40cm，上层土壤水分储藏不足造成。

3 结论与讨论

（1）在沙土或沙壤土条件下，灌溉湿润的有效水平范围在120cm左右，因此，在布设地下井式灌溉的毛管时，应考虑其灌溉效果，把毛管所能有效湿润的240cm分布在香梨根系较集中的区域，毛管宜布设在距香梨主干1.2-1.5m距离。

（2）在沙土或沙壤土条件下，利用地下井式灌溉进行灌溉，由于竖井管渗水孔直径过大过多，水分很容易侧渗进入土壤，而点水源位于40cm左右，在重力势作用下，造成滴灌所湿润的椭球土体下移了40cm，湿润的土层较深，上层土壤较干燥或水分含量较少，虽然可以减少不必要的土面蒸发，降低空气湿度，但深层渗漏也造成香梨根系大量分布的40-80cm土体水分含量不足。因此，需考虑采用脉冲式灌溉（少量多次），并采取有效措施，减小竖井的渗水速率，抬升竖井管中水分入渗高度。

参考文献：

[1]侯晓华，朱耀辉，李发永，等.不同灌溉方式对枣树根区土壤速效养分赋存及空间异质性的影响[J].中国农村水利水电，2018（10）：130-140.

[2]魏雅芬，王颖，王建军，等.节水灌溉对矮化密植桃树生理及生长的影响[J].现代农业科技，2017（4）：49-51+54.

[3]刘影，唐莉，王毅，等.果园主要灌溉方式及其节水节肥效果[J].北方果树，2016（04）：1-3.

[4]张志刚，李宏，李疆，等.地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响[J].干旱地区农业研究，2014，32（4）：53-58.

[5]李宏.林木井式灌溉方法[P].中国：ZL201210314848.2，2015-04-29.

[6]李宏.林木节水灌溉用竖井管[P].中国：ZL201220437030.5，2013-01-30.

[7]王治军，雒天峰.滴灌条件下侧柏林地根区土壤水分运动规律研究[J].干旱地区农业研究，2008（4）：13-16.

[8]刘晓英，杨振刚，王天俊.滴灌条件下土壤水分运动规律的研究[J].水利学报，1990（1）：11-22.

[9]何小梅.滴灌条件下土壤湿润体特征研究[J].节水灌溉，2017（8）：26-29.

[10]张松，李和平，郑和祥，等.地埋滴灌点源入渗土壤水分运动规律实验研究[J].节水灌溉，2017（1）：25-27+32.

[11]张志刚. 滴灌条件下土壤水分运移规律研究[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2013.

[12]刘雪芹，范兴科，马甜.滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究[J].灌溉排水学报，2006（3）：56-59.

[13]程平，李宏，李长城，张志刚，刘帮，孙明森.井式节水灌溉下干旱区灰枣树干液流动态及其对气象因子的响应[J].干旱地区农业研究，2017，35（05）：263-270.

[14]孙明森，李宏，程平，等.井式灌溉下不同径级成龄灰枣光合特性差异研究[J].中南林业科技大学学报，2017，37（03）：32-38.

[15]张志刚. 砂壤土条件下灰枣井式灌溉高效节水机理研究[D]. 乌鲁木齐：新疆农业大学，2016.

[16]武钰. 干旱区幼龄枣树不同灌溉方式下土壤水分运移规律研究[D]. 乌鲁木齐：新疆师范大学，2015.

[17]韩莹莹，李宏，程平，等.不同灌溉条件下幼龄枣园土壤蒸发试验研究[J].江苏农业科学，2016，44（1）：220-223.