洱海流域烤烟耗水规律和水分利用效率研究.pdf
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1、江西农业学报 2023,35(10):16ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.10.001洱海流域烤烟耗水规律和水分利用效率研究杨文杰,张刘东*,陈丽红,刘清圣,毕红春(云南农业大学 水利学院,云南 昆明 650201)摘 要:为了阐明洱海流域烤烟的耗水规律和水分利用效率,以烤烟品种K326为研究对象,在云南大理磻溪村进行大田实验,运用水量平衡公式和彭曼公式对烤烟的耗水量、耗水强度、耗水模数、水分利用效率等进行了研究。研究结果表明:随着烤烟的生长发育,其耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数均呈现先增大后减小的变化规律,均在旺长期
2、达到最大值;在6个气象要素中,相对湿度对烤烟耗水量的直接影响最大,土壤温度的直接影响最小,且空气温度、风速、日照时数、土壤温度通过相对湿度对烤烟耗水量的抑制作用均最大;随着烟株的生长发育,水分利用效率呈现持续上升的趋势,以成熟期的水分利用效率最高。关键词:洱海流域;烤烟;耗水规律;水分利用效率;作物系数 中图分类号:S572.071 文献标志码:A 文章编号:1001-8581(2023)10-0001-06Study on Water Consumption Pattern and Water Use Efficiency of Flue-cured Tobacco in Erhai Lak
3、e Basin YANGWen-jie,ZHANGLiu-dong*,CHENLi-hong,LIUQing-sheng,BIHong-chun(CollegeofWaterConservancy,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)Abstract:Toclarifythewaterconsumptionpatternsandwateruseefficiencyofflue-curedtobaccointheErhaiLakeBasin,flue-curedtobaccoK326wasusedastheresearchobject
4、,andafieldexperimentofflue-curedtobaccowasconductedinPanxiVillage,DaliCity,YunnanProvince.Thewaterconsumption,waterconsumptionintensity,waterconsumptionmodulusandwateruseefficiencyofflue-curedtobaccowerestudiedbywaterbalanceformulaandPenmanformula.Theresultsshowedthatwiththegrowthanddevelopmentofflu
5、e-curedtobacco,thewaterconsumption,waterconsumptionintensity,waterconsumptionmodulusandcropcoefficientofflue-curedtobaccoincreasedfirstandthendecreased,andreachedthemaximuminthevigorousgrowthperiod.Amongthe6climaticfactorsthataffectedwaterconsumption,relativehumidityhadthegreatestdirectimpactonwater
6、consumption,whilesoiltemperaturehadthesmallestimpactontobaccowaterconsumption.Airtemperature,averagewindspeed,sunshinedurationandsoiltemperaturehadthelargestinhibitoryeffectonwaterconsumptionofflue-curedtobaccothroughrelativehumidity.Withthegrowthanddevelopmentofthetobaccoplant,thewateruseefficiency
7、showedacontinuousincreasingtrend,andreachedthehighestinmatureperiod.Key words:ErhaiLakeBasin;Flue-curedtobacco;Waterconsumptionpattern;Wateruseefficiency;Cropcoefficient洱海是云南省的第二大淡水湖,面积约246km2,总蓄水量约29.5亿m3,南北总长约40km1。洱海流域属于典型的低纬度高原季风气候区域,其位于大理白族自治州的中心地带,大气降水通过地表径流、湖面降水及地下径流进入湖泊,构成洱海的主要水源。近十几年来,大理洱海地
8、区的年平均气温呈波动上升趋势,气候明显变暖;年降水量总体呈波动下降趋势,秋季降水量减少2-3。洱海流域是传统的农业生产区,烤烟是该流域的主要经济作物之一,区域内独特的气候条件使所产烟叶具有香气量足、余味舒适等特点4。但迄今有关洱海流域烤烟耗水规律的研究尚不多见。为了明确洱海流域烤烟在生长过程中的耗水规律和水分利用效率,为该流域烤烟的高效节能栽培提供理论依据和数据支撑,本试验探究了洱海流域烤烟的耗水量、耗水强度、耗水模数的规律以及收稿日期:2023-07-30基金项目:云南省科技厅重大科技专项(202202AE090034);云南省农业联合专项(202301BD070001-099);云南省高层
9、次人才培养支持计划(YNWR-QNBJ-2020-168)。作者简介:杨文杰(1999),男,江苏海安人,硕士研究生,从事水资源高效利用与管理研究。*通信作者:张刘东。江 西 农 业 学 报35 卷2不同生育期的水分利用效率,分析了不同气候因素对耗水量的直接和间接影响。1 材料与方法1.1 试验区概况本试验在洱海流域磻溪村进行,其地理坐标为100 8 27 E、25 49 6 N,海拔1970m,干湿季分明,冬干夏雨,510月的降雨量占全年总降雨量的88%;近17a的年均气温为16.4,年均降雨量为756mm,日照时长为2380h5。该流域2022年烤烟生育期内土壤温度和空气温度的变化如图1所
10、示。1.2 试验设计供试烤烟品种为K326,采用覆膜起垄种植方式,垄长12.6m,垄宽0.5m,垄高0.350.40m;种植行距1.3m,株距0.5m,种植密度15000株/hm2;根据当地农户的传统施肥量(P2O560kg/hm2、K2O150kg/hm2)进行施肥。试验田长87.00m,宽12.15m;为减小本试验研究的空间位置差异,共分12个小区,每个小区长14m,宽6m,每3个小区(随机选取)作为一组参照,14组分别对应处理T1、T2、T3、T4。图1 2022年烤烟生育期间土壤温度和空气温度的变化1.3 土壤物理性质的测定播种前在试验区挖剖面,用环刀(直径5cm,高5cm)在每个剖面
11、取5层土壤样品,在室内测定每层中间土样的容重、饱和含水量、田间持水量、土壤各粒径颗粒的占比等,每层重复测定3次,计算平均值。测量的土壤平均容重为1.5g/cm3,表层饱和含水率为50.38%,最大田间持水量为25.26%;各土层土壤不同粒径颗粒的比例见表1。表1 各土层土壤不同粒径颗粒的比例%土层深度/cm不同粒径土壤颗粒0.25mm0.250.50mm0.50.9mm0.91.0mm1.02.0mm2.05.0mm5.010.0mm10.0mm0206.604.535.862.034.6519.7325.4031.2020405.003.324.701.713.6217.7538.8825.
12、0140609.504.765.481.993.7122.4033.8118.33608011.746.287.282.335.3226.4115.4125.228010026.0912.4315.232.224.3516.3411.4411.901.4 土壤含水率的测定采用土钻法,每间隔10d(降雨前后各加测1次)在离植株10cm处取土壤剖面样品,该样品包含6层,各层深度分别为020、2040、4060、6080、80100cm,采用室内烘干法测定各层土壤的含水率,每层重复测定6次,计算其平均值。1.5 烤烟生物学性状的测定分别在烤烟的出苗期、团棵期、旺长期、成苗期测定烤烟的株高、最大叶长、
13、最大叶宽、叶片数、根长、根粗、茎粗、干物质积累量,去除边际效应,单次随机取10株,结果取平均值。1.6 烤烟干物质积累和产量的测定将烤烟植株(连同根部)完整拔出,用水充分洗干净后用吸水纸吸干水分,分别称量根、茎、叶的鲜重;然后将新鲜的根、茎、叶放入烤箱(105)中杀青30min,再在5HG-56S果蔬烘干机(75)中烘干至恒重,分别称量烤烟根、茎、叶的干重。1.7 作物需水量的计算作物需水量通过水平衡方程计算得到,即:ET=P+I-D+WG-R+SWD (1)式(1)中:P为降雨量;I为灌水量;D为渗漏量;WG为地下水补给量;R为径流量;SWD为储存水量。烤烟整个生育期内以小雨天气为主,无灌水
14、,故I、R可以不考虑;储存水量SWD通过土壤含水率的变化进行计算;地下水补给量WG利用改进后的阿维里扬诺夫公式9进行计算,计算公式为:WG=ET01-(H-d)/Hmaxn(2)式(2)中:H为地下水埋深;d为作物计划湿润层深度;Hmax为地下水极限埋深;n一般取13。Hmax的计算公式为:Hmax=2+5NDVI,0.2NDVI0.8(3)10 期杨文杰等:洱海流域烤烟耗水规律和水分利用效率研究3式(3)中,NDVI为归一化植被指数,用遥感波段反演法10进行计算,其计算公式为:NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)(4)式(4)中,NIR、R分别为地物在近红外、红波段的反射率。用彭曼公式计
15、算ET0:ET0=0.404(Rn-G)+900T+273u2(es-ea)+(1+0.34u2)(5)1.8 耗水模数耗水模数的计算公式为:耗水模数(%)=各生育阶段耗水量/总耗水量100%(6)1.9 水分利用效率烟株对水分的利用效率用下式计算:水分利用效率(g/kg)=烟株干物质量(g)/烟株耗水量(kg)(7)1.10 气象要素的监测利用试验区小型气象站采集和收集逐日气象数据,包括降水、风速、温度、日照时数等。每10min读取1次数据,每1h记录1次数据。有效降水量(P0)采用生产中常用的简化公式进行计算:P0=P(8)式(8)中:P0为 有 效 降 水 量;P为 实 际 降 水量;为
16、降水有效利用系数。当降雨量小于5mm时,=0,为无效降雨;当降雨量在550mm之间时,=1,为有效降雨;当降雨量大于50mm时,=0.8,为有效降雨11。1.11 数据处理采用MicrosoftExcel2019软件进行数据整理,用IBMSPSSStatistics26软件进行通径分析,采用Origin2021软件进行插图绘制。2 结果与分析2.1 烤烟的生育期及生育期间降雨量2.1.1 烤烟的生育期 烤烟的生育期受到海拔、气温、品种等12因素的影响。由表2可知,洱海流域烤烟的幼苗期在5月上旬至中下旬,团棵期在5月下旬至6月中旬,旺长期在6月下旬至7月底,成熟期在7月底至9月下旬,历时最久(5
17、4d),期间打顶1次,采摘叶片2次。2.1.2 烤烟生育期间的降雨特征 2022年试验区烤烟生长发育期间(5月5日9月25日)以小于10mm的小降雨事件为主,共降雨66场,占总降雨场次的85.71%;小雨累计降雨量181.3mm,占总降雨量的50.1%。中雨(1025mm)共10场,占总降雨场次的12.99%;中雨累计降雨量142.1mm,占总降雨量的39.26%。大雨(2550mm)共1场,降雨量为38.5mm,占总降雨量的10.64%。烤烟全生育期间总降雨量为361.9mm,有效总降雨量为277.8mm(图2);各生育期间有效降雨量分别占有效总降雨量的2.48%、29.19%、27.60%
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