宁夏引黄灌区春小麦需水规律初探

摘要　利用2a的分期播种试验资料，根据联合国粮农组织提供的Pemman―Monteith蒸散量计算公式和农田水分平衡方程，计算宁夏灌区春小麦各发育期和整个生育期需水量和水分盈亏量的值，分析春小麦播期与需水量和水分盈亏量的关系，并针对宁夏农业生产实际，提出可行性建议。

关键词　引黄灌区；春小麦；水分盈亏量

水资源匮乏是限制宁夏农业生产的重要因素之一，但引黄灌区得黄河水利之宜，成为我国重要的商品粮基地之一，被誉为宁夏的“粮仓”。近年来，随着全球气候变化及人类活动影响，黄河来水量不断减少，灌区可用水量也不断缩减。为此，广大农业、水利专家在农业节水技术措施、节水技术体系建设和节水工程建设等方面做了大量工作，取得了显著成绩。但是目前针对作物的蒸腾耗水与灌溉制度和灌溉定额等的研究还很有限。鉴于此，笔者利用2a的田间试验观测资料，计算了宁夏灌区春小麦不同播种期与需水量及水分盈亏量之间的关系，从而为指导当地农业生产、提高水资源利用率提供科学依据。

1材料和方法

试验于2004～2005年在宁夏永宁县仁存乡东方村进行，供试材料为在宁夏种植面积较大、性状表现稳定的永良4号春小麦。试验地分为6个小区进行分期播种，每7d播1期，共6期。2004年1期播种时间为2月26日，各小区面积为89.5m2；2005年1期播种时间为3月4日，各小区面积为96.0m2。供试地土壤类型为灌淤土，全盐含量0.52g/kg，有机质含量10.5g/kg，全氮含量0.66g/kg，全磷0.72g/kg，全钾19.2g/kg，pH值为8.25，生长季地下水位1.8m；在试验地安装百叶箱，从播种到收获期间，每天8时、14时、20时观测干湿球温度及最高、最低气温，风速、降水量等资料用距离试验地4km的永宁气象站资料代替。田间施肥、喷药、灌水等耕作措施与当地农户相同。每10d取土1次，小麦拔节期以前取土深度为50mm，拔节期以后为100mm，采用烘干称重法测定土壤含水率。

2计算方法

2.1参考作物蒸散量的计算

利用Pemman―Monteith方程计算春小麦蒸发蒸腾量，公式如下：

式中，ET0为参考作物蒸散量（mm/d），Rn为作物表面净辐射（MJ/m2・d），G为土壤热通量密度（MJ/m2・d），T为2m高处的日平均气温（℃），U2为2m高处24h的平均风速（m/s）,VPD为2m高处的水汽压差（KPa），为饱和水汽压曲线斜率（KPa/℃），γ为干湿表常数（KPa/℃）。其中，Rn、G需要利用地理纬度、海拔高度、日期、日照时数、日平均气温、日最高、最低气温等资料，通过一系列经验公式计算得出[1]。

2.2春小麦需水量的计算

计算作物需水量采用了FAO推荐的单值作物系数法，它的公式如下：

Em=Kc×ET0（2）

式中，Em为某个时期的作物需水量，ET0为作物可能蒸散量，Kc为作物不同生育阶段需水量与可能蒸散量的比值，即作物需水系数。

FAO推荐的单值作物系数法是将一般作物的整个生育期的蒸发蒸腾过程先概化为几个标准的阶段，然后将每个阶段的作物系数取其在这个阶段的平均值或是这个阶段现行变化的概化值。第1个生育阶段是初始生长期，它的划分是从作物播种开始到作物的叶冠覆盖土壤表面10%为止；第2个阶段是快速发育期，这一阶段从第1阶段末到作物有效覆盖地面；第3阶段是生育中期，本阶段从作物有效覆盖地面起到作物开始成熟；第4阶段到作物收获结束[2]。春小麦不同生育阶段的需水系数如表1。

2.3春小麦水分盈亏量的计算

春小麦水分盈亏量可由下式计算：

M=R+W-Em（3）

式中：M为小麦水分盈亏量（mm），R为降水量（mm），W为上一发育期末土壤有效水分（mm），Em为由（2）式计算所得的小麦需水量（mm）。

3结果分析

本文把播种到三叶期划分为初始生长期，三叶期到孕穗期为快速生长阶段，孕穗期到乳熟期为生育中期，乳熟期到成熟期为生育后期，利用表1的作物取值范围，做出图1所示的折线图。分别建立四段曲线方程，利用方程求取每个发育期起止时期的需水系数，然后计算起止时期的平均值，即为春小麦该发育期的需水系数，计算结果见表2。

综合（1）式、（2）式，计算可以得出不同播种期春小麦的各个发育期的需水量（面积为667m2，下同），结果见表3。

从表3的计算结果可以看出：拔节期前，因春小麦植株矮小，气温低，耗水量较小；拔节期后，随植株的生长，气温升高，耗水量逐渐增大；抽穗开花以后，春小麦的需水量开始逐渐减少。同时还可以看出，随着播期的推迟，宁夏灌区春小麦全生育期的需水量逐渐减小，其原因主要是：播期越迟，每日有效温度越高，小麦完成全生育期所需达到的有效积温的时间越短，生育期缩短。所以全生育期需水量减少。利用公式：

含水体积（m3）=2/3×水层厚度（mm）（4）

可以计算出：灌区春小麦完成整个发育期的需水量在262~343 m3之间（见表4）。

从表5的计算结果可以看出，从播种到出苗，土壤储存的有效水分基本能够满足春小麦的生长需水。至出苗后，随着春小麦生长，需水量增大，开始出现了水分亏缺现象。出苗期至三叶期亏缺量9.1~21.6mm。这一阶段是春小麦生长初期，水分不足不利于形成壮苗，会对后期生长发育及产量造成影响。三叶期以后，随着小麦植株的生长，水分亏缺量也不断增大。分蘖至拔节期是春小麦需水的关键期，此时宁夏春小麦的水分亏缺量达28.4~68.4mm。此时水分不足，对春小麦前期生长发育有明显的影响。因为这一时期是营养生长至生殖生长旺盛的时期，水分欠缺，土壤墒情差，使植株矮小，严重影响产量的形成。抽穗期是春小麦需水的临界期，要求此时的水分供应不仅充足而且要及时；否则会影响有效分蘖数和小穗数，进而影响产量。而宁夏灌区春小麦在这一时期缺水量较大，需要注意及时灌水，保证生长所需。

在小麦的整个生育期，宁夏灌区降水量很小，蒸发量很大。因此在灌溉条件下，各发育期内土壤有效水分的值较小，且差异不大。因此，利用（4）式计算所得的土壤水分盈亏量呈现如下变化趋势：播期越迟，春小麦各发育期水分亏缺量越小，完成整个生育期的水分亏缺量也越少。

目前灌区农民春小麦播种时间不断提前。从本项试验研究结果来看，播期越早，整个生育期需水量越大。试验的考种结果（见表6）表明，播期越早而产量并不一定越高；而且在播期相差35d的情况下，小麦的开花、乳熟和成熟日期只相差2~4d。所以对避开7月中下旬高温低湿的干热风危害意义不大。因此，播种日期的确定要考虑对春小麦水分的需求，而不能盲目提前。

4结论与讨论

（1）灌区目前的灌溉制度对水分的利用率不高，春小麦在整个发育期水分亏缺较严重，尤其是在水分关键期和临界期，生长需水得不到有效保障，从而对产量产生一定的影响，是目前限制产量增长的重要因素。

（2）目前灌区农业生产中广为采用的大水漫灌方式，水分有效利用率很低，造成农民用水量大、水费高，但作物仍然缺水，产量、效益不显著，春小麦种植投入产出比小的情况。随着未来气候变化和下垫面改变对黄河源区水资源量的影响，未来黄河源区的水资源量不断降低[3]，加上社会经济发展，用水压力增大，势必会造成这一问题的加剧。因此，应加大滴灌、喷灌等节水灌溉措施的推广力度，增加节水灌溉设施的投入，减少无效水分消耗，提高水分的有效利用率。

（3）从本项研究的结果可以看出，随着播期的推迟，春小麦完成整个生育期的需水量越小，水分的亏缺值也越小。综合测产结果可以看出，春小麦的产量并没有随播期的提前而提高。因此，建议应合理调整播种日期，避免盲目提前。水利部门要结合作物生长情况及时供水，既保证作物的正常生长发育，又提高水分有效利用率。

5参考文献

[1] 张晓煜，王连喜，李凤霞，等.宁夏扬黄新灌区春小麦灌溉定额研究[J].干旱地区农业研究，1999，17（3）：74-80。

[2] 赵永，王玉坤，多岩松.作物腾发量计算中的一些问题的探讨[J].南水北调与水利科技，2005（3）：57-59.

[3] 郝振纯，王加虎，李丽，等.气候变化对黄河源区水资源的影响[J].冰川冻土，2006，28（1）：1-7.

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