西北地区主要作物节水灌溉制度

(一)冬小麦的节水高效灌溉制度

冬小麦是我国主要的粮食作物之一，生长期很长，一般为240～260 d，每年9月下旬至10月下旬播种，次年5月下旬至6月中旬收割。我国是一个季风气候国家，冬小麦的生长期正是少雨季节，灌溉是冬小麦获得高产的重要保证。在水量有限、供水不足的条件下，冬小麦全生育期的总需水量及各生育阶段的需水量不可能得到全部满足，因此，就不可能按照供水不受限制时的丰产灌溉制度进行灌溉。在这种情况下就应按照节水高效的灌溉制度进行灌溉，把有限的水量在冬小麦生育期内进行最优分配，确保冬小麦水分敏感期的用水，减少对水分非敏感期的供水，此时所寻求的不再是丰产灌溉时的单产最高，而是在水量有限条件下的全灌区总产量(值)最大。

西北地区的陕西、甘肃、新疆等地的冬小麦生长期降水很少，全期降雨量不足100mm，甚至更少。冬小麦生长期的节水高效灌溉制度比较固定，根据冬小麦生长期的需水要求和供水能力，适时、适量地分配水量进行灌溉。由于不易受降雨干扰，灌溉效果十分显著。西北各省冬小麦节水高效灌溉制度具体见表3－1，3－2，3－3，3－4，3－5和3－6。

表3－1　陕西省冬小麦节水高效灌溉制度

续表

表3－2　新疆冬小麦畦灌节水高效灌溉制度

表3－3　新疆阿克苏地区冬小麦节水高效灌溉制度

表3－4　北疆三工河流域冬小麦节水高效灌溉制度

表3－5　甘肃省平凉地区冬小麦节水高效灌溉制度

表3－6　宁夏彭阳地区窖灌冬小麦节水高效灌溉制度

(二)春小麦的节水高效灌溉制度

春小麦春季播种，当年夏、秋收获，春小麦生育期短，通常为80～120 d。由于春小麦在全国分布地域很广，从东北经内蒙古一直延伸到西北甘肃、青海、新疆等地，均有大面积种植，横跨几个气候区，所以灌溉问题十分复杂。在甘肃、新疆等西部地区，春小麦生长期基本无降雨，完全靠灌溉来满足春小麦的需水要求。

春小麦全生育期灌水，应抓住三叶期、拔节期、孕穗期和灌浆期。采用“早灌、勤灌、轻灌”的原则，即早灌头水，赶灌二水，增加灌水次数，减少灌水用量，适当延迟停水。春小麦三叶期开始分蘖、长次生根，同时幼苗开始分化，若缺水受旱，则分蘖减少，幼穗发育不良。因此，早灌水是春小麦增产的一个重要环节。一般应于小麦二叶一心期灌头水，特别是在春旱多风的地区或年份，更加注意。春小麦灌头水后，二水必须紧跟上，两水间隔不宜超过15天，否则将会引起减产，其减产程度甚至比晚灌头水还要大。因为头水之后，正值春小麦拔节期，缺水受旱影响幼穗发育和茎节生长。两水间隔期过长，土壤容易形成板结龟裂，影响其根系的生长。以后各水以不受旱为原则，在灌水量相同的情况下，减少灌水定额，增加灌水次数比采用灌水定额大、灌水次数少，效果好。最后一次灌水不得灌水过晚，要避免在高温天气和五级以上大风天气灌水，防止倒伏，降低千粒重。

1.宁夏银北地区畦灌春小麦节水高效灌溉制度

宁夏银北地区春小麦节水高效灌溉制度的技术要点是:灌冬水后，春小麦生育期只灌分蘖水和灌浆水两水(见表3－7)。产量水平400 kg/亩。其原理是:在春小麦生育期内，灌分蘖水后，春小麦开始进入旺盛生长时期，耗水量急剧增加，土壤水分消耗也随之增大，虽然灌分蘖水后，土壤水分亏缺不断增加，但在春小麦需水临界期—拔节孕穗阶段，土壤含水率仍高达田间持水量的80%以上，可确保春小麦幼穗分化对水分的要求。在拔节～孕穗期不灌水的情况下，从分蘖期到灌浆期虽然土壤水分出现一定程度的亏缺，但土壤含水率仍高于田间持水量的69%，仍可基本满足春小麦生长发育对水分的要求。在灌灌浆水后，尽管不再灌水，但土壤含水率仍高于田间持水量的65%以上，也能满足小麦籽粒形成期对水分的要求。

表3－7　宁夏银北地区春小麦节水高效制度

2.宁夏扬黄新灌区畦灌春小麦节水高效灌溉制度

宁夏扬黄新灌区采用的节水高效灌溉制度技术要求是:除冬灌外，春小麦全生育期灌水3次，具体灌溉时间是三叶后5～10 d灌第一水，拔节后1～5天灌第二水，抽穗后1～10 d灌第三水(见表3－8)。其原理和要点是:在春小麦三叶期后，前期土壤储存的有效水分已消耗完，天然降水己不能满足春小麦生长发育的需要，此时需要补给水分，以延长小麦幼穗分化时间，提高分蘖成穗率，保证基本苗和茎数;拔节到抽穗是春小麦需水关键期，对水分非常敏感，此时的水分供应状况将决定春小麦的有效分蘖数和小穗数，必需灌溉补充水分;抽穗到乳熟期是决定春小麦粒重的关键期，水分亏缺量最大，也必需灌溉补水。春季墒情对春小麦播种影响很大。干旱不但影响春播的顺利进行，而且影响播种质量和春小麦的出苗率及麦苗长势，因此应实行冬灌，时间以日平均气温等于3℃为宜。

表3－8　宁夏扬黄新灌区畦灌春小麦节水高效制度

3.甘肃民乐地区畦灌春小麦节水高效灌溉制度

甘肃民乐地区采用的节水高效灌溉制度是:春小麦生育期的分蘖、拔节、抽穗和灌浆4个阶段共灌4次水(见表3－9)。产量水平479～525 kg/亩。其原理和要点是:分蘖水在距播种40 d左右灌对作物的分蘖具有促进作用，可使早分蘖、多分蘖，提高分蘖率，增加有效穗数。抽穗水距拔节水18～22天左右，此时温度较高，天气干旱，作物耗水较高，对水分十分敏感，及时灌好水可以降低田间温度，孕穗率高、穗大。灌浆水距抽穗水15～20 d，此时营养物质向籽粒迅速集中运送，及时供水可使籽粒饱满，增加千粒重。

表3－9　甘肃民乐地区春小麦节水高效制度

4.内蒙古自治区春小麦节水高效灌溉制度

内蒙古自治区近年来，春小麦播种面积约500万亩，是本区的主要粮食作物。主要分布在河套灌区、土默川灌区、呼伦贝尔市等地区。河套灌区春小麦灌溉面积较大，为引黄灌溉区，目前推广的节水高效灌溉制度见表3－10。

表3－10　内蒙古巴盟地区春小麦节水高效灌溉制度及产量水平

注:上述定额不包括秋灌，秋灌的灌水净定额为70 m3·亩－1。

5.甘肃河西地区滴灌春小麦节水高效灌溉制度

甘肃河西地区在水资源紧缺的情况下，春小麦全生育期滴灌10次，灌溉定额为200 m3/亩，产量水平431～473 kg/亩(见表3－11)。

表3－11　甘肃河西地区滴灌春小麦节水高效灌溉制度

(三)玉米的节水高效灌溉制度

我国北方地区，在玉米的生育阶段，都存在不同程度的缺水问题，需要实施灌溉。玉米的节水高效灌溉制度，便是针对各地不同的水资源状况，充分利用降雨，按以供定需的原则制定的，根据玉米各阶段对水分的要求适当地调整生育期间的灌水次数、时间与定额，力求在节水的前提下获取相对较高的产量。各地的试验统计资料表明:不论是春玉米还是夏玉米，其生育期中的关键灌水时期一是抽雄～开花期，二是播种期。抽雄期受旱对产量影响最大。春玉米的播种～出苗期(4～6月)降雨量较少，保证播前有充足水分状况，能促成玉米全苗和壮苗。因此在制定节水高效灌溉制度时，一定要保证抽雄期前后和播种期的用水。内蒙古孪井滩地区夏玉米节水高效灌溉制度见表3－12。

表3－12　内蒙古孪井滩地区夏玉米节水高效灌溉制度

春玉米是内蒙古地区近年播种面积最大的粮食作物，达2 400万亩左右，占全区粮食播种面积的40%。而且分布很广，全区各地均有种植。内蒙古地区玉米生育期间基本雨热同步，但降雨时空分布非常不均，干旱经常存在和发生。玉米缺水的关键时期是:春季播种期、拔节后期(大喇叭口期)、开花吐丝期。抓住玉米缺水的关键时期，适时适量地进行灌溉均能取得很好效果。地表水畦灌由于目前田间工程还比较差，灌水定额一般在50 m3/亩左右。井灌区低压管道灌溉，相对较好，灌水定额一般在40 m3/亩左右。采用喷灌的地区一般灌水定额在30 m3/亩左右(表3－13)。近年来西北其他省春玉米节水高效灌溉制度也得到推广应用，具体见(表3－14，3－15)

表3－13　内蒙古自治区春玉米节水高效灌溉制度及产量水平

表3－14　宁夏彭阳地区窖灌春玉米节水高效灌溉制度

表3－15　新疆地区覆膜春玉米节水高效灌溉制度

(四)棉花的节水高效灌溉制度

1.棉花各生育期的灌溉需求

(1)苗期:从出苗到开始现蕾这一阶段称为苗期。北方棉区这一时段在45 d左右，时间从4月底到6月初。此间风多、风大，蒸发量大，降雨少，寒流频繁。棉苗出土后常遇低温等不利条件而易感染病害。一般不要求灌水，习惯蹲苗，此时加强中耕松土措施既可保墒，又能提高地温，有利于促进幼苗生长，也可减轻病的危害。长江流域棉区，苗期正值梅雨季节，细雨蒙蒙，排水问题更为突出，不需灌水。

(2)蕾期:棉花现蕾以后气温升高，生长发育加快，花蕾大量出现，对水分要求也十分迫切。北方棉区此间干旱少雨，必须灌溉以保证棉苗生长发育对水分的要求。现蕾期及时灌水，不仅有利于棉株生长，而且现蕾数也明显增加，有利增产。经验表明，蕾期适时灌水可以争取早座、多座伏前桃，进而控制后期植株徒长，减少了蕾、铃脱落率。

(3)花铃期:花铃期虽逢雨季，但由于降雨的不稳定性，灌水几率仍然很大。花铃期是棉花灌水高峰期，植株蒸腾量大，对水分十分敏感。干旱和淹涝都会引起蕾铃的大量脱落。另外花铃期缺水与否不但影响产量，而且对棉纤维品质也有影响。花铃期正值棉花生殖生长旺盛阶段，大量生殖器官的形成、运转，会有较多有机营养物质的产生与积累。在干旱时及时灌水不仅有利于干物质的形成、运转，而且也有利于矿物质营养的吸收、利用。在黄河流域棉区，花铃期正值雨季，灌溉若不注意天气预报，灌后遇雨往往形成徒长，致使中、下部蕾铃大量脱落。为了防止中、后期徒长，应注意抓伏前桃。低位果枝能座住伏前桃，就可以在雨季稳住棉株，不使其徒长，这样就可有效地减少蕾铃脱落。

(4)絮期:吐絮以后叶片逐渐老化，有的已脱落，叶面蒸腾量明显减少，对灌溉要求不高灌溉几率小。但试验资料表明，絮期干旱时及时灌水，对产量与棉纤维品质都有重要影响。有的研究成果表明，絮期及时灌水，明显增加秋桃数并增强已座成桃的棉纤维品质。关于后期停水日期，主要依据秋季降雨、温度变化、霜期早晚情况来决定。秋雨少，生长期较长的地区，8月中旬的幼铃尚能吐絮，停水日期可放在8月30日左右，即在吐絮开始时为宜。如果9月天气干旱，还应继续灌水，以保证幼铃的生长与成熟。

目前在西北内陆棉区，主要推广棉花膜下滴灌技术。膜下滴灌技术是地膜栽培技术与滴灌技术的结合，它既具备了地膜栽培技术的增温、保墒、增产的作用，同时还具备了滴灌的防止深层渗漏、减少棵间蒸发、节水、节肥的特点，是农艺节水与工程节水的有机结合。与沟灌棉花相比，膜下滴灌棉花的灌溉节水效率在50%以上;对于低中产田可增产20%，而且有明显的节肥效果。因此，该技术具有显著的提高水、肥利用率的能力，在我国干旱地区，受到了广泛的重视，并得到了大力推广。另外，利用膜下滴灌技术治理盐、碱地不仅节水显著，而且与其他水利治理措施相比，作物增产幅度大。

2.北疆塔城地区特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度

特早熟棉区在当地气候、土壤及栽培模式下，冬灌保墒地膜下滴灌全生育期灌水10～11次，灌溉定额250 m3/亩;茬灌干播湿出地膜下滴灌全生育期灌水12～14次，灌溉定额285 m3/亩(见表3－16)。

表3－16　北疆特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度

2.新疆天山北坡棉花膜下滴灌灌溉制度

新疆天山北坡经济带是新疆重要的优质棉花生产主产区，主要包括昌吉市、五家渠市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市、沙湾县、奎屯市、乌苏市和兵团部分团场。棉花滴灌方法有:干播湿出1膜1管滴灌、干播湿出1膜两管滴灌、地埋式(耕层)滴灌、膜下自压软管灌1膜1管和膜下自压软管灌1膜2管五种(见表3－17，3－18，3－19，3－20和3－21)。

表3－17　棉花干播湿出1膜1管滴灌灌溉制度

注:一般头年进行过冬灌且墒情好的地块不需滴出苗水。时间的格式为日/月。

表3－18　棉花干播湿出1膜2管滴灌灌溉制度

注:一般头年进行过冬灌且墒情好的地块不需滴出苗水。

表3－19　棉花地埋式(耕层)滴灌灌溉制度

表3－20　棉花膜下自压软管灌1膜1管灌水制度

表3－21　棉花膜下自压软管灌1膜2管灌水制度

3.南疆棉区地面灌溉棉花节水高效灌溉制度

南疆棉区棉花生育期适宜的灌溉定额为320 m3/亩，其中蕾期灌水1～2次，每次灌水量50～60m3/亩;花铃期灌水3～4次，每次灌水量60～70m3/亩;吐絮期灌水1次或不灌。第1、2次灌水间隔12～15 d，以后各次灌水间隔15～18 d(见表3－22)。

表3－22　南疆棉区地面灌溉棉花节水高效灌溉制度

(五)谷子的节水高效灌溉制度

谷子比较耐旱，是对苗期而言，而其他生育阶段受旱均会造成不同程度的减产。内蒙古自治区大部分地区由于自然降水少，分布不均，耕层土壤含水量变化较大，一般均不能满足谷子各个生育期对水分的要求，这也是造成谷子产量较低的主要原因。因此，要根据其需水规律，适时适量进行灌溉是很必要的，这是获得谷子高产的重要保证。内蒙古赤峰井灌区试验结果证明(表3－23)，耕层土壤湿度大小，直接影响谷子的产量，要想达到高产稳产必须掌握好各生育阶段土壤适宜含水率。苗期土壤含水率下限控制指标应占田间持水量的65%;拔节至抽穗期，土壤含水率下限控制指标为占田间持水量的75%;抽穗至灌浆期为75%，灌浆至成熟为70%。

表3－23　内蒙古自治区谷子节水高效灌溉制度及产量水平

(六)马铃薯的节水高效灌溉制度

马铃薯由于其抗旱、高产特性在宁夏中部干旱带已经被大力推广种植并逐渐成为支持地区农业发展的主要特色产业。马铃薯关键生育期，滴灌限额灌溉条件下的灌水次数与产量呈正相关，灌水次数越多，产量越高。在马铃薯关键生育期保证最低下限土壤含水率的条件下，产量能维持正常水平，否则马铃薯产量会受到一定影响。根据试验结果，推荐马铃薯在限额灌溉定额，滴灌方式下的限额灌溉制度及对应的产量见表3－24。

表3－24　宁夏中部干旱区马铃薯不同限额灌溉方式下的灌溉制度

内蒙古中部阴山沿麓马铃薯种植区，马铃薯通常在5月上旬播种，在干旱年份(灌溉保证率为85%)和一般年份(灌溉保证率50%)，马铃薯不同生育时期的灌水次数、灌水时间和灌水定额可参照表3－25。

表3－25　内蒙古中部阴山沿麓马铃薯膜下滴灌制度

(七)西瓜的节水高效灌溉制度

1.灌水时期与方式

根据西瓜的需水特点合理浇水，是西瓜早熟丰产的保证。

(1)缓苗水

幼苗移栽7 d后，应及时浇缓苗水，以促进缓苗。浇水应在晴天的8:00～10:00进行。

(2)伸蔓水

伸蔓期植株需水量增加，当西瓜“甩龙头”即出现主蔓和辅养蔓后，可采取膜下暗灌的方法补充水分，水量不宜过大。

(3)坐瓜后三水

定瓜水在西瓜授粉后10 d左右浇。之后避开西瓜鹅蛋大小时的易裂瓜期，待西瓜碗口大小时浇膨瓜水。在西瓜转色前再浇一次收瓜水，这次浇水要足，因为这一水浇后直至收瓜前不再浇水。这三水浇水量要足，并随水冲施高钾肥，以促进膨瓜。

2.利用土壤张力计的PF值进行灌溉管理

通常在西瓜灌溉管理过程中，只提出“小水”“大水”“透水”之类的措施，灌溉管理没有量的界限，全凭经验。在日本的西瓜栽培资料中，有人提出按照土壤湿度计(张力计)的PF值进行土壤水分管理。我们认为，这对我国的西瓜生产很有参考价值，现简要介绍如下:

日本的仓田久男指出:“适于西瓜植株所需要的土壤含水量PF值为1.6～2.0。”这说明西瓜需要相当多的水分。根据日本甲田畅男的资料，在覆盖栽培条件下，如植株生长健壮，西瓜开花坐果之前应在PF2.5时浇水;如植株生长较弱，应在PF2.3时浇水。每个浇水点的浇水量为15 mm，PF2.5时为20mm，前者每5 d浇1次，后者每6～7 d浇1次。对于老化苗应多给些水，在PF2.2时就应该浇水。果实采收前10～15 d，PF值以2.7为宜，可以不浇水。在果实接近成熟时，如土壤水分含量多，则果实生长较大，但糖分积累减少，品质较差。田中正美提出，在多层覆盖大棚栽培条件下，西瓜幼苗定植时如水分过多，则其根群分布较浅，并对寒冷的抵抗能力减弱。应该使根系处干燥一些，让根系向土壤深层伸展。定植后的水分管理初期的PF值以2.1为好。到开花之前，应使之干燥些，PF值以2.3为宜。果实膨大前期，可增加土壤水分，PF值以2.0～2.2为宜，果实膨大较快，果个增加。根据植株生长势的强弱，施用液肥对果实膨大也有好处。浇水应在晴天上午进行，果实采收前7～10 d，注意防止果实二次膨大，以免发生裂果，PF值以2.5为好。土壤湿度计深埋在地下15 cm处。

参考文献

［1］Chanzy A.Basic soil surface characteristics derived from active microwave remote sensing.Remote Sensing Review，1993，7:303～320.

［2］Doorenbos J.Pruitt W O.1977.Crops water requirements，FAO Irrigation and Drainage Paper(24)，Rome.

［3］Garratt JR.The measurement of evaporation by meteorological methods.Agricultural Water Management，1984，8:99～108.

［4］Jackson R D.Idso SB，Rrginato R J.Infrared the mometer triggers innigation.Agricultural Research.1980(12):9.

［5］Moarn M S，Clarke TH，Inoney，etal.Estimating crop water－deficitusing the relation between surface－air temperature and spectral vegetation index.Remote Sensing of Environment，1994，49(3):246～263.

［6］Penman H L，Long JF.Weather in wheat，an essay in micrometeorology，Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society，1960，86:1～50.

［7］Raupach M R.A wind－tunnelstudy of turbulent flow close to regularly arrayed rough surface.Boundary Layer Meteor，1980，18:373～397.

［8］段春锋，缪启龙，曹雯.西北地区参考作物蒸散变化特征及其主要影响因素.农业工程学报，2011，27(8):77～83.

［9］韩伟锋，武继承，何方.作物需水量研究综述.华北水利水电学院学报，2008，29(5):30～33.

［10］康绍忠，蔡焕杰.农业水管理学.北京:中国农业出版社，1996.

［11］康绍忠，张小林，贺正中，等.陕西省玉米需水量等值线图及分区灌溉评价的研究.水资源与水工程学报，陕西省水利水土保持厅，西北农业大学.1990，1(3):19～34.

［12］康绍忠，贺正中，张学，等.陕西省作物需水量及分区灌溉模式.北京:水利电力出版社，1991.

［13］亢艳莉，张晓煜，袁海燕，等.宁夏引黄灌区春小麦需水规律初探.现代农业科技，2007(14):98～101.

［14］李英能，聂雪梅.2010年中国农田灌溉发展预测对策.见:2010年中国种植业养殖业发展趋势与对策.中国农业科技出版社.1997.

［15］李英能.作物与水资源利用.重庆:重庆出版社，2001.

［16］刘宏谊，马鹏里，杨兴国，等.甘肃省主要农作物需水量时空变化特征分析.干旱地区农业研究，2005，23(1):39～44.

［17］刘学军，王乐，张红玲，等.宁夏扬黄灌区玉米限额补充灌溉制度研究.水资源与水工程学报，2012，3:30～33.

［18］刘学军，张红玲.宁夏扬黄限额灌溉区降水资源就地高效利用技术集成研究.中国农村水利水电，2012，6:91～94.

［19］卢其尧译.(英)Monteith J L主编.植被与大气原理.北京:农业出版社，1985.

［20］马灵玲，占车生，唐伶俐，等.作物需水量研究进展的回顾与展望.干旱区地理，2005，28(4):531～537.

［21］马灵玲.通用陆面模式COLM估算区域陆面蒸散.中国科学院遥感卫星地而站硕士学位论文，2005.

［22］马鹏里，杨兴国，陈端生，等.农作物需水量随气候变化的响应研究.西北植物学报，2006，26(2):348～353.

［23］山仑，康绍忠，吴普特.中国节水农业.北京:中国农业出版社，2004.

［24］上官周平，邵明安，薛增召.旱地作物需水量预报决策辅助系统.农业工程学报，2001，17(2):42～46.

［25］上官周平，邵明安.21世纪高效用水技术展望.农业工程学报.1999，15(1):17～21.

［26］水利部农村水利司编.节水灌溉技术标准选取.北京:中国水利电力出版社，1998.

［27］孙爽，杨晓光，李克南，等.中国冬小麦需水量时空特征分析.农业工程学报，2013，29(15):72～82.

［28］吴桂林，王克勤.不同水分供应对西瓜营养和果实生长及果实品质的影响.河北农业大学学报，2008，31(2):37～41.

［29］王静，张晓煜，马国飞，等.1961～2010年宁夏灌区主要作物需水量时空分布特征.中国农学通报，2015，31(26):161～169.

［30］王乐，张红玲.干旱区马铃薯田间滴灌限额灌溉技术研究.节水灌溉，2013，8:10～16.

［31］王玉堂，王靖环.北方西瓜栽培技术.哈尔滨:东北林业出版社，1982.

［32］辛晓洲，田国良，柳钦火.地表蒸散定量遥感的研究进展.遥感学报，2003，7(3):233～240.

［33］信乃诠，赵聚宝.旱地农田水分状况与调控技术.北京:农业出版社，1992.

［34］徐超，杨晓光，李勇，等.气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅲ.西北干旱区农业气候资源时空变化特征.应用生态学报，2011，22(3):763～772.

［35］杨晓光，李勇，代姝玮，等.气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅸ.中国农业气候资源时空变化特征.应用生态学报，2011，22(12):3177～3188.

［36］杨延春，潘昌保，施世宽.里下河地区西瓜灌溉制度、需水规律及需水量的试验研究.上海农业科技，2003，2:66～68.

［37］张雅君，刘全胜.需水量预测方法的评析与择优.中国给水排水，2001，17(7):27～29.

［38］赵聚宝，李克煌.干旱与农业.北京:中国农业出版社，1995.

［39］钟兆站，赵聚宝，郁小川，等.中国北方主要旱地作物需水量的计算与分析.中国农业气象，2000，21(2):1～4.

［40］中国节水灌溉网.http://www.jsgg.com.cn/CIDDC_SavingWaterClass_3/Index.htm.