半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響.pdf

第 41 卷 第 3 期 2023 年 6 月 Vol 41 No 3 June 2023 干 旱 氣 象 Journal of Arid Meteorology 半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響 李擁軍 1 趙曉樂(lè) 2 1 甘肅省定西市水利科學(xué)研究所 甘肅 定西 743000 2 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院 甘肅 蘭州 730070 摘 要 為尋求定西市引洮灌區(qū)芹菜適宜灌溉水源 本文采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 共設(shè)置3種灌溉水 源 分別為地下水灌溉 對(duì)照 引洮水灌溉和地 引交替灌溉 探究半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)土壤水分 狀況和芹菜生長(zhǎng)特性 耗水量 產(chǎn)量 水分利用效率及經(jīng)濟(jì)效益等影響 結(jié)果表明 與地下水灌溉相 比 引洮水灌溉和地 引交替灌溉的芹菜株高分別降低6 07 3 33 cm 莖粗分別降低1 22 0 78 mm 土 壤貯水量分別降低1 27 和1 98 芹菜產(chǎn)量分別降低15 08 和1 57 水分利用效率分別降低 15 53 和2 46 灌溉水利用效率分別降低15 46 和2 01 總耗水量分別增加0 09 和0 47 芹菜 凈收益分別增加3 1 和18 0 地下水灌溉增產(chǎn)效果最明顯 但水費(fèi)高 經(jīng)濟(jì)效益較低 地 引交替灌 溉雖然產(chǎn)量和水分利用效率略低于地下水灌溉 但水費(fèi)大大降低 經(jīng)濟(jì)效益反而最高 引洮水灌溉下 的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著偏低 P 0 05 盡管水費(fèi)低 但經(jīng)濟(jì)效益較地下水灌溉增幅不大 綜合來(lái)看 地 引 交替灌溉可作為定西市引洮灌區(qū)農(nóng)民增產(chǎn)增收的一種可行有效的灌溉水源 關(guān)鍵詞 地下水灌溉 引洮水灌溉 地 引交替灌溉 芹菜 水分利用效率 經(jīng)濟(jì)效益 文章編號(hào) 1006 7639 2023 03 0359 09 DOI 10 11755 j issn 1006 7639 2023 03 0359 中圖分類號(hào) P49 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 引 言 我國(guó)黃土高原半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱 降雨 稀少 地下水位較深 地表水匱乏 劉娜等 2022 且水資源分布存在明顯的時(shí)空不均 降雨主要集 中于7 9月 雨季與作物需水季錯(cuò)位 且降雨主要 形式為大雨和暴雨 易造成徑流損失和土壤侵蝕 進(jìn)而影響資源高效利用和生態(tài)良性循環(huán) 楊麗杰 等 2022 楊陽(yáng)等 2023 適宜的節(jié)水和灌溉水源 將有助于提高作物單位耗水量的產(chǎn)量 優(yōu)化水資源 利用率 實(shí)現(xiàn)水資源均衡科學(xué)配置 促使有限水資 源最大化利用 進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持 續(xù)發(fā)展 李明等 2020 毛盛林和上官周平 2022 畦灌是一種高效節(jié)水灌溉模式 畦灌水源應(yīng)選擇符 合當(dāng)?shù)貙?shí)際農(nóng)業(yè)條件的水源 需綜合考慮水源溫度 雜質(zhì)含量 pH 養(yǎng)分含量及灌溉經(jīng)濟(jì)效益等 Zheng et al 2013 吳凱等 2020 Masseroni et al 2022 近年來(lái) 甘肅省高原夏菜種植面積逐漸擴(kuò)大 種 類日益豐富 產(chǎn)量逐年提高 經(jīng)濟(jì)效益顯著增加 甘 肅省已成為全國(guó)重要的高原夏菜種植區(qū) 作為高原 夏菜的一種 芹菜種植在滿足蔬菜 西菜東調(diào) 供應(yīng) 需求的同時(shí) 還增加了當(dāng)?shù)胤N植戶經(jīng)濟(jì)收入 調(diào)整區(qū) 域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu) 提高當(dāng)?shù)卣w農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì) 芹菜是 一年生傘形科淺根系蔬菜 根系吸水能力較弱 抗 旱性較差 植株蒸騰能力較強(qiáng) 對(duì)土壤水分狀況要 求嚴(yán)格 陳亭亭等 2019 水分主要影響芹菜生長(zhǎng) 發(fā)育過(guò)程中生理和生態(tài)效應(yīng) 當(dāng)土壤含水量充足 時(shí) 芹菜可以維持正常生長(zhǎng)發(fā)育和生理反應(yīng) 確保 芹菜擁有較高產(chǎn)量 當(dāng)土壤含水量較低時(shí) 芹菜生 理反應(yīng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞 出現(xiàn)葉柄纖維增多 葉片萎蔫 植株空心老化 品質(zhì)下降等癥狀 嚴(yán)重時(shí) 導(dǎo)致死亡 產(chǎn)量降低 Zavadil 2006 馬筱建等 2018 楊海興等 2019 然而 不同灌溉水源可能對(duì)作物 生理活動(dòng)產(chǎn)生不同影響 研究表明 與淡水 地表 水 灌溉相比 微咸水 地下水 與淡水按1 2比例交 替灌溉對(duì)芹菜葉片數(shù) 干鮮重 產(chǎn)量等影響不顯著 李擁軍 趙曉樂(lè) 半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響 J 干旱氣象 2023 41 3 359 367 LI Yongjun ZHAO Xiaole Effects of different irtigation sources on growth characteristics and yields of celery in semi arid region J Journal of Arid Meteorology 2023 41 3 359 367 DOI 10 11755 j issn 1006 7639 2023 03 0359 收稿日期 2023 01 14 改回日期 2023 03 13 基金項(xiàng)目 2020年市級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目 DX2020N07 資助 作者簡(jiǎn)介 李擁軍 1968 男 甘肅定西人 高級(jí)工程師 主要從事灌溉試驗(yàn)及水利科研工作 E mail 461585428 41 卷干 旱 氣 象 王艷芳等 2014 同時(shí) 地表水硬度較低 采用地 表水灌溉能夠減少土壤板結(jié) 有利于植物根系生長(zhǎng) 孫耀民等 2021 在傳統(tǒng)芹菜栽培灌溉技術(shù)中大 多采用地下水灌溉 但地下水灌溉存在耗水量大 水分利用效率低 水資源浪費(fèi)等缺點(diǎn) 因此選取適 宜的灌溉水源在實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)有效分配的同時(shí) 降低大田管理成本投入和節(jié)約有限水資源 引洮工程是新中國(guó)成立以來(lái)甘肅省內(nèi)最大的 綜合跨流域調(diào)水工程 擁有城鄉(xiāng)生活 灌溉農(nóng)田 水 力發(fā)電 防洪防汛的綜合功能 能夠有效解決甘肅 中部地區(qū)的干旱缺水問(wèn)題 改善受水區(qū)缺水現(xiàn)狀 提高受水區(qū)人民生活水平 推動(dòng)受水區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù) 發(fā)展 據(jù)統(tǒng)計(jì) 梁麗霞等 2022 在甘肅省定西市 安定區(qū) 引洮工程為9個(gè)鄉(xiāng) 鎮(zhèn) 306個(gè)行政村的37 1 萬(wàn)人解決了缺水問(wèn)題 目前 在定西市芹菜種植灌 溉過(guò)程中 當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶大多采用地下水漫灌模式 長(zhǎng)期 開(kāi)采地下水會(huì)破壞地下水循環(huán)系統(tǒng) 降低地下水水 位及自凈能力 不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng) 良性循環(huán) 陳云香等 2022 隨著引洮工程進(jìn)一步 完善 外調(diào)洮河水逐漸用于芹菜栽培種植中 不僅 能夠發(fā)揮灌溉效益 增加農(nóng)民收入 還可以解決地下 水匱乏和生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題 然而 在應(yīng)用外調(diào) 洮河水灌溉時(shí) 需綜合考慮水資源平衡 地下水位 平衡 土壤水分 作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量等因素 基于此 本文擬開(kāi)展外調(diào)引洮水畦灌種植的土壤水分動(dòng)態(tài) 變化 芹菜生長(zhǎng)特性 耗水強(qiáng)度 產(chǎn)量和水分利用效 率的評(píng)價(jià)研究 以期為推廣引洮受水區(qū)高原芹菜種 植技術(shù)和促進(jìn)地下水環(huán)境恢復(fù)提供一定理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 試驗(yàn)布設(shè)于定西市安定區(qū)巉口鎮(zhèn)三十里鋪村 蘇家莊社 102 50 E 37 52 N 海拔1 958 m 其位 于黃土高原西部半干旱地區(qū) 距離定西市15 km 為 引洮供水一期工程典型灌溉區(qū) 該地區(qū)屬于溫帶 季風(fēng)氣候 具有降水量少 晝夜溫差大等特點(diǎn) 據(jù) 安定區(qū)氣象觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì) 試驗(yàn)區(qū)年平均日照時(shí)長(zhǎng) 2 500 h 年平均氣溫6 2 極端最高 最低氣溫分 別為34 3 27 1 年平均無(wú)霜期141 d 年平均降 水量428 mm 且降水多集中在夏末秋初 年平均蒸 發(fā)量1 500 mm 試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為黃綿土 耕層 0 40 cm 平均土壤容重1 35 g cm 3 田間持水量和 凋萎系數(shù)分別為24 和6 7 土壤化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1 當(dāng)?shù)刈魑锸熘茷橐荒暌皇?1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與差異性檢驗(yàn) 試驗(yàn)供試芹菜品種為 文圖拉 西芹 Apium Graveolens 采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 共設(shè)置3個(gè)處 理 分別為地下水灌溉 引洮水灌溉和地下水與引 洮水交替灌溉 簡(jiǎn)稱 地 引交替灌溉 每個(gè)處理3 次重復(fù) 其中 以當(dāng)?shù)仄毡閼?yīng)用的地下水灌溉為對(duì) 照 地下水灌溉 引洮水灌溉 是指芹菜全生育期 采用當(dāng)?shù)氐叵滤?外調(diào)洮河引用水 灌溉 芹菜全 生育期地 引交替灌溉時(shí) 當(dāng)?shù)氐叵滤c外調(diào)洮河 引用水交替灌溉的頻次比例為1 1 試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)和 寬分別為10 m和5 m 為減少相鄰試驗(yàn)小區(qū)之間水 分側(cè)滲 試驗(yàn)小區(qū)間用100 cm塑料薄膜隔離 當(dāng)土 壤含水量低于田間持水量的77 5 時(shí) 采用畦灌進(jìn) 行灌溉 確保芹菜正常生長(zhǎng)發(fā)育 采用Duncan新復(fù)極差分析法 蓋鈞鎰 2013 檢驗(yàn)不同處理間差異顯著性 P20 40 全氮 g kg 1 0 59 0 49 全磷 g kg 1 0 68 0 59 全鉀 g kg 1 25 93 23 87 有機(jī)質(zhì) g kg 1 10 12 8 25 水解氮 mg kg 1 72 12 35 41 速效磷 mg kg 1 8 34 4 35 速效鉀 mg kg 1 125 12 86 23 pH值 7 78 7 73 360 第 3 期 李擁軍等 半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響 或以地表徑流流失 造成水資源浪費(fèi) 因此 本試 驗(yàn)單次灌溉量為最大灌溉量 其計(jì)算公式 郭勇等 2022 如下 I max D m FC SWC R m 1 式中 I max mm 為最大灌溉量 D m cm 為計(jì)劃灌溉 土壤濕潤(rùn)層深度 本文取100 cm FC 為田間持 水量 本文取24 0 SWC 為實(shí)際土壤含水量 R m 為濕潤(rùn)比 本文取1 本試驗(yàn)中 當(dāng)田間實(shí)際含水 量低于田間持水量的77 5 時(shí)進(jìn)行灌溉 灌溉量為 最大灌溉量 54 mm 芹菜全生育期共灌水16次 幼苗期 5月23日至7月18日 葉叢生長(zhǎng)期 7月19 日至8月28日 和心葉生長(zhǎng)期 8月29日至9月16 日 灌水次數(shù)分別為10 4 2次 芹菜全生育期降水量為320 8 mm 其中幼苗期 葉叢生長(zhǎng)期和心葉生長(zhǎng)期降雨量分別為146 7 145 9 28 2 mm 全生育期累積無(wú)效降水量 降水量小 于5 0 mm 和累積有效降水量分別為52 3 268 5 mm 且有效降水以大雨或暴雨為主 芹菜生育期內(nèi)灌 溉量和降水量如圖1所示 1 5 種植管理 試驗(yàn)前 試驗(yàn)區(qū)已連續(xù)種植5 a馬鈴薯 2020年 馬鈴薯收獲后深耕滅茬 2021年5月1日開(kāi)始整 地 并劃分試驗(yàn)小區(qū) 每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)10 m 寬5 m 植株行距 株距分別為20 10 cm 共種植26行 5月 23日移栽 移栽根系深度為6 cm 移栽當(dāng)日統(tǒng)一采 用畦灌灌溉定植水 確保芹菜根系與土壤密切接 觸 在整個(gè)生育期內(nèi) 施基肥一次 腐熟農(nóng)家肥7 5 10 4 kg hm 2 不使用除草劑和殺蟲(chóng)劑 采用人工除草 1 6 樣品采集和測(cè)定 1 芹菜株高和莖粗 從移栽后到收獲前 在每個(gè)小區(qū)每隔10 d選取 5株長(zhǎng)勢(shì)均勻的芹菜 利用鋼尺測(cè)量株高 采用游標(biāo) 卡尺在植株1 2處測(cè)量莖粗 將其平均值記為各小 區(qū)芹菜株高和莖粗 2 土壤貯水量 在每次灌溉前1 d和灌溉后1 d 利用中子儀測(cè) 定土壤含水量 根據(jù)芹菜根系分布狀況 郝秀芬 2016 和前人取樣經(jīng)驗(yàn) 梁媛媛等 2009 土壤水分 測(cè)定深度為100 cm 0 20 cm土層取樣間隔為10 cm 20 100 cm土層取樣間隔為20 cm 共6層 每個(gè)小區(qū) 取樣3次 采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重 土壤容重的 測(cè)定深度和取樣分層與土壤含水量一致 土壤貯 水量計(jì)算公式 李富春等 2018 如下 SWS i 1 6 SWC i BD i D i 10 2 式中 SWS mm 為土壤貯水量 SWC i 為第i層土 壤含水量 BD i g cm 3 為第i層土壤容重 D i cm 為 第i層土壤深度 3 耗水量和耗水強(qiáng)度 芹菜各生育期耗水量 馬尚宇等 2014 和耗水 強(qiáng)度 方彥杰等 2020 的計(jì)算公式如下 WC 10 i 1 6 BD i D i SWC i1 SWC i2 I P UWR 3 表2 灌溉水水質(zhì) Tab 2 Water quality of irrigation water 類 型 地下水 引洮水 總氮 mg L 1 10 60 0 75 總磷 mg L 1 0 11 0 01 氨氮 mg L 1 1 12 0 025 鈣 mg L 1 98 40 16 67 鎂 mg L 1 229 21 38 04 鐵 mg L 1 0 025 0 025 鉀 mg L 1 17 54 1 66 礦化度 mg L 1 2 140 298 pH值 7 49 7 30 圖1 芹菜生育期灌溉量和降水量 Fig 1 Irrigation and precipitation of celery during the growth period 361 41 卷干 旱 氣 象 IWC WC T 4 式中 WC mm 為某生育期耗水量 IWC mm d 1 為 某生育期耗水強(qiáng)度 SWC i1 SWC i2 分別為該生育 期第i層土壤起始日含水量和終止日含水量 I mm 為該生育期灌溉量 P mm 為該生育期降水量 UWR mm 為該生育期地下水補(bǔ)給量 當(dāng)?shù)叵滤?度超過(guò)5 m時(shí) 其值可忽略不計(jì) T d 為某生育期持 續(xù)時(shí)間 4 芹菜產(chǎn)量和水分利用效率 在芹菜心葉生長(zhǎng)后期 9月16日 每個(gè)小區(qū)隨 機(jī)選取10株長(zhǎng)勢(shì)良好的芹菜 手工收獲地上植株部 分 稱量鮮重 然后 稱取5 6 kg鮮樣 在105 溫度 下殺青30 min后自然風(fēng)干4 5 d至恒重 稱量干重 根據(jù)干鮮比和株數(shù)計(jì)算小區(qū)芹菜產(chǎn)量 水分利用效率和灌溉水利用效率的計(jì)算公式 郭勇等 2022 如下 WUE Y ET 5 IWUE Y I t 6 式中 WUE IWUE kg hm 2 mm 1 分別為水分利用 效率和灌溉水利用效率 Y kg hm 2 為芹菜產(chǎn)量 I t mm 為全生育期總灌溉量 5 經(jīng)濟(jì)效益 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算公式 鄒宇鋒等 2020 如下 NI Y P u C t 7 式中 NI 元 hm 2 為凈收益 P u 元 kg 1 為芹菜 單價(jià) 2021年芹菜價(jià)格為0 8元 kg 1 C t 元 hm 2 為種植芹菜總成本 總支出包括芹菜苗 肥料 水 費(fèi) 人工支出及其他支出 其中計(jì)算水費(fèi)支出時(shí) 當(dāng)?shù)氐叵滤喔葍r(jià)格為1 60元 m 3 引洮水灌溉 價(jià)格為0 56元 m 3 董海霞 2020 上述所有參 數(shù)的計(jì)算均按照2021年試驗(yàn)季度的市場(chǎng)價(jià)格 灌 溉成本 水費(fèi) 的計(jì)算前提是田間供水系統(tǒng) 水泵 水渠 灌溉管道等 配備完善 可以隨時(shí)保證灌溉 要求 2 結(jié)果與分析 2 1 灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性的影響 圖2是不同灌溉水源下芹菜株高和莖粗的變 化 可以看出 在芹菜生長(zhǎng)前期 株高和莖粗變化 不大 各處理差異不明顯 從移栽60 d后 各處理株 高和莖粗開(kāi)始增大 差異逐漸增加 并在100 d差異 達(dá)到最大 結(jié)合Duncan新復(fù)極差分析結(jié)果 引洮水 灌溉和地 引交替灌溉的芹菜株高和莖粗均顯著 P40 100 cm土壤含 水量分別為19 41 和18 21 灌溉后一天分別增 加至23 02 和21 30 對(duì)于引洮水灌溉處理 灌溉 前一天0 40 cm和 40 100 cm土壤含水量分別為 19 40 和17 90 灌溉后一天分別增加至22 92 和19 92 對(duì)于地 引交替灌溉處理 灌溉前一天0 圖2 不同灌溉水源芹菜株高 a 和莖粗 b 變化 Fig 2 Changes of plant height a and stem diameter b of celery under different irrigation water sources 362 第 3 期 李擁軍等 半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響 40 cm和 40 100 cm土壤含水量分別為19 45 和 18 01 灌溉后一天分別增加至22 69 和20 66 可見(jiàn) 不同灌溉水源0 40 cm土層土壤含水量增加 更明顯 與灌溉前相比 地下水灌溉 引洮水灌溉 和地 引交替灌溉在第1次灌溉后0 100 cm土壤含 水量分別增加3 35 2 77 和2 94 表明在單次 灌溉量相同情況下 灌溉后0 100 cm土壤含水量增 加幅度自地下水灌溉 地 引交替灌溉 引洮水灌溉 依次減小 2 3 灌溉水源對(duì)土壤貯水量的影響 圖4是不同生育期不同灌溉水源0 100 cm土壤 貯水量 可以看出 在芹菜幼苗期 地下水灌溉與引 洮水灌溉和地 引交替灌溉的0 100 cm土壤貯水量 差異顯著 P0 05 就芹菜全生育期而 言 引洮水灌溉和地 引交替灌溉的芹菜耗水量較 地下水灌溉分別增加0 09 和0 47 地下水灌溉 引洮水灌溉和地 引交替灌溉的芹菜平均日耗水強(qiáng) 度依次增大 分別為9 84 9 85 9 89 mm d 1 2 5 灌溉水源對(duì)芹菜產(chǎn)量和水分利用效率的影響 表3是不同灌溉水源的芹菜產(chǎn)量 水分利用效 率和灌溉水利用效率 可以看出 地下水灌溉和 地 引交替灌溉的芹菜產(chǎn)量 水分利用效率和灌溉 水利用效率無(wú)顯著差異 但均顯著高于引洮水灌溉 P 0 05 與地下水灌溉 對(duì)照處理 相比 引洮水灌 溉和地 引交替灌溉的芹菜產(chǎn)量分別低15 08 和 1 57 水分利用效率分別低15 53 和2 46 灌溉 水利用效率分別低15 46 和2 01 圖4 各生育期不同灌溉水源0 100 cm土壤貯水量 不同字母表示處理間差異顯著 P 0 05 相同字母則表示 差異不顯著 下同 Fig 4 Soil water storage at 0 100 cm depth under different irrigation water sources at different growth periods The different letters indicate that the difference is significant under different treatments at P 0 05 level while the same letters indicate that the difference isn t significant the same as below 圖3 不同灌溉水源第1次灌溉 5月24日 前后土壤含水量變化 a 地下水灌溉 b 引洮水灌溉 c 地 引交替灌溉 Fig 3 Change of soil water content before and after the first irrigation on 24 May of different water sources a underground water irrigation b Tao river irrigation c alternative irrigation both underground water and Tao river 363 41 卷干 旱 氣 象 2 6 灌溉水源對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響 從不同灌溉水源的芹菜經(jīng)濟(jì)效益 表4 看出 芹 菜苗 肥料 人工和其他支出相同 而不同灌溉水源的 水費(fèi)支出不同 地下水灌溉 引洮水灌溉和地 引交替 灌溉的水費(fèi)支出分別為13 824 4 838 9 331元 hm 2 引洮水灌溉和地 引交替灌溉較地下水灌溉節(jié)約水 費(fèi)分別為65 0 和32 5 在3種灌溉水源中 地 引 交替灌溉的凈收益最高為22 276元 hm 2 地下水灌 溉的凈收益最低為18 874元 hm 2 引洮水灌溉和 地 引交替灌溉的凈收益較地下水灌溉分別增加 3 1 和18 0 3 討 論 水分是決定芹菜生長(zhǎng)好壞的主要因素 在我 國(guó)黃土高原半干旱地區(qū) 水資源緊缺問(wèn)題日益加 重 合理灌溉不僅可以節(jié)約水資源和提高水資源利 用率 同時(shí)能夠滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的水分 達(dá) 到提高灌溉水利用率的目的 Yang et al 2014 充 分利用土壤水分是優(yōu)化灌溉模式和提高水分利用 效率的有效方法 芹菜是一種淺根系作物 過(guò)量灌 溉未必能增加土壤有效貯水量 反而增加土壤水分 深層側(cè)漏 而過(guò)少灌溉則降低土壤貯水量 無(wú)法滿 足芹菜生長(zhǎng)發(fā)育需求 進(jìn)而降低芹菜產(chǎn)量 因此 合 理的灌溉模式既能節(jié)約水資源 也能滿足作物高產(chǎn) 種植對(duì)水分的需求 郭勇等 2022 本研究中 與 地下水灌溉相比 在芹菜幼苗期引洮水灌溉和地 引交替灌溉的0 100 cm土壤貯水量分別顯著降低 而在葉叢生長(zhǎng)期和心葉生長(zhǎng)期二者并未顯著降低 究其原因可能是 幼苗期芹菜植株矮小 植物蒸騰 作用較弱 土壤蒸散主要以蒸發(fā)為主 加之引洮水 的水溫較高 礦化程度較低 溶質(zhì)較少 太陽(yáng)光直射 土壤表面導(dǎo)致蒸發(fā)量顯著增加 最終導(dǎo)致引洮水和 地 引交替灌溉的土壤貯水量顯著低于地下水灌 溉 在葉叢生長(zhǎng)期和心葉生長(zhǎng)期 由于芹菜葉面積 較大 太陽(yáng)輻射對(duì)土壤表面作用較小 3種灌溉水源 對(duì)土壤蒸發(fā)影響不顯著 進(jìn)而導(dǎo)致處理間土壤貯水 量差異不顯著 芹菜是一種耗水量較高的蔬菜作物 其生長(zhǎng)發(fā) 育受土壤水分虧缺程度 礦化程度等因素影響 因 此灌溉水源及灌溉量對(duì)芹菜生長(zhǎng)發(fā)育起到重要作 用 楊軍等 2016 張曉娟等 2017 水分利用效率 表4 不同灌溉水源的芹菜經(jīng)濟(jì)效益 Tab 4 Economic benefits of celery under different irrigation water sources 單位 元 hm 2 不同處理 地下水灌溉 引洮水灌溉 地 引交替灌溉 支出 芹菜苗 15 000 15 000 15 000 肥料 5 400 5 400 5 400 水費(fèi) 13 824 4 838 9 331 人工 750 750 750 其他 500 500 500 收入 54 348 45 946 53 258 凈收益 18 874 19 458 22 276 表3 不同水源灌溉下芹菜產(chǎn)量和水分利用效率 Tab 3 Yield and water use efficiency of celery under different irrigation water sources 不同處理 地下水灌溉 引洮水灌溉 地 引交替灌溉 初始土壤貯水量 mm 273 0a 270 4a 271 8a 季末土壤貯水量 mm 306 0a 302 3a 299 4a 產(chǎn)量 kg hm 2 67 635a 57 433b 66 572a 水分利用效率 kg hm 2 mm 1 118 0a 99 6b 115 1a 灌溉水利用效率 kg hm 2 mm 1 157 3a 132 9b 154 1a 注 不同字母表示處理間差異顯著 P 0 05 相同字母則表示差異不顯著 圖5 各生育期不同灌溉水源的芹菜耗水量 a 和日耗水強(qiáng)度 b Fig 5 Water consumption a and intensity of daily water consumption b of celery under different irrigation water sources at different growth periods 364 第 3 期 李擁軍等 半干旱區(qū)不同灌溉水源對(duì)芹菜生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響 反映了作物對(duì)土壤水分的利用程度 是作物高效用 水的重要指標(biāo) Cai et al 2022 灌溉水利用效率 是衡量灌溉技術(shù)水平高低和灌溉工程質(zhì)量的重要 指標(biāo) 能夠反映灌溉水源對(duì)提高水資源利用率是否 具有優(yōu)勢(shì) 研究表明 水分利用效率和灌溉水利用 效率及產(chǎn)量受作物種類 灌溉量 灌溉水源及水質(zhì) 前期土壤含水量 土壤質(zhì)地等因素影響 Maheshwari and Grewalh 2009 張凱等 2012 Tang et al 2015 閔迪等 2020 Beltr n Sanahuja et al 2021 研究 表明 當(dāng)作物產(chǎn)量較低時(shí) 作物產(chǎn)量與耗水量呈正 相關(guān)關(guān)系 當(dāng)作物產(chǎn)量達(dá)到最高水平后 作物產(chǎn)量 隨耗水量增加而降低 Sun et al 2006 與地下水 灌溉相比 黃河水灌溉下河套區(qū)玉米產(chǎn)量增加 5 6 水分利用效率增加17 3 丁艷宏等 2018 與地下微咸水灌溉和地表淡水灌溉相比 地下水和 地表水交替灌溉的作物產(chǎn)量增加24 80 33 54 水分利用效率增加6 23 32 21 潘春洋等 2020 本研究結(jié)果表明 與地下水灌溉相比 引洮 水灌溉和地 引交替灌溉的黃土高原半干旱區(qū)芹菜 產(chǎn)量分別降低15 08 和1 57 水分利用效率分別 降低15 53 和2 46 與上述研究結(jié)果 丁艷宏等 2018 潘春洋等 2020 相反 其原因可能是 引洮 水 地表水 中氮 磷元素含量遠(yuǎn)低于地下水 地表 水灌溉降低了土壤養(yǎng)分含量 限制芹菜生長(zhǎng)發(fā)育 進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量最低 而地 引交替灌溉則可以緩解 芹菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)元素缺乏等問(wèn)題 合理的灌溉制度和灌溉水源能夠達(dá)到作物高 產(chǎn)和節(jié)約水資源的目的 合理的灌溉水源可以降 低土壤鹽漬化和鹽堿化 改良土壤結(jié)構(gòu) 對(duì)當(dāng)?shù)厣?態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要 朱靜等 2012 若長(zhǎng) 期采用地下水灌溉 可能會(huì)導(dǎo)致地下水埋深加大 水質(zhì)惡化 地面不同程度塌陷等較嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn) 題 自引洮灌溉工程實(shí)施后 引洮水已成為農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)中地下水的重要補(bǔ)充 李小東等 2016 寇霞和賈 曄 2018 本研究結(jié)果表明 地下水灌溉盡管產(chǎn)量 高 但成本也較高 而引洮水灌溉盡管成本低 但產(chǎn) 量也較低 相比地下水灌溉和引洮水灌溉 地 引交 替灌溉的經(jīng)濟(jì)凈收益最高 是定西市引洮灌區(qū)芹菜 最適宜的灌溉水源 需要指出的是 地 引交替灌 溉的產(chǎn)量和水分利用效率雖然略低于地下水灌溉 但水費(fèi)大大降低 故經(jīng)濟(jì)效益反而最高 因此地 引 交替灌溉能夠節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本 提高社會(huì)效益 增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入 可作為農(nóng)民普遍認(rèn)可和接受的 灌溉水源 為更好地評(píng)估引洮水灌溉對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài) 效益和作物增產(chǎn)的影響機(jī)理 今后將集中于引洮水 對(duì)灌區(qū)土壤養(yǎng)分 微生物環(huán)境 作物根系 水土流失 等方面的研究 4 結(jié) 論 本文利用在定西市引洮灌區(qū)布設(shè)的大田灌溉 試驗(yàn) 開(kāi)展了地下水 引洮水灌溉和二者交替灌溉 對(duì)土壤水分狀況和芹菜生長(zhǎng)特性 耗水量 產(chǎn)量 水 分利用效率及經(jīng)濟(jì)效益等研究 主要結(jié)論如下 1 與地下水灌溉相比 引洮水灌溉和地 引交 替灌溉的芹菜株高 莖粗 土壤貯水量和水分利用 效率均有不同程度的降低 而土壤耗水量 日耗水 強(qiáng)度和芹菜經(jīng)濟(jì)效益則有所增加 2 地下水灌溉增產(chǎn)效果最明顯 引洮水灌溉 降低水費(fèi)投入 而地 引交替灌溉經(jīng)濟(jì)效益最高 因此 地 引交替灌溉可作為定西市引洮灌區(qū)農(nóng)民 增加經(jīng)濟(jì)收入的一種可行有效的手段 參考文獻(xiàn) 陳亭亭 楊培偉 張樹(shù)輝 2019 芹菜素抗腫瘤機(jī)制的研究進(jìn) 展 J 中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué) 36 4 507 510 陳云香 李芳 陳浩偉 等 2022 甘肅省引洮供水工程水環(huán)境 效益綜合評(píng)價(jià)研究 J 中國(guó)農(nóng)村水利水電 7 170 174 丁艷宏 屈忠義 李昌見(jiàn) 等 2018 不同灌溉水源及方式對(duì) 玉米生長(zhǎng)特性及水肥利用效率的影響 J 灌溉排水學(xué) 報(bào) 37 8 1 7 董海霞 2020 內(nèi)官 香泉盆地蔬菜種植區(qū)地下水利用及水 資源置換調(diào)查分析 J 甘肅水利水電技術(shù) 56 2 18 20 方彥杰 張緒成 于顯楓 等 2020 旱地立式深旋耕方式下有 機(jī)肥替代對(duì)飼用玉米耗水特性和產(chǎn)量的影響 J 作物 學(xué)報(bào) 46 12 1 958 1 969 蓋鈞鎰 2013 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法 M 4版 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)出 版社 郭勇 馬娟娟 鄭利劍 等 2022 滴灌水分調(diào)控對(duì)設(shè)施芹菜生 長(zhǎng)與水分利用的影響 J 節(jié)水灌溉 9 9 16 郝秀芬 2016 綠葉菜類蔬菜施肥技術(shù) J 天津農(nóng)林科技 1 29 30 寇霞 賈曄 2018 定西市安定區(qū)引洮供水一期工程受水區(qū)水 資源高效利用探索 J 農(nóng)業(yè)科技與信息 5 99 101 李富春 王琦 張登奎 等 2018 坡地打結(jié)壟溝集雨對(duì)水土流 失 紫花苜蓿干草產(chǎn)量和水分利用效率的影響 J 水土 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Science Research Institute of Gansu Province Dingxi 743000 Gansu China 2 College of Grassland Science Gansu Agricultural University Lanzhou 730070 China Abstract In order to seek a suitable irrigation water source in the Tao river irrigation area of Dingxi of Gansu Province this study adopt