文摘
为了准确、快速计算裸燕麦的需水量在北部的阴山山地滴灌下,研究采用了和潜在蒸散计算方法建议文档FAO56和SCCA适用于计算作物需水量的基础上,缺乏灌溉实验。结果表明,裸燕麦的水需求没有干旱影响是383.8毫米,和最大程度上的每日平均需水强度是标题开花,作物需水量的关键时期,和的平均值在整个生育期是3.89毫米/ d。校正后,裸燕麦的初始成长阶段,作物发展增长阶段,赛季中期增长阶段,和赛季末增长阶段为0.34,0.94,1.05和0.36。平均裸燕麦的整个成长阶段是0.71。SCCA不考虑润湿的影响深度的初始生长期作物和当地灌溉的校正在赛季中期和晚期阶段的作物。因此,当裸燕麦是315毫米的灌溉定额,计算出的作物需水量SCCA是363.84毫米,这是不同于测量值的10%左右。结果表明,SCCA可以用来计算裸燕麦的需水量在北部的阴山山地滴灌下内蒙古和计算误差是在允许的范围内。然而,它也需要考虑不同的灌溉方式和株高的影响作物对计算值。
1。介绍
作物需水量的计算方法一般包括两类,包括作物生育期的需水量与水平衡测量方法,并通过计算实际作物需水量计算作物需水量的参考。其中,FAO56推荐的作物系数方法有相对广泛应用当前农业生产中作物需水量的活动(1]。应用程序的关键流程的SCCA FAO56推荐的计算作物需水量的计算出水的要求参考作物和 。 反映了作物需水量之间的特定值在一个特定的发展阶段,潜在蒸散参考作物的生物学特性的综合示范,状态的土壤、水和肥力,作物类型、输出,现场管理水平,作物本身的其他因素对作物需水量。它是一个重要的参数对水的需求之间的差异不同作物和作物需水量的参考。由于不同的生长发育特点,作物在不同的品种有不同的特点在水需求在不同生长阶段2- - - - - -8]。
FAO56的文档提供了推荐值不同的作物在不同生长时期。考虑到的值在FAO56给出特定的气候和植物形式的基础上,有必要验证和修改的值根据实际应用环境(品种、气候、水和肥力条件)(9- - - - - -13]。张等人进行灌溉试验对青贮玉米和苜蓿Uxin横幅和采用的测量每天Eta和PM公式FAO56每天进行分析;毛乌素沙地的紫花苜蓿生长阶段的计算(14]。王、谢CERES-Wheat模型适用于模拟和计算阜丰郡北冬小麦和宝鸡陈仓区酒店在最初的发展阶段,越冬阶段,增长高峰阶段,也是最后一个增长阶段,比较推荐的在FAO56相关性和偏差(15]。王等人赖叶面积指数和气象因素应用于模拟作物系数和玉米整个生育期的土壤水分蒸发蒸腾损失总量。基于河北近60年的逐日气象数据和从1955年到2014年,河北省土壤数据在中国土壤数据库、曹、李和朱中推荐采用SCCA FAQ修改的值 ,有修改的时空分布规律中南地区主要作物的河北,并讨论了相关的主要气象因素的变化(16,17]。王等人进行观察和实验研究云南水稻作物系数和法律。结果表明,空间的差异没有任何明显的法律(18]。价值在湿润和半湿润气候的地区是相对较高的,和在潮湿的气候凉爽的地区相对较低。虽然证明了随着高度的上升,下降趋势的相关性相对较低。李应用和η来计算草地,沙丘和建造反演模型从多个并发考虑植被指数与叶面积指数和土壤含水量19]。张等人应用无人机遥感平台与多光谱传感器来实现同步观察玉米作物系数在不同水分含量在不同生长阶段Dalad横幅和修改在粮农组织推荐dual-crop系数方法基于气象数据,土壤质量和其他外部条件(20.]。根据粮农组织的推荐方法,刘翔选择了在新疆阿尔泰地区的计算方法和应用实际测量水的要求修改价值建议FAO56 [21]。阐述了全球的Ikram燕麦和生产改进的重要性,表明燕麦作物,需要大量的水来增加产量,为了减少水的要求,需要一个新的概念来提高生产力(22]。埃贾兹·表示,巴基斯坦是地下水资源消耗和正在进行的地下水模拟不同的干预措施在灌溉和种植实践。结果表明,它是适合种植小麦和燕麦在早春和棉花在雨季;它可以最大限度地保护地下水资源(23]。Schoot估计当前和未来可能的四个重要的灌溉作物的灌溉用水量莱茵河流域、甜菜、马铃薯、玉米、燕麦,建议扩大动态作物计划扩展模型来准确估计每个sub-basin[的需水量24]。Djaman选择28燕麦基因型适合种植在美国西部和四年收益率进行评估在喷灌农业科学中心,和结果表明,燕麦作物水分利用效率(CWUE)不同基因型和年25]。
目前,大量的研究已经在FAO56 SCCA推荐使用计算水需求的裸燕麦、紫花苜蓿、棉花和其他作物,但大多数的结果不考虑灌溉形式对作物需水量的影响。裸燕麦的主要营养丰富的谷物之一在中国北部的高山地区。近年来,由于越来越多的中国西北地区水资源短缺,地下滴灌和地下滴灌广泛应用于裸燕麦种植面积在北部阴山山脉脚下。因为地下滴灌位于地面以下,它直接灌溉裸燕麦的根源,减少土壤表面蒸发的水,这是与传统的裸燕麦种植有很大不同。与此同时,FAO56于1998年出版。与现在相比,有明显的作物品种的变化,尤其是在株高。如何快速、准确地计算作物需水量的裸燕麦在北部的阴山山地条件下开展现场实验尽可能少已成为一个重要问题的灌区水土资源管理。
本文应用SCCA推荐粮农组织调查裸燕麦的需水量在北部的阴山山地和验证领域研究的测量值的实际应用SCCA计算作物需水量的裸燕麦在滴灌在北部的阴山山地在实际生产和生活。的研究成果提供依据的准确计算作物需水量的裸燕麦在北部的阴山山地滴灌,以及制定科学合理的灌溉系统。
2。材料和方法
2.1。区域概况
是国内外生态水文学研究区域位于Yinshanbeilu草原国家观察和研究站Xilamuren镇上,Damaoqi,内蒙古包头。距离80公里从呼和浩特城市,研究车站东南方内蒙古乌兰察布草原的中心位置和北部阴山脚下。这个地方属于暖温带大陆性季风气候。干旱的气候特征和多风的弹簧和秋天,夏天热,短,干燥和寒冷的冬天。年平均降水量284毫米,年平均蒸发量2305.0毫米。降水主要集中在7月和8月。年平均温度为2.5°C,无霜期为83天。主要风西风,来自西北的风和年平均风速为4.5米/秒。山区银山研究站所在地属于内蒙古高原的过渡地带,平均海拔1600米。区域剥蚀地貌,以及冲积和构造地貌。
土壤属于年轻的土壤开发基于基础岩石、土壤和高职位包含有限的土壤腐殖质。土壤质地粗,分布面积相对较小。低的地方通常是分布式较大面积的栗钙土,质地轻壤土、砂壤土。较丰富的水分和养分,土壤有一定的生产潜力。表面土层的厚度只有10到15厘米或更薄,厚度在低的地方可能达到30到50厘米。然而,盐含量相对较高。
2.2。实验材料
裸燕麦品种应用于实验河口1号和7号Yajin。的初始划分如图增长时期1。土壤为实验测试坑从土壤中被选中的研究站。土壤是根据实际的大导热回来了。土壤的理化性质如表所示1。
2.3。实验设计
浅滴灌灌溉形式。实验应用亏灌溉方法,并设置四个治疗水平,包括没有干旱(水分含量的土壤湿润层是田间持水量的90%),轻微的干旱(水分含量的土壤湿润层是田间持水量的80%),中等干旱(水分含量的土壤湿润层是田间持水量的70%),和严重干旱(水分含量的土壤湿润层是田间持水量的60%)。每个治疗水平重复了三次,总共12个小区域。实验对两种作物完全有24个小区域,如表所示2。灌溉的各种治疗10次,和灌溉时间是5月20日,6月1日6月13日,6月28日7月10日8月1日,7月20日,8月13日,8月25日和9月5日。
从5月5日到6日,土地投入了25厘米深,然后夷为平地(15每公顷000公斤腐烂的有机肥料应用基础肥料)。在播种之前,种子40%拌种拌双根据种子重量的0.2%可湿性粉剂,防止弄脏。播种在5月14日开始。种子化肥175公斤二胺/公顷(含氮量18%,磷含量48%)。播种后,必须及时覆盖,抑制土壤和保持水分。额外的肥料从出现开始和结束在抽穗期。应当安排一个额外的肥料,60公斤尿素是申请的每公顷土地。
2.4。测试指标和方法
观察内容主要包括气象数据、土壤数据和作物的生理数据。
气象数据:应用数据从流浪汉的气象监测站的网站。
土壤物理指标:水分含量、盐度、温度和土壤水的潜力。当前土壤传感器(美国起源EM50)是用来测量含水率,咸性,土壤的温度。传感器的阅读时间间隔可能是阅读每小时。使用一台笔记本电脑,定期收集水,盐,和温度传感器中存储的数据。土壤水分特征曲线(SWCC)土壤样本的测试区域被压盘测量器(1500个f2,土壤湿度设备公司,圣芭芭拉分校,美国),然后是范Genuchten SWCC (VG)模型构建。测量土壤水分数据被用来计算土壤水势通过VG模型。
土壤化学指标:有机质含量的氮,磷,钾在土壤、pH值等有机质含量是由低温外部热重铬酸钾氧化比色法。总氮含量是由碱性水解蒸馏方法。总磷和总钾含量测定氢氧化钠熔融法。
作物生长状况:发展进步,主要发展指标、输出,等。增长进步:开始播种的日常测量工作和记录播种时间,出现时间、出现率、条目的时间不同的经济增长阶段,最后的收获季节。主要发展指标:作物高度,茎直径、叶面积指标;每十天测量一次。测量在每个小区域至少10工厂,和梅花形状的样品;安排至少3采样点在每个小区域的叶面积。输出:裸燕麦的成熟后,随机选择典型抽样点的土地情节来测量输出。每个采样点的面积是1米2。
2.5。数据分析方法
作物需水量的裸燕麦灌溉试验根据水量平衡原理,计算公式所示(1)。根据公式(1)、作物需水量在实验中可以通过裸燕麦等指标计算灌溉量、灌溉时间、降雨供应数量,和土壤水分。 在哪里是作物需水量(mm);是有效降雨增长时期(mm);是地下水补给(mm);在生长期灌溉水量(mm);是土壤含水量的变化引起的土壤湿润层厚度的增加或减少在每个生长期的开始和结束,和土壤水分的增加或减少存储造成的土壤湿润层厚度的增加或减少。因为没有土壤湿润层厚度的增加或减少,这一项可以忽略;是土壤有效水分供给的增加或减少引起的土壤含水量的变化在每个生长期的开始和结束,这是忽略了在这个研究。
研究比较了测量值在实验中使用的数据计算和SCCA然后SCCA计算出需水量(公式(2))(1]。 在哪里在整个生育期作物系数或作物在不同生长阶段的;是实际的作物整个生育期的需水量或在不同生长阶段(单位为毫米);潜在蒸散的参考作物整个生育期或在不同生长阶段(单位为毫米)。
应用Penman-Monteith公式(公式(3)建议在FAO56计算潜在蒸散的参考作物。潜在蒸散参考作物(1990):参考作物蒸散率的假设作物高度是0.12米,固定表面电阻= 70 s / m,反映速度= 0.23。Penman-Monteith公式有相对全面的理论基础和计算精度高。需要能量平衡和水汽扩散理论为基础,考虑了空气动力参数和作物的生理特性。 在哪里是参考作物蒸散的(毫米/ d);代表了树冠表面净辐射[MJ / (m2∙d)];土壤热通量(MJ / (m2∙d)];代表平均温度(°C);代表蒸汽饱和水由于曲线的斜率(k Pa /°C);风速在2.0米的高度(米/秒);是饱和水的蒸汽压(k Pa);是实际的水的蒸汽压(k Pa):的常数湿度计(k Pa /°C)。
SCCA包含作物蒸发蒸腾和土壤蒸发的影响 。协调各种作物的特性以及平均土壤蒸发的影响,SCCA作物的生长周期分为四个发展阶段,使用这四个发展阶段来描述作物开发过程和生物和气候特征。这四个阶段是初步发展阶段,越冬阶段,增长高峰阶段,最后的成长阶段。整个生育期只需要三个值( , ,和 )描述和绘制曲线。
3所示。结果和分析
3.1。测量水的要求裸燕麦
裸燕麦的需水特征被模量系数和需水强度表示。模量系数代表了需水量的比例在一定发展阶段,整个成长阶段,和需水强度代表平均每日需水量增长阶段。它可以看到从表3水要求,模量系数,和裸燕麦的需水强度从低到高的趋势,然后从高到低。植物在苗期相对较小,和土地覆盖相对较低。因此,表面蒸发水消费的重要部分。除了相对较低的温度和弱照明,这个阶段的需水量模型数量和强度相对较低。模量系数约为20%,水需求强度从2.56到3.91毫米/ d。Tillering-Jointing阶段后,营养生长和蒸散加速,导致需水强度的快速扩张。因此,舞台上模量系数相对较高,约28%。Heading-Blooming阶段,裸燕麦的株高和叶面积达到最大值。此外,该阶段是本赛季最高的温度一年;需水强度达到最高水平,在3.08和4.70毫米/ d。 The water requirement modulus reaches the highest value of about 31%. This stage is critical for the growth of naked oats. As the gradual descending of the temperature in the stage of Filling-Milky Maturity, the leaves gradually become yellow, the evapotranspiration keeps decreasing, and the water requirement intensity comes across gradual decrease day after day.
3.2。潜在的参考作物蒸散
它可以看到从图2潜在蒸散的平均值在整个生育期是3.89 mm / d,这证明高中间低的趋势在两端。由于出现的温度下降阶段,的价值相对较低,平均值仅为3.22毫米/ d。逐渐上升的温度和增加太阳辐射能力,保持了逐渐增加的趋势在达到芽轴承和开花的阶段。达到最高的6.86毫米/ d值7月20日,看到价值最低的1.82毫米/ d 9月23日。
3.3。最初的选择在SCCA
在整个生育期,将改变随着生长发育的变化,地面覆盖程度、作物高度和叶面积。根据FAO56和实际增长作物(表的性能4),作物的生长和发育时期可以评审分为以下阶段根据SCCA的要求。
最初的生长期是决定当大约10%的土壤表面被绿色覆盖。
作物发展的成长阶段,是指当表面覆盖率达到10%左右,当表面完全被绿色覆盖。的一些生理特性的作物如裸燕麦,很难确定的有效时间完整的材质以可视化的方式。因此,为方便观察,实验花时间当作物的平均身高达到0.5米的有效时间完整的阴影。
中期发展阶段开始时间的有效和完整的阴影和成熟的作物。中期增长在实验开始的时间内有效的时间收获和阴影。
作为年度作物用于谷物和含油材料、裸燕麦进入赛季末增长阶段充填后,将会变成黄色,成熟后收获。
按照提供的数据在24号文件的粮农组织灌溉和排水条件下的平均日照和最小相对湿度( )约45%,平均风速2米/秒,没有水压力和相对较高的管理水平,裸燕麦的推荐值下的三个发展阶段= 0.3,= 1.15,= 0.25。
3.4。修改为在SCCA
3.4.1。计算和修改
只有一个滴灌是安排在5月20日在初始成长阶段的作物、灌溉量的裸燕麦是27毫米。据联合国粮农组织推荐的计算方法,可以估计和计算公式如果10毫米之间的平均渗透深度和40毫米(公式(4))。 在哪里代表平均相关的水平和治疗之间的时间间隔和/或重大降雨时的初始成长阶段所有土壤类型润湿事件是轻型和中型(3 - 10毫米/事件),和代表平均相关的水平和治疗之间的时间间隔大于或等于40毫米每润湿事件,在粗切土壤和介质的初始成长阶段和fine-textured土壤1),而平均浸润深度(mm)。根据数据和表的相关数据和材料,的价值从表中滴灌条件下确定是0.3。
FAO56的计算仍然需要能量限制的修改阶段,土壤水分限制阶段土壤表面蒸发的过程。根据现场湿度和水分率在土壤和沙子的凋萎点内容Sa和粘土含量在土壤蒸发层,下的裸燕麦滴灌灌溉定额时是0.34 270毫米。
3.4.2。计算和修改
干燥的气候,风和尘土飞扬的天气,北方的内蒙古阴山山地旅馆不属于FAO-56情况推荐。至于作物系数非标准情况下,FAQ-56提供修改的公式(公式(5)): 在哪里代表了粮农组织的推荐值;代表了日平均风速2米以上的位置在成长阶段;表示每天的平均值最低相对湿度在成长阶段;代表的意思是高度作物的阶段。气象数据表所示5。的价值裸燕麦是1.05。
3.4.3。计算和修改
的值FAO-56作物推荐的典型的预期值的意思在标准的气候条件下。的价值在干旱和强风条件下会更高,而的价值在潮湿的地方相对较低的风速会降低。的气候条件下不等于45%或高于或低于2.0 m / s,让特定的校准是必要的吗 。公式(6)可以用于计算。 在哪里推荐值为1.15吗在粮农组织;每日平均风速(米/秒)的位置与高度2米,1≤≤6米/秒;的平均值(%)每天的最低相对湿度,≤20%≤80%;是作物高度的平均值在赛季末增长阶段(m), 0.1≤≤10 m。的价值裸燕麦是0.34。
3.5。和SCCA作物需水量计算
在公式(3),和修改后被用来得到裸燕麦的作物水分需求在不同生长阶段,如图3。北脚裸燕麦的阴山山脉的全生育期2021年516.01毫米,裸燕麦的水需求下滴灌是363.84毫米,平均在经济增长时期为0.71。
4所示。讨论
裸燕麦的水消费趋势强度从低到高和低。的主要用水苗期的土壤主要是植物从土壤蒸发。因此,水的需求相对较低。随着加速增长速度和高温,作物保持同步增长的营养和生殖阶段Tillering-Jointing (Tillering-Squaring)和作物生长迅速的根,茎,和树叶,导致光合作用强。结合高温、日照时间长、水消费加速增长。裸燕麦的需水强度达到峰值Heading-Blooming阶段。随着生长速度减慢,需水量数量和强度的经验一定减少。
裸燕麦不同生长阶段的水需求计算和SCCA通常低于实际的作物水分需求测量领域,尤其是在最初的成长阶段,某些与地下滴灌的灌溉方法的关系。在计算 ,作物系数主要取决于土壤表面的润湿频率由于低高度和低阴影覆盖的植物。滴灌电影没有任何保护,庄稼会遇到影响地下水蒸发由于过度供应的数量和相对高的地下水。的应用SCCA不考虑润湿的影响深度。因此,作物需水量计算的初始成长阶段作物低于实际需水量测量领域。
是指作物蒸散的比率和参考蒸散的标准条件下作物害虫和疾病,土壤肥力、土壤水分状况是好的,可能最大的生产可以获得特定的气候条件。然而,土壤肥力的差异,水压力,管理水平将影响的价值 。滴灌直接送水根,减少地表水蒸发,但湿润土壤部分,从传统的灌溉形式是不同的。最初的成长阶段的作物,土壤表面水分蒸发快,但土壤表面水的蒸发减慢在赛季中期和后期增长阶段。当应用SCCA计算 ,土壤水分的影响程度被认为是发挥了积极作用,在改善的准确性计算。然而,由于当地灌溉的影响将被忽略,计算的偏差中间值和后期出现。
5。结论
裸燕麦的需水量,而干旱影响是383.8毫米,和每日需水量的各自的峰值强度出现在Heading-Blooming阶段,与4.70毫米/ d的特定值。作为作物的需水量的关键阶段,这个阶段的水需求总数的30.60%水需求在整个生长期。
潜在蒸散的平均值在整个生育期的裸燕麦是3.89毫米/ d;值达到6.86毫米/ d的峰值在最后三分之一的7月和底部1.82毫米/ d的价值在过去的9月的三分之一。
修改后,裸燕麦的初始成长阶段,作物发展增长阶段,赛季中期增长阶段,和赛季末增长阶段为0.34,0.94,1.05,和0.36,分别和的平均值在整个生育期是0.71;
可以结合气象数据,西雅图癌症看护联盟注册用于精确计算作物需水量的裸燕麦在北部的阴山山地滴灌在内蒙古(偏差是不同的在不同的实验治疗,一般约为10%)。当裸燕麦的灌溉定额为315 mm,实际的裸燕麦作物需水量是383.8毫米,和作物需水量计算SCCA是363.84毫米。
数据可用性
论文被接受后,本文的实验数据将为其他研究人员上传到百度云下载和使用。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究是由内蒙古自治区科技计划项目(2020 2021 gg0060 2019 gg027 gg0181)为中央政府和项目指导地方科技发展(2021 zy0031)。