滴灌条件下黑土水分湿润特征及对大豆产量的影响*

刘伟卓，董守坤，赵恩龙，龚振平**，马春梅，刘丽君

（1.东北农业大学农学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省科技成果转化中心，哈尔滨 150001）

干旱是限制作物生长的主要因素之一。我国干旱半干旱区面积约占全国土地面积的52.5%[1]，黑龙江省是全国春旱发生频率最高的地区之一，发生春旱的频率高达70%左右。近年来，夏季干旱也时有发生，且水资源分布极不平衡，年际间降水量变化较大，严重影响了黑龙江的农业生产。

滴灌是解除干旱最有效的措施，滴灌必须使作物根区得到充分的水，一般情况下作物根系体积的1/3～3/4应得到充分湿润[2]。大豆根重、根长多集中于0～20c m土层[3]，根系以植株为中心向外展开，滴灌使20c m土层和植株一侧的区域得到充分湿润，就可以基本达到灌溉的目的。

为了明确黑土条件下土壤水分湿润特征，本试验进行滴灌模拟试验，以试验结果为依据设置了110c m大垄滴灌模式，研究滴灌对大豆产量的影响，并分析其效益，以期为大豆高产栽培提供一定的理论依据和实践经验。

1 材料与方法

滴灌模拟试验：试验在东北农业大学阿城试验基地进行，试验以玻璃吊瓶和静脉输液管为工具模拟水分滴灌，用输液器控制水分速度，试验用水量为1600m L，分为两组，一组滴定速度为320m L/h，另一组为355m L/h，滴定后0h和18h（次日）测定水平和垂直扩散距离，重复3次。根据土壤水分扩散距离确定垄上双行大豆的行距。

大田试验：试验在东北农业大学阿城试验基地进行，设置常规垄宽65c m和垄宽110c m，垄上双行种植大豆。采用贴片式滴灌带，管径16m m，毛管滴头间距20c m，单管双行滴灌方式。垄宽65c m的大豆双行间距为12c m，分为不灌水和滴灌2个处理；垄宽110c m的大豆双行间距为40c m，分为不灌水和滴灌2个处理；共4个处理，每个处理3335m2（5亩），品种为黑农48，种植密度为25万株/h m2，滴灌处理根据天气条件进行灌水2次，每次灌水20m m，灌水量为13.3t，常规田间管理。

2 结果与分析

2.1 滴灌条件下土壤水分湿润特征

在自然降雨时，通常认为降雨量10m m时为有效降雨量，为了明确水分在土壤中的湿润特征，试验以玻璃吊瓶和静脉输液管为工具模拟滴灌。第一组滴定速度为320m L/h，耗时5.0h，测量湿润土壤表面直径和深度；滴灌结束时，湿润土壤表面直径为38c m，中心深度为16c m；次日（18h）土壤表面直径为42c m，中心深度为19c m（见表1、图1）。第二组滴灌速度为355m L/h，耗时4.5h，测量湿润土壤表面直径和深度；滴灌结束时，湿润土壤表面直径为38c m，中心深度为17c m；次日（18h）土壤表面直径为42c m，中心深度为19c m（见表1、图1）。根据研究，滴灌必须使20c m土层和植株一侧的区域得到充分湿润，才可以基本达到灌溉的目的。因此，为满足双行大豆滴灌时能够使大豆根区得到充分的水分，大豆植株距离滴灌点应该为20c m左右，即大豆双行之间的距离应≤40c m。

2.2 滴灌对大豆产量的影响

根据以上依据，建立了大豆大垄双行滴灌模式，其大垄底宽110c m，垄顶宽70c m，垄高20c m，垄上双行大豆间距40c m，滴灌毛管放在2行大豆中间，距大豆的距离为20c m。在遇到干旱时进行灌水，2009年灌水2次，每次灌水20m m。

试验产量效果见图2。不灌溉条件下，65c m传统垄作处理大豆产量为190.3kg/667m2，110c m大垄大豆产量为188.3kg/667m2，二者产量没有显著差异；滴灌条件下，65c m传统垄作处理大豆产量为272.3kg/667m2，110c m大垄种植的大豆产量为261.3kg/667m2，二者产量也没有显著差异。65c m传统垄作滴灌处理与不灌溉处理相比，产量增加82.0kg/667m2，增幅为43.1%，差异达到极显著水平；110c m大垄滴灌处理与不灌溉处理相比，产量增加73.0kg/667m2，增幅为38.8%，差异达到极显著水平；110c m大垄滴灌处理与传统垄作不灌溉处理相比，产量增加71.0kg/667m2，增幅为37.3%，差异达到极显著水平。

表1 滴灌土壤水分扩散特征

由此可见，灌溉能够极显著增加大豆产量，110c m大垄滴灌模式与65c m传统垄作效果相同。

2.3 滴灌条件下大豆效益分析

大豆滴灌的投入情况见表2，在具备水源工程条件下，110c m大垄滴灌模式和65c m传统垄作滴灌模式当年投入分别为426.5元/667m2、531.5元/667m2，每年平均投入134.8元/667m2、204.8元/667m2，铺设滴灌管的人工费、水电费50.0元/667m2，合计年均投入184.8元/667m2、254.8元/667m2。灌溉可以使大豆单产稳定在220～260kg/667m2，较目前大豆平均单产（130kg/667m2）提高90～130kg/667m2，大豆价格国家保护价4.0元/kg计算，110c m大垄滴灌模式增加的收入为175.3～335.3元/667m2，65c m小垄滴灌模式增加的收入为105.3～265.3元/667m2，110c m大垄滴灌模式效益明显高于65c m小垄滴灌模式。

图1 滴灌结束时及次日的湿润距离

图2 不同处理条件下大豆产量比较

表2 大豆滴灌的投入情况

由此可见，灌溉能够极显著增加大豆产量，110c m大垄双行滴灌模式效益明显高于传统垄作，因此，在生产上可以大力推广。

3 结论

试验结果表明，点源供水条件下黑土水分扩散半径约为20c m，中心深度为20c m；滴灌条件下，垄上双行大豆间距离以≤40c m为宜。以此为依据，建立了大豆大垄双行滴灌模式，垄底宽为110c m，垄顶宽70c m，大豆双行间距40c m；与不灌溉相比，该模式下大豆产量达到261.3kg/667m2，产量增加73.0kg/667m2，增幅为38.8%，其效益明显大于65c m传统垄作。

［1］顾贺.地面不同垄沟形式对土壤水分的影响[J].草原与草坪,2012,32(5):1-6.

［2］张振华,蔡焕杰,郭永昌,等.滴灌土壤湿润体影响因素的实验研究[J].农业工程学报,2002,18(2):17-20.

［3］崔毅.农业节水灌溉技术及应用实例[M].北京:化学工业出版社,2005.