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辽宁地区典型农作物生育期耗水规律分析

时间:2020年06月22日 所属分类:农业论文 点击次数:

[摘要]文中结合辽宁中东部地区20世纪80年代、90年代以及21世纪00年代遥感ET数据及实测降水数据,对辽宁地区3种典型农作物主要生育期耗水规律进行分析。结果表明:玉米耗水率最高,年耗水量为202mm,高耗水期主要在孕穗期,水稻耗水率最低。 [关键词]遥感ET数

  [摘要]文中结合辽宁中东部地区20世纪80年代、90年代以及21世纪00年代遥感ET数据及实测降水数据,对辽宁地区3种典型农作物主要生育期耗水规律进行分析。结果表明:玉米耗水率最高,年耗水量为202mm,高耗水期主要在孕穗期,水稻耗水率最低。

  [关键词]遥感ET数据;典型农作物;生育期;耗水规律分析;辽宁省

江西农业学报

  1概述

  辽宁省是全国的农业大省,而辽宁省属于东部地区,水资源相对较为短缺,农业节水规划是维持区域水资源可持续发展及践行最严格水资源管理的重要保障[1]。农业节水规划的基础是对区域农作物主要的耗水规律进行分析,从而制定相对应的农业节水措施规划方案,提高农业用水效率[2]。近些年来,许多农作物耗水规律的试验得到不同学者的研究[3],各试验成果均表明不同农作物在不同生长期其耗水规律不同,需要针对其生长期进行耗水规律的分析,从而制定对于农作物不同生长期的农业技术规划,实现农业节水的精准规划[4]。

  对于农作物不同生长期耗水率的分析往往采用室外观测实验得到,这种方式需要耗费大量的人力和物力,且不能实现大尺度、连续性的精准观测。当前,有学者利用遥感EI数据,并结合区域实测降水数据,对农作物耗水规律进行分析[5],这种方式最大的优点在于实现灌区主要农作物大尺度、高精度以及连续性的耗水监测,但在辽宁地区还未得到应用,为此文中采用辽宁中东部地区20世纪80年代、90年代以及21世纪00年代遥感ET数据及实测降水数据,对其4种典型作物的不同生长期的耗水规律进行分析,从而为农业节水规划制定提供重要的依据。

  2研究方法

  其原理在于利用实测降水数据,采用空间插值方法将降雨插值到栅格上,再结合遥感ET数据提取相对应的蒸发数据,结合栅格降雨和蒸发数据,分析区域典型农业物的耗水量,从而分析其耗水规律。采用反距离插值分析方法对各栅格雨量进行分析,反距离插值分析方法为:Z=∑i=1n1(Di)PZi/∑i=1n1(Di)P(1)在将雨量插值到栅格单元后,结合遥感ET蒸发数据,分析区域内农作物水分盈亏量,其计算方程为:W=ET-P(2)遥感ET数据的时间尺度可以到月,按照月尺度对作物生育期月平均蒸发量进行计算,计算方程为:ETkcj=1n∑i=1nETkcij(3)通过对比有效降水来计算典型作物的灌溉耗水量,若作物生育期耗水量大于有效降水,就需要进行农业灌溉进行水分的补充,而其耗水量低于有效降水,则不需要进行灌溉用水的补充,典型作物的农业灌溉耗水量计算方程为:CIWCj=ìíîïïETkcj-Pej(ETkcj>Pej)0(ETkcj≤P)(4)

  3研究成果

  本文以辽宁中东部地区为研究区域,区域为辽宁省农业的主产区,其典型农作物为水稻、玉米、大豆。水稻的种植面积为71.133万hm2,玉米的种植面积为286.44万hm2,大豆的种植面积为0.8万hm2。水稻的种植时间主要分布在每年的4至10月份,玉米的种植时间主要分布在4至8月份,大豆的种植时间主要分布在4至9月份。

  3.1遥感ET提取分析结果

  结合1980年代、1990年代以及2000年代各典型农作物主要生育期4至10月的遥感ET进行提取,采用遥感数据对区域不同月份作物叶面积指数进行提取,再结合蒸发模型对区域蒸发进行计算,不同月份其作物叶面积指数发生明显变化。4月份为主要农作物播种时间,其叶面积指数均较低,蒸发主要消耗于土壤蒸发,作物叶面蒸腾量较小。

  5月份为主要农作物的生育初期,作物叶面积指数逐步增加,作物的蒸腾量开始加大,而进入6月份和7月份,属于作物的高生长期,各年代叶面积指数递增明显,叶面积空间变幅面积逐渐增加。进入8月份和9月份,为辽宁中东部地区农作物成熟期,作物叶面积指数明显增加,受作物叶面积指数的影响,其作物叶面蒸腾量影响显著,从各年代7—9月份的遥感蒸发空间变化可看出,其遥感ET较大的数据范围有所减小。10月份由于只有水稻作物,其叶面积指数相比去7至9月份有所减少,其主要耗于土壤蒸发和水稻叶面的蒸腾。

  3.2各典型作物生育期耗水规律分析结果

  结合不同年代遥感ET分析数据,进行区域实测降水,对水稻、玉米以及大豆生育期的主要耗水规律进行分析。从表中分析的各作物耗水规律分析结果可看出,在3种典型农作物中,玉米的耗水系数最大,其生育期的作物蒸腾量最大,其作物年耗水系数可达到202mm,从其生育期作物蒸腾量分析结果可看出,玉米拔节期耗水系数最大,32d作物蒸腾量可以达到362.88mm,耗水系数为0.7943,主要是因为这一时期玉米的叶面积指数较大,使得其叶面蒸腾作用明显。

  从水稻不同生育期其耗水系数不同,耗水系数的峰值主要出现在孕穗期,29d的蒸腾量可达到302.4mm,这样同样是因为在水稻的孕穗期,其叶面积指数最大,消耗于作物蒸腾的水量较大,使得其耗水量也较大。由于水稻的水面蒸发大,使得其作物蒸腾的耗水相比起其他作物要低。

  3.3各典型作物生育期节水效率分析

  在各典型作物生育期节水效率分析的基础上,对表1~3中其不同农业灌溉条件下的节水效率进行分析,从分析结果可看出,玉米的在整个生育期下节水效率最高,其次为大豆,水稻的节水效率相对较低,各典型作物在灌溉充分和不充分条件下其作物蒸腾量总体变化较小。水稻在分蘖末和孕穗节水效率较高,而在返青和乳熟期期节水效率最低,主要是这两个时期需水量较大,而对于玉米而言,其在出叶和拔节节水效率最高,而在播种初期和开花期节水效率最低。从大豆的节水效率分析结果可看出,其节水效率最大值出现在鼓粒时期,这一时期的需水量较大,使得其节水效率最大,而出苗期由于需水量较低,其节水效率相对较低。各典型作物生育期节水效率可为农业节水规划提供重要的依据。

  4研究结论

  1)从各年代遥感ET变化可看出,进入2000年代以后,辽宁中东部地区典型农作物蒸腾量递减明显,这主要和农作物面积减少有关。2)灌溉条件对作物节水效率影响不大,可适当减少水稻分蘖末期、玉米出叶期、大豆鼓粒期的农业灌溉水量。3)文中给出了辽宁中东部地区玉米、水稻、大豆三种典型作物不同生育期节水效率及相对应的耗水系数,可为现代农业节水规划提供相应的参考依据,应用覆盖面较广。4)文中未对各典型作物生育期灌溉定额进行分析,应结合耗水分析结果,探讨辽宁中东部地区各典型作物不同生育期的灌溉定额。

  [参考文献]

  [1]白云,田冶.海城市节水增粮项目保障措施探讨[J].水利规划与设计,2016(06):36-37+65.

  [2]张鹏.鞍山市节水潜力及措施研究[J].水利规划与设计,2016(04):20-21+31.

  [3]周琳琳.基于DNDC模型的北方受旱区农作物灌溉节水模式探讨[J].水利技术监督,2019(02):118-121+235.

  [4]杨永安,侯海鹏,薛文多,张枫.基于农作物需水规律与灌溉节水探讨[J].江西农业,2016(03):28.

  [5]王婧.中国北方地区节水农作制度研究[D].沈阳农业大学,2009.

  [6]曹广月.以引黄入冀补淀工程为水源的农作物灌溉制度设计——以衡水冀州市引黄灌溉工程为例[J].水利规划与设计,2017(03):31-34.

  作者:岳杨

  农业论文投稿刊物:江西农业学报(月刊)创刊于1989年,是由江西省农业科学院和江西省农学会共同主办的学术类期刊。本刊既刊登栽培育种、植物保护、土壤肥料、园艺园林、蚕桑茶叶、畜牧水产、生物技术、资源环境等方面的研究报告、综述、研究简报和实用技术,也发表农业经济、区域经济、农业科技管理、农业发展战略、农产品加工及农业产业化等方面的研究论文、调查报告和对策性文章。