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2022-09-14 01:35:54張永忠柴福強(qiáng)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技訂閱 2022年17期 收藏

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)量土壤濕度全生育期

張永忠 柴福強(qiáng)

（平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所，甘肅平?jīng)?744000）

冬小麥?zhǔn)瞧經(jīng)鍪兄饕募Z作物，2019年全市小麥播種面積9.99萬(wàn)hm2，占全市糧食作物播種面積（27.84萬(wàn)hm2）的35.88%，作物需水量在水利和農(nóng)業(yè)區(qū)劃、水資源開發(fā)利用以及流域規(guī)劃和灌溉制度設(shè)計(jì)、規(guī)劃與管理中起著重要作用。農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理所要求的作物棵間蒸發(fā)量和葉面蒸騰量、作物需水規(guī)律、灌溉制度、灌溉效益等基礎(chǔ)資料需要通過試驗(yàn)來(lái)確定[1-3]。

2020年平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗(yàn)站編制冬小麥需水量試驗(yàn)方案，并于當(dāng)年開始實(shí)施，設(shè)定不同生育期不同灌水量，計(jì)算每種方案的需水量，選擇最高產(chǎn)量下的需水量作為平?jīng)鍪挟?dāng)年的作物需水量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗(yàn)站大型測(cè)坑群進(jìn)行，測(cè)坑分為有底測(cè)坑和觀測(cè)廊道兩部分，有底測(cè)坑共24組，分列觀測(cè)廊道兩側(cè)，每個(gè)測(cè)坑長(zhǎng)3.33 m、寬2.0 m、深1.867 m。測(cè)坑土壤類型為中壤，田間最大持水量27.4%，土壤容重1.31 g/cm3，灌溉水源為地下水，水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)田周圍為開闊的農(nóng)田，其土壤條件（包括土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)及肥力條件）具有較好的代表性，試驗(yàn)田四周種植冬小麥作保護(hù)帶。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)因素的確定。將冬小麥灌水時(shí)期確定為因素，在平?jīng)鍪袞|部，冬小麥一般在9月下旬播種，在6月下旬至7月初收獲，在這段時(shí)間中，冬小麥可劃分為5個(gè)生育時(shí)段，即播種—越冬、越冬—返青、返青—拔節(jié)、拔節(jié)—抽穗、抽穗—成熟。灌水從越冬開始，灌水時(shí)期是越冬期、返青期、拔節(jié)期、揚(yáng)花期、灌漿期，試驗(yàn)因素?fù)?jù)此確定為5個(gè)因素。

1.2.2 試驗(yàn)水平的確定。在冬小麥需水量試驗(yàn)中，根據(jù)冬小麥需水特征確定土壤濕度作為水平。按照水利部灌溉試驗(yàn)總站要求，需水量試驗(yàn)水平為土壤濕度 30%、45%、60%、75%、90%等 5個(gè)水平，根據(jù)平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗(yàn)站1983—1995年期間多年冬小麥試驗(yàn)，45%以下土壤濕度不利于小麥生長(zhǎng)，所以冬小麥需水量試驗(yàn)水平最小值取土壤濕度45%。該水平設(shè)計(jì)于冬小麥揚(yáng)花期。根據(jù)前幾年試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，選取土壤濕度45%作為上限容易造成水分脅迫，這與需水量試驗(yàn)的要求不符。因此，2021年試驗(yàn)在小麥揚(yáng)花期灌溉水平選取土壤濕度75%、60%。本試驗(yàn)灌溉水平越冬期設(shè)計(jì)為土壤濕度75%、90%，返青期設(shè)計(jì)為土壤濕度60%、75%，拔節(jié)期設(shè)計(jì)為土壤濕度75%、90%，揚(yáng)花期設(shè)計(jì)為土壤濕度60%、75%，灌漿期設(shè)計(jì)為土壤濕度60%和75%。采用L8（27）正交試驗(yàn)表，得到8個(gè)試驗(yàn)處理（表1）。3次重復(fù)，隨機(jī)排列[4-6]，小區(qū)面積為6.66 m2。

表1 試驗(yàn)各處理因子與水平設(shè)計(jì)

1.3 試驗(yàn)實(shí)施

供試小麥品種為銅麥6號(hào)，2020年9月25日播種，播種量300 kg/hm2，人工按行定量條播，行距為20 cm。試驗(yàn)地塊前茬為小麥，播種時(shí)施用磷酸二銨375 kg/hm2，返青期施用農(nóng)家肥（羊糞）60 t/hm2。 灌水采用管道灌溉，水表計(jì)量。全生育期灌水5次，即2020年11月24日灌越冬水、翌年4月1日灌返青水、4月21日灌拔節(jié)水、5月12日灌揚(yáng)花水、6月1日灌灌漿水。其他農(nóng)事活動(dòng)各處理完全一致。2021年6月23日收割，收獲時(shí)小區(qū)單收單打。

1.4 測(cè)定內(nèi)容與方法

氣象數(shù)據(jù)采用本所灌溉試驗(yàn)站自動(dòng)氣象觀測(cè)站觀測(cè)的數(shù)據(jù)。土壤水分測(cè)定采用取土烘干法測(cè)定，土層深度為60 cm。含水量每旬測(cè)定1次，即每月的1日、10日、20日測(cè)定，逢生育期和灌水前加測(cè)?？瞄g蒸發(fā)量采用小型蒸滲儀測(cè)定，與測(cè)定土壤水分同步進(jìn)行。

生長(zhǎng)期進(jìn)行了群體密度、穗長(zhǎng)、株高調(diào)查。室內(nèi)考種項(xiàng)目主要有株數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、穗數(shù)、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、區(qū)產(chǎn)、干物質(zhì)重等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行分析計(jì)算和制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量

將各處理小區(qū)產(chǎn)量折算成單位面積產(chǎn)量，按照正交試驗(yàn)結(jié)果分析方法進(jìn)行直觀分析（表2）。由極差R值大小可知，各因子對(duì)產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為揚(yáng)花水（D）＞返青水（B）＞拔節(jié)水（C）＞灌漿水（E）＞越冬水（A），最佳的處理組合是A1B1C1D1E2。但是，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，處理1產(chǎn)量最高，即A1B1C1D1E1是最好處理。即在試驗(yàn)特定氣候條件下，冬小麥全生育期灌5次水，產(chǎn)量最高。灌溉模式：越冬期灌水量為土壤濕度90%，返青期灌水量為土壤濕度75%，拔節(jié)期灌水量為土壤濕度90%，揚(yáng)花期灌水量為土壤濕度75%，灌漿期灌水量為土壤濕度75%。變量分析的結(jié)果表明，處理間差異不顯著，各因子不同水平間差異也不顯著。

表2 不同處理冬小麥產(chǎn)量

2.2 冬小麥生長(zhǎng)期需水量分析

利用試驗(yàn)取得的土壤水分資料，根據(jù)水量平衡方程計(jì)算得到各處理不同生育階段需水量。從表3可以看出，在特定氣候條件下，冬小麥全生期需水量最大為465.92 mm，最小為330.65 mm，平均日耗水強(qiáng)度變化范圍為1.281～1.810 mm/d，隨著供水量的變化而變化，其關(guān)系為正比關(guān)系。

表3 不同處理冬小麥各生育階段需水量 單位：mm

以處理1為例，出苗—越冬需水量為47.22 mm，占全生育期需水量10.14%；越冬—返青需水量為80.06 mm，占全生育期需水量的17.18%；返青—拔節(jié)需水量為39.86 mm，占全生育期需水量的8.56%；拔節(jié)—抽穗需水量為113.69 mm，占全生育期需水量的24.40%；抽穗—灌漿需水量為87.87 mm，占全生育期需水量的18.86%；灌漿—成熟需水量為97.22 mm，占全生育期需水量的20.87%；從模系數(shù)來(lái)看，拔節(jié)—抽穗最大，其次為灌漿—成熟，返青—拔節(jié)模系數(shù)最小。

從表4可以看出，小麥產(chǎn)量最高的處理1，其10月需水量為14.44 mm、11月需水量為41.17 mm、越冬期需水量為17.74 mm，且2021年3月需水量為53.93 mm、4月需水量為 106.49 mm、5月需水量為134.93 mm、6月需水量為97.22 mm、全生育期需水量為465.92 mm。

表4 不同處理冬小麥各月需水量 單位：mm

2.3 冬小麥生長(zhǎng)期棵間蒸發(fā)量分析

對(duì)冬小麥生長(zhǎng)期棵間蒸發(fā)量按生育時(shí)段和各月分別進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。從表5可以看出，處理1冬小麥出苗—越冬棵間蒸發(fā)量為23.99 mm、越冬—返青棵間蒸發(fā)量為31.70 mm、返青—拔節(jié)棵間蒸發(fā)量為14.95mm、拔節(jié)—抽穗棵間蒸發(fā)量為11.66mm，抽穗—灌漿棵間蒸發(fā)量為14.74 mm，灌漿—成熟棵間蒸發(fā)量為24.43 mm，全生育期棵間蒸發(fā)量為121.47 mm，占全生育期需水量的26.07%。從各月棵間蒸發(fā)量來(lái)看（表6），處理1的棵間蒸發(fā)量10月為17.33 mm、11月為7.29 mm、越冬期為25.22 mm、翌年3月為5.85 mm、4月為 21.00 mm、5月為 20.35 mm、6月為24.43 mm，全生育期為121.47 mm。

表5 不同處理冬小麥棵間蒸發(fā)量 單位：mm

表6 不同處理冬小麥各月棵間蒸發(fā)量 單位：mm

2.4 冬小麥生長(zhǎng)期葉面蒸騰量分析

作物的需水量由棵間蒸發(fā)量、葉面蒸騰量?jī)刹糠纸M成，可以根據(jù)作物需水量、棵間蒸發(fā)量計(jì)算求得作物葉面蒸騰量。從表7可以看出，處理1冬小麥出苗—越冬葉面蒸騰量為23.23mm、越冬—返青葉面蒸騰量為48.36mm、返青—拔節(jié)葉面蒸騰量為24.91mm、拔節(jié)—抽穗葉面蒸騰量為102.03 mm，抽穗—灌漿葉面蒸騰量為73.12 mm，灌漿—成熟葉面蒸騰量為72.80 mm，全生育期葉面蒸騰量為344.45 mm，占需水量的73.93%。

表7 不同處理冬小麥各生育時(shí)段葉面蒸騰量 單位：mm

從表8可以看出，處理1各月葉面蒸騰量10月為-2.89 mm、11月為33.88 mm、越冬期為-7.48 mm、翌年 3月為 48.08 mm、4月為 85.49 mm、5月為114.59 mm、6月為 72.80 mm。

表8 不同處理冬小麥各月葉面蒸發(fā)量 單位：mm

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在2020—2021年度特定氣候條件下，冬小麥全生育期灌5次水，產(chǎn)量最高，即灌溉模式為越冬期灌水量為土壤濕度90%、返青期灌水量為土壤濕度75%、拔節(jié)期灌水量為土壤濕度90%、抽穗期灌水量為土壤濕度75%、灌漿期灌水量為土壤濕度75%，該處理模式下冬小麥需水量最高，全生育期需水量為465.92 mm，其中出苗—越冬需水量為47.22 mm，占全生育期需水量的10.14%；越冬—返青需水量為80.06 mm，占全生育期需水量的17.18%；返青—拔節(jié)需水量為39.86 mm，占全生育期需水量的8.56%；拔節(jié)—抽穗需水量為113.69 mm，占全生育期需水量的24.4%；抽穗—灌漿需水量為87.86mm，占全生育期需水量的18.86%；灌漿—成熟需水量為97.22 mm，占全生育期需水量的20.87%；冬小麥全生育期棵間蒸發(fā)量為121.47 mm，占需水量的26.07%；葉面蒸騰量為344.47 mm，占需水量的73.93%。

平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗(yàn)站在20世紀(jì)80年代初至90年代初對(duì)冬小麥需水量進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了冬小麥需水量試驗(yàn)成果，但由于作物需水量受土壤水分、作物品種、氣象因素和農(nóng)業(yè)措施的影響且隨作物發(fā)育狀況的不同而有很大變化，加之受當(dāng)時(shí)測(cè)坑數(shù)量的限制，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí)，各生育時(shí)段適宜土壤濕度控制下限只有一個(gè)水平，不符合《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》（SL 13—2015）相關(guān)要求。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，灌溉技術(shù)和種植結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，過去的灌溉試驗(yàn)成果已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，特別是灌溉用水定額和灌溉水利用系數(shù)的確定，迫切需要通過作物需水量試驗(yàn)來(lái)獲得。為此，平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗(yàn)站開展了冬小麥需水量試驗(yàn)，通過多年試驗(yàn)研究，分析提出了平?jīng)鍪卸←溞杷?、需水?guī)律、參考作物騰發(fā)量及作物系數(shù)，以期為平?jīng)鍪心酥岭]東地區(qū)水資源開發(fā)利用、流域規(guī)劃和灌溉制度制定、農(nóng)田用水管理提供基礎(chǔ)資料。

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