時間:2020年06月22日 分類:農業論文 次數:
[摘要]文中結合遼寧中東部地區20世紀80年代、90年代以及21世紀00年代遙感ET數據及實測降水數據,對遼寧地區3種典型農作物主要生育期耗水規律進行分析。結果表明:玉米耗水率最高,年耗水量為202mm,高耗水期主要在孕穗期,水稻耗水率最低。
[關鍵詞]遙感ET數據;典型農作物;生育期;耗水規律分析;遼寧省
1概述
遼寧省是全國的農業大省,而遼寧省屬于東部地區,水資源相對較為短缺,農業節水規劃是維持區域水資源可持續發展及踐行最嚴格水資源管理的重要保障[1]。農業節水規劃的基礎是對區域農作物主要的耗水規律進行分析,從而制定相對應的農業節水措施規劃方案,提高農業用水效率[2]。近些年來,許多農作物耗水規律的試驗得到不同學者的研究[3],各試驗成果均表明不同農作物在不同生長期其耗水規律不同,需要針對其生長期進行耗水規律的分析,從而制定對于農作物不同生長期的農業技術規劃,實現農業節水的精準規劃[4]。
對于農作物不同生長期耗水率的分析往往采用室外觀測實驗得到,這種方式需要耗費大量的人力和物力,且不能實現大尺度、連續性的精準觀測。當前,有學者利用遙感EI數據,并結合區域實測降水數據,對農作物耗水規律進行分析[5],這種方式最大的優點在于實現灌區主要農作物大尺度、高精度以及連續性的耗水監測,但在遼寧地區還未得到應用,為此文中采用遼寧中東部地區20世紀80年代、90年代以及21世紀00年代遙感ET數據及實測降水數據,對其4種典型作物的不同生長期的耗水規律進行分析,從而為農業節水規劃制定提供重要的依據。
2研究方法
其原理在于利用實測降水數據,采用空間插值方法將降雨插值到柵格上,再結合遙感ET數據提取相對應的蒸發數據,結合柵格降雨和蒸發數據,分析區域典型農業物的耗水量,從而分析其耗水規律。采用反距離插值分析方法對各柵格雨量進行分析,反距離插值分析方法為:Z=∑i=1n1(Di)PZi/∑i=1n1(Di)P(1)在將雨量插值到柵格單元后,結合遙感ET蒸發數據,分析區域內農作物水分盈虧量,其計算方程為:W=ET-P(2)遙感ET數據的時間尺度可以到月,按照月尺度對作物生育期月平均蒸發量進行計算,計算方程為:ETkcj=1n∑i=1nETkcij(3)通過對比有效降水來計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,就需要進行農業灌溉進行水分的補充,而其耗水量低于有效降水,則不需要進行灌溉用水的補充,典型作物的農業灌溉耗水量計算方程為:CIWCj=ìíîïïETkcj-Pej(ETkcj>Pej)0(ETkcj≤P)(4)
3研究成果
本文以遼寧中東部地區為研究區域,區域為遼寧省農業的主產區,其典型農作物為水稻、玉米、大豆。水稻的種植面積為71.133萬hm2,玉米的種植面積為286.44萬hm2,大豆的種植面積為0.8萬hm2。水稻的種植時間主要分布在每年的4至10月份,玉米的種植時間主要分布在4至8月份,大豆的種植時間主要分布在4至9月份。
3.1遙感ET提取分析結果
結合1980年代、1990年代以及2000年代各典型農作物主要生育期4至10月的遙感ET進行提取,采用遙感數據對區域不同月份作物葉面積指數進行提取,再結合蒸發模型對區域蒸發進行計算,不同月份其作物葉面積指數發生明顯變化。4月份為主要農作物播種時間,其葉面積指數均較低,蒸發主要消耗于土壤蒸發,作物葉面蒸騰量較小。
5月份為主要農作物的生育初期,作物葉面積指數逐步增加,作物的蒸騰量開始加大,而進入6月份和7月份,屬于作物的高生長期,各年代葉面積指數遞增明顯,葉面積空間變幅面積逐漸增加。進入8月份和9月份,為遼寧中東部地區農作物成熟期,作物葉面積指數明顯增加,受作物葉面積指數的影響,其作物葉面蒸騰量影響顯著,從各年代7—9月份的遙感蒸發空間變化可看出,其遙感ET較大的數據范圍有所減小。10月份由于只有水稻作物,其葉面積指數相比去7至9月份有所減少,其主要耗于土壤蒸發和水稻葉面的蒸騰。
3.2各典型作物生育期耗水規律分析結果
結合不同年代遙感ET分析數據,進行區域實測降水,對水稻、玉米以及大豆生育期的主要耗水規律進行分析。從表中分析的各作物耗水規律分析結果可看出,在3種典型農作物中,玉米的耗水系數最大,其生育期的作物蒸騰量最大,其作物年耗水系數可達到202mm,從其生育期作物蒸騰量分析結果可看出,玉米拔節期耗水系數最大,32d作物蒸騰量可以達到362.88mm,耗水系數為0.7943,主要是因為這一時期玉米的葉面積指數較大,使得其葉面蒸騰作用明顯。
從水稻不同生育期其耗水系數不同,耗水系數的峰值主要出現在孕穗期,29d的蒸騰量可達到302.4mm,這樣同樣是因為在水稻的孕穗期,其葉面積指數最大,消耗于作物蒸騰的水量較大,使得其耗水量也較大。由于水稻的水面蒸發大,使得其作物蒸騰的耗水相比起其他作物要低。
3.3各典型作物生育期節水效率分析
在各典型作物生育期節水效率分析的基礎上,對表1~3中其不同農業灌溉條件下的節水效率進行分析,從分析結果可看出,玉米的在整個生育期下節水效率最高,其次為大豆,水稻的節水效率相對較低,各典型作物在灌溉充分和不充分條件下其作物蒸騰量總體變化較小。水稻在分蘗末和孕穗節水效率較高,而在返青和乳熟期期節水效率最低,主要是這兩個時期需水量較大,而對于玉米而言,其在出葉和拔節節水效率最高,而在播種初期和開花期節水效率最低。從大豆的節水效率分析結果可看出,其節水效率最大值出現在鼓粒時期,這一時期的需水量較大,使得其節水效率最大,而出苗期由于需水量較低,其節水效率相對較低。各典型作物生育期節水效率可為農業節水規劃提供重要的依據。
4研究結論
1)從各年代遙感ET變化可看出,進入2000年代以后,遼寧中東部地區典型農作物蒸騰量遞減明顯,這主要和農作物面積減少有關。2)灌溉條件對作物節水效率影響不大,可適當減少水稻分蘗末期、玉米出葉期、大豆鼓粒期的農業灌溉水量。3)文中給出了遼寧中東部地區玉米、水稻、大豆三種典型作物不同生育期節水效率及相對應的耗水系數,可為現代農業節水規劃提供相應的參考依據,應用覆蓋面較廣。4)文中未對各典型作物生育期灌溉定額進行分析,應結合耗水分析結果,探討遼寧中東部地區各典型作物不同生育期的灌溉定額。
[參考文獻]
[1]白云,田冶.海城市節水增糧項目保障措施探討[J].水利規劃與設計,2016(06):36-37+65.
[2]張鵬.鞍山市節水潛力及措施研究[J].水利規劃與設計,2016(04):20-21+31.
[3]周琳琳.基于DNDC模型的北方受旱區農作物灌溉節水模式探討[J].水利技術監督,2019(02):118-121+235.
[4]楊永安,侯海鵬,薛文多,張楓.基于農作物需水規律與灌溉節水探討[J].江西農業,2016(03):28.
[5]王婧.中國北方地區節水農作制度研究[D].沈陽農業大學,2009.
[6]曹廣月.以引黃入冀補淀工程為水源的農作物灌溉制度設計——以衡水冀州市引黃灌溉工程為例[J].水利規劃與設計,2017(03):31-34.
作者:岳楊
農業論文投稿刊物:江西農業學報(月刊)創刊于1989年,是由江西省農業科學院和江西省農學會共同主辦的學術類期刊。本刊既刊登栽培育種、植物保護、土壤肥料、園藝園林、蠶桑茶葉、畜牧水產、生物技術、資源環境等方面的研究報告、綜述、研究簡報和實用技術,也發表農業經濟、區域經濟、農業科技管理、農業發展戰略、農產品加工及農業產業化等方面的研究論文、調查報告和對策性文章。