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冬小麦生产年土壤水分变化及其对农业生产影响分析

2022-05-09 来源:伴沃教育
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第26卷第1期 2008年1月 干旱地区农业研究 ltural Research in the Arid Areas Vo1.26 No.1 Jan.2008 冬小麦生产年土壤水分变化及其对农业生产影响分析 郭海英 ,-,赵建萍2,黄 斌4,万 信3,杨兴国 (1.中国气象局兰州干旱气象研究所,中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室。 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室。甘肃兰州730020;2.陇东学院农学系。甘肃庆阳745000; 3.兰州中心气象台,甘肃兰州730020;4.甘肃省西峰农业气象试验站,甘肃庆阳745000) 摘要:通过对黄土高原典型残塬“董志塬”麦田耗水量、不同时期土壤水分含量及其与降水量、耗水量和产 量关系的研究。揭示了陇东黄土高原塬区麦田土壤水分变化及其对农业生产的影响特征。分析显示:麦田耗水主 要来源于生产年自然降水。降水多,耗水量大,产量高,一个生产年土壤水分可以得到有效补充,否则耗水量小,产 量低;降水量最多的年份并非冬小麦产量和水分利用率最高的年份,但降冰量最少的年份肯定是冬小麦产量和水 分利用率最低的年份;上年收墒期降水充沛,土壤水库贮水充足,可以有效防御和缓解来年春旱对冬小麦生产的影 响,是冬小麦丰产的基础,同样,即使底墒不足,只要春季降水充足、适时,冬小麦也可以取得较好收成;如果上年秋 旱和当年春旱同时出现。天旱地也旱,必然导致冬小麦大减产。 关键词:麦田;水分变化;冬小麦;产量 中图分类号:S152.7 文献标识码:A 文章编号:1000.7601(2008)01.0246.03 陇东黄土高原是我国西北地区重要的产粮区, 地形以残塬沟壑为主,黄土层深厚,生态环境脆弱, 钻法测定试验地2 m土层各层次土壤含水量,从地 面0 m到地下2 m,每0.1 m土层取一个土样,在麦 处半干旱半湿润气候区,地下水位较深,水资源短 缺,是我国西北地区典型的旱作雨养农业区。其中 田各区域有代表性的地段共选择4个测点,资料序 列为1989~2004年。土壤容重、田间持水量等常 数,按照中国气象局规定【3],每8年重新测定一次, 本文所用常数分别为1990、1998年测定常数。由于 冬小麦常规观测地块长期固定,品系、耕作制度、播 期、施肥量等都相对固定,因此,年际间非气候因素 造成的误差较小,且试验地毗邻气象观测场,符合农 业气象平行观测要求。降水资料来源于西峰国家基 准气候站(35。44 N,107。38 E,海拔高度1 421 m, 年平均气温8.712,年平均降水量530 mm)。 南部地势平坦,气候温和,光、热、水资源配合较好, 有十几条塬面,是陇东发展农业生产的最佳气候区, 素有“陇东粮仓”之称。本文研究区域“董志塬”位于 陇东黄土高原中南部高原沟壑区,是黄土高原保存 较为完整的塬面,也是黄土高原最大的塬面【l J,面 积达910 km2,气候、土壤和地形地貌对陇东黄土高 原粮食主产区具有一定的代表性。干旱是该区主要 农业气象灾害,一年一小旱,三年一大旱,尤其春旱 发生频率高,对农业生产危害重,农谚“春雨贵如油” 是对陇东春旱十分形象的描述【2]。研究该区域主 要农作物冬小麦生长主要水分来源和耗水规律,对 区域抗旱减灾,提高农业经济效益具有十分重要的 意义。 2结果与分析 2.1耗水量变化特征 本文以冬小麦上年收获期~当年收获期为一个 生产年,生产年耗水量指从上年冬小麦收获后的7 月8日~当年冬小麦收获后的7月8日2 m土层水 分含量减少量与期间降水量之和。 图1是1990~2004年麦田生产年耗水量和期 间降水量曲线图,可以看出,麦田耗水量和期间降水 量变化趋势基本一致,说明自然降水是陇东麦田耗 水的主要来源。 1 资料来源 土壤水分资料来源于甘肃省西峰农业气象试验 站冬小麦常规观测资料。冬小麦9月中旬播种,11 月上、中旬停止生长进入越冬期,次年3月上旬返 青,4月中旬拔节,5月上、中旬抽穗,6月下旬收获。 土壤水分测定方法是3~11月每月上旬8日采用土 收稿日期:2007.01.10 基金项目:中国气象局新技术推广项目(CMA7J2005M22);国家自然基金项目(40205005);甘肃省气象局项目“旱作农业区土壤水分 预测研究” 作者简介:郭海英(1966一),男,甘肃正宁人,高级工程师,主要从事农业气象业务和科研工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com

第1期 郭海英等:冬小麦生产年土壤水分变化及其对农业生产影响分析 247 2.2土壤水分盈亏 口 0 从表1可以看出,一般情况下,降水量多的年 翦 份,麦田耗水量大,产量高。耗水量小于降水量的年 份,生产年土壤水分能得到有效补充,小麦收获后土 壤含水量高于上年同期,相反,降水量小于耗水量的 年份,生产年土壤贮水量减少,小麦收获后土壤含水 垂量 量低于上年同期。产量和水分利用率最高的年份并 不是降水量最多的年份(如1997年和2003年),而 山 产量和水分利用率最低的年份则是降水量最少的年 份(如1995年和2000年),这和马瑞等在山东禹城 的试验结果一致H]。生产年土壤水分盈亏现象交 图1 降水量和耗水量变化趋势 替出现,概率相等,其中盈余年出现7次,盈余水分 Fig.1 The changing trend of precipitation 总量504 mm,年均盈余72 mm,亏损年出现8次, and water consumption 亏损水分总量516 mm,年均亏损65 mm。 表1水分要素与产量对比 Table 1 Comparison of moisture factors and wheat yield 2.3土壤水分分期变化 收墒期土壤水分增量最大,增量占降水量比例最大。 由于暖冬造成的越冬期土壤水分损耗不容忽 2003年收墒期降水量最大,但土壤水分增量及增量 视 J,本文以越冬期为界,将冬小麦一个生产年划 占降水量比例均不是最大的。上年入冬前到当年冬 分为两个时期,当年冬小麦收获后的7月8日到冬 小麦收获,土壤水分减量最大的是2004年,期间降 小麦停止生长的11月8日为收墒及幼苗生长期,越 水量占耗水量27%;土壤水分减量最小的是大旱的 冬期及来年春季生长期为一个时期。从表2可以看 2000年,期间降水量占耗水量97%。由于1999年 出,由于第一个时期为收墒期,加之冬小麦幼苗生长 是春、夏、秋、冬四季连旱的典型年份,秋旱强度仅次 阶段生理耗水较小,这一时段土壤水分含量全部为 于1991年,上年收墒期降水不足,土壤水库贮水量 正增长,秋旱最严重的1991年增量最小,增量占降 少,加之当年春季降水量明显偏少,春旱严重,是造 水量比例最低,生产年降水量最多的2002年,上年 成2000年大旱的主要原因。 维普资讯 http://www.cqvip.com

248 干旱地区农业研究 表2 不同时段土壤水分变化及其与同期降水量、耗水量的关系 Table 2 The soil moisture change in different period and its relation with precipitation and water consumption in the same period 第26卷 2.4水分因子的农业生产影响特征 业区,地下水位较深,自然降水是田间耗水主要来 源。降水量多,麦田耗水量大,产量高,但产量和水 分利用率最高年份并非降水量最多年份,说明降水 时段和作物耗水需求时段的吻合程度以及其它气象 根据郭海英l6J关于水分复合因子对陇东黄土 高原冬小麦产量影响的研究认为,前期土壤贮水和 春季降水是影响陇东冬小麦产量的主要因素,水分 复合因子(早春土壤含水量+春季降水量)越大,冬 小麦产量越高,而早春土壤含水量取决于上年收墒 期降水量和土壤水分增量,也就是说上年收墒期降 水量充足,当年春季降水量丰沛,冬小麦产量必然 高,如1990、1991、2002、2003年;如果上年收墒期降 水充足,土壤贮水量多,即使当年春季降水量不足, 冬小麦产量水平也比较高,如1993、1997、2004年春 要素和非气象要素对冬小麦产量构成也是至关重要 的。上年收墒期降水丰沛,土壤水库贮水量大是来 年冬小麦丰产的基础。即使收墒期降水不足,土壤 水库贮水量匮乏,如果春季降水充足,降水时段分布 均匀,冬小麦在返青后苗情升级换代较快,也可以取 得较好收成。如果底墒不足,春季降水又明显偏少, 春旱严重,则必然导致大减产。 参考文献: [1]邓振镛,仇化民,李怀德.陇东气候与农业开发[M].北京:气象 出版社,2000. 季降水量虽然高于大旱的1995年,但少于大旱的 2000年,春季气候干旱严重,但充足的底墒有效缓 解了土壤干旱,冬小麦仍然取得了较好的收成;即使 上年收墒期降水不足,土壤贮水量少,如果当年春季 降水量充足,降水时段分布均匀,无明显旱段,冬小 麦也可以取得较好收成,如1998年,产量水平与 1993年持平;如果上年收墒期降水量少,土壤水库 贮水不足,当年春季降水量又明显偏少,天旱地也 旱,必然导致冬小麦大减产,如1992、1995、2000年。 [2]温克刚,董安祥.中国气象灾害大典(甘肃卷)[M].北京:气象 出版社,2005. [3]国家气象局.农业气象观测规范(上卷)[M].北京:气象出版 社,1993. [4] 马瑞,于沪宁,赵家义,等.冬小麦耗水量的试验研究[A].农 田生态试验研究[C].北京:气象出版社,1996.82—94. [5]郭海英,马鹏里,杨兴国,等.陇东黄土高原塬区冬小麦越冬期 土壤水分损耗规律浅析[J].土壤通报,2005,36(2):165—168. [6]郭海英.陇东黄土高原冬小麦生产农业气象要素分析[J].干旱 地区农业研究,2004,22(2):123—126. 3小 结 陇东黄土高原是我国西北地区主要旱作雨养农 (英文摘要下转第252页) 维普资讯 http://www.cqvip.com

252 干旱地区农业研究 第26卷 Laboratory calibration on measurement of field soil moisture using TDR LI Dao-xi t ,PENG Shi—zhang2,DING Jia.1i ,XU Jun—zeng2,YU Jin.yuan (1.,North China College ofHydraulic and Hydropawer,Zhengzhou,He’nan 450008,China; 2.Science Research Institute ofHehai University,Nanjing,Jiangsu 210098,China; 3.Kunshan Water Conservancy Technique E ̄tension Station,Suzhou,Jiangsu 215300,China) Abstract:A simple and exact method for laboratory calibration of TDR(Time domain reflectometry)is in— troduced.It has many advantages,such as less work intensity,hardly any spatial heterogeneity of soil moisture and more suitable for calibration on clay loam soil,compared with traditional calibration methods.Through the calibration for clay loam soll from Kunshan region.the results show that the measured values of TDR are obvi— ously lower than that of the oven drying method(ODM),with lf range of absolute deviation from 1.9%~8.8% (average 5.0%),and its relative deviation increases with the decrease of osil moisture.But。there is lf high cor— relation between the measured value of soil moisture using TDR and ODM(R =0.9837,P<0.001),which can be descriebd by fl simple linear function.The prediction equation can be used in Kunshan region as refer.. ence. Key words:TDR;oven drying method;soil moisture;laboratory calibration (上接第248页) Analysis on annual soil moisture change and its effect on agricultural production during winter wheat growth period GUO Hai—ying ,ZHAO Jian—ping2,HUANG Bin4,WAN Xin3,YANG Xing.guo (1.Institute foArid Meteorology,CMA,Key Laboratory foArid Climatic Change and Reducing Disaster,CMA, Key Laboratory ofArid Climatic Change and Reducing Disastre,Lanzhou,Gansu 730020,China; 2.DepartmentofAgronomy,LongdongColelge,Qingyang,Gansu 745000,China; 3.Lanzhou Central Meteorological Observatory,Lanzhou,Gansu 730020,China; 4.XifengAgro-metoerologicalExperiment Station,Qingyang,Gansu 745000,China) Abstract:Based on analyzing the amount of water consumption of winter wheat field of the typical incom— plete Yuan“DongzhiYuan”of loess plateau,the content of the soil moisture in different periods and its relation with precipitation,amount of water consumption and wheat yield,discovery was made of the characteristics of change of wheat field soil moisture and its effect on agricultural production in the Yuan area of the loess plateau in east Gansu Province.The result showed that the source of water consumption is mainly from natural precipi— tation.When there is sufficient precipitation,the water consumption is great and the yield is high,and the an— nual soil moisture can be supplemented effectively.The highest yield may not be obtained in the year with most precipitation,but the lowest yield must be in the year with least precipitation.The plentiful precipitation in the previous year and sufficient soil moisture storage can effectively prevent spring drought of the coming year, which is the foundation for fl bumper harvest of winter wheat.Likewise,even when soll moisture is insufficient, so long as precipitation is sufficient in the right time in spring,fl good harvest can alos be made.But if the drought happens continuously in the previous autumn and the ocming spring,it must cause fl bad drop of yield. Key words:wheat field;moisture change;yield of wheat 

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