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土壤水分预报在农业生产中的应用

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摘要:土壤水分预报,对指导旱作物地区的农田灌溉,具有十分重要的现实意义。本文通过对预报前土壤含水量、土壤可利用水量的确定,以及预报期作物阶段耗水量的计算,可以预报出未来作物的具体灌水日期。

关键词:水分预报农业生产应用

中图分类号:[P426.68]文献标识码: A

土壤墒情检测是生态环境保护和建设的重要内容,是重要的土壤信息。对农作物土壤墒情进行测定,掌握土壤墒情变化规律对植物生长具有重要的意义。影响土壤墒情变化的因素很多,由植物吸收、辐射、温度、风速、空气湿度等。作物需水量受作物品种、生育阶段、气象条件及土壤水分状况等因素的影响。在作物蒸腾蒸发过程中,任何一个阶段的影响因素都能对作物需水量产生作用。国内外大量实验研究的结果表明,可分别单独考虑土壤、植物、大气三方面因素对作物需水量的影响。

土壤墒情是劳动人民在长期农业生产实践中总结出来的用于反映土壤水分状况的一种方法,是土壤湿度的一种通俗、较为定性的说法,但它考虑到土壤类型、作物、牧草种类、时空差异等因素,不只是简单意义上的土壤湿度。

多年来,降水和土壤墒情作为影响农业生产的两个重要因子被选为研究对象屡见不鲜,但对于秋季降水与春播关键期土壤墒情间关系及其应用方面的研究不是很多。实践证明,仅用实况降水或土壤墒情进行春播生产气象服务前瞻性不强,远不能满足为现代农业生产服务的要求。由于不同地区的农业气候条件及特点存在差异,目前还缺乏通用的方法或思路,因此必须结合当地的实际需要和农业气候特点,利用多年的农业气候资料,研究具有预测意义的方法,用于指导当地的农业生产,从而改变仅以实况资料服务为主的局面。

土壤墒情的好坏对农牧业生产十分重要,它关系到春播、施肥、抗旱等生产活动和措施的实施时机的选择,对作物牧草的出苗、返青、生长发育情况以及作物的最终经济产量和牧草产量有着至关重要的影响。因为土壤水分是植物用水的最直接来源,因此做好土壤墒情的监测分析工作,对于党政机关指导农牧业生产,有关部门进行农时安排十分重要。

一、确定预报前土壤的含水量

具体做法是分层(0~20cm、20~40cm、40~60cm)测定土壤的含水率,计算计划层内的土壤含水量,其计算式为

βcp=(β20+β40+β60)/3

M=667×H×γ×βcp

式中:β20、β40、β60分别为土壤0~20cm、20~40cm、40~60cm的 土壤含水率;βcp为计划层(0~60cm)平均土壤含水率;M为与抱歉测定土壤含水率时计算求得的计划层土壤储水量,m3/亩;H为计划层深度,在这里采用0.6m;γ为测定区土壤的容重,t/m3

二、确定预报前土壤可利用的水量

预报前土壤可利用的水量用下式计算

M可—M—M小

M小=667Hγ小

式中:M可为预报时土壤计划层尚可利用的水量,m3/亩;M小为预报作物允许的最小土壤储水量,m3/亩;小为预报作物允许的最小土壤含水率(占干比重%),这个数值对每种作物都是通过试验确定了的。

三、确定预报期作物的阶段耗水量

预报期作物的阶段耗水量计算式为

m=M可

或m=ap

式中:m为预报期作物的阶段耗水量,m3/亩,也等于可利用的水量,m3/亩;α为预报开始后的计算日数,日;P预报开始后作物的日耗水量,m3/亩,可查试验成果,也可用下式计算:P=ap水×667;α为作物耗水量与同期水面蒸发量的比值,一般在0.4~0.8之间,可通过观测求得;P水为水面日蒸发量。

四、预报作物灌水日期

通过上式算得土壤储水量尚能供作物消耗多少日(α值),然后从预报月、日开始,加上作物尚能消耗水分的日数,即可得到预报的灌水日期。如果预报后又降了一次雨,即要把降雨量折算成每亩的水量(见表1),用下式计算出需要推迟的灌水日数。

α′=

式中:α′为因降雨需要推迟的灌水天数;E为降雨所产生的土壤水量,m3/亩。

表1.

五、小麦灌水日期预报举例

某地土壤为中壤土,土壤容重为1.4t/m3,田间持水率为26%,3月24日处在小麦抽穗期,测得计划层(0.6m)平均土壤含水率为20%,此期最小土壤适宜含水率为17%小麦阶段日耗水量为1.4m3/亩,问在没有降雨的情况下,下一次灌水需在什么时候。

根据上述条件,现计算如下

M=667×1.4×0.6×0.20=112.0(m3/亩)

M小=667×1.4×0.6×0.17=95.2(m3/亩)

M可=M—M小=112.0—95.2=16.8(m3/亩)

α= M可/P=16.8/1.4=12(天)

预报开始的日期为3月24日,加12天,下一次灌水的日期应该是4月5日。如果预报发出后,3月26日又降了24mm雨,土壤水分变化了,预报就得修正。降雨24mm,查表1,可知增加水量为16m3/亩,根据a' = E/p (16/1.4=11.5 )可算得灌水日期需推迟11.5天,修正后灌水时间应该是4月16日。具体执行时,提前或推迟1~2天亦可。

通过上述观测计算可知,在十多天以前就能预测下一次的灌水时间,这对做好灌前的各项准备、保证适时灌水是非常有利的。为了使测报工作更接近实际,土壤含水率的观测可每5天或10天测定一次,各作物各发育阶段的日平均耗水量值,除参照前面介绍外,也可以用大田中实测的土壤水分变化来计算;同时,根据当时的气温、刮风等情况,进行适当的调整,可使测报工作更加准确。