不同水文年太谷地区春玉米灌溉需水量特征分析

2024年2月20日发(作者：竞选大队长)

第1期圆园21年3月山西水土保持科技SoilandWater悦onrvationScienceandTechnologyinShanxiNo.1Mar.2021囗试验研究不同水文年太谷地区春玉米灌溉需水量特征分析袁宇霞（晋中市水利勘测设计院）摘要：基于山西省太谷区玉米生长季气象资料，通过ET0Calculator软件计算参考作物蒸发蒸腾量，进一步确定了丰水年（P=25%）、平水年（P=50%）和枯水年（P=75%）三种年型下玉米生育季的需水量和灌溉需水量。结果表明，春玉米生育季多年平均需水量为522.5mm，灌溉需水量为218.7mm，多年平均灌溉需求指数为0.42，丰水年、平水年和枯水年玉米灌溉需水量分别为129.9、212.1和300.3mm。本研究可为科学制定玉米灌溉制度提供依据。关键词：春玉米水文年需水量需求指数文章编号：1008-0120（2021）01-0012-031.2生育期的划分中图分类号：S274.4文献标识码：A太谷地区是山西省重要商品粮生产基地，也是山西“农谷”的核心区域。春玉米由于产量高效益好，但是农业生产中天然降雨难因此被农民广泛种植[1]。以满足作物全生育季对水分的需求[2,3]；因此，补充灌溉是实现玉米高产稳产的重要手段。在地表水资源日益短缺的大背景下，实施科学灌溉必须首先明确作物实际的需水量。估算作物需水量的方法很多，其中通过Penman-Monteith公式估算作物需水量是一种可行的方法[4,5,6]。目前，前人对作物需水量和灌溉需水量的研究多为多年平均统计结果[7,8]，实际上，受多变气象因素影响，作物生育季降水量和作物需水量的年季差异很大。因此，有必要针对不同水文年份作物需水量和灌溉需水量进行统计分析。本研究基于研究区60a的降雨量、需水量和灌溉需水量数据，进一步量化了丰水年（P=25%）、平水年（P=50%）和枯水年（P=75%）的灌溉需水量。研究结果可为该地区玉米制定科学的灌溉制度提供依据。通过调研及查阅相关文献[9]，本研究将太谷地区春玉米物候期大体划分为5个生育阶段：播种-出苗（5.1-5.13日）；出苗-拔节（5.14-6.20日）；拔节-抽穗（6.21-7.17日）；抽穗-乳熟（7.18-8.15日）；乳熟-成熟（8.16-9.10日），各生育阶段依次用代码玉、域、1.3芋、郁和吁表示。需水量指标及其方法1.3.1作物需水量采用单作物系数法进行逐日计算，玉米生育期内总需水量及各生育阶段需水量由生育通过ET0Calculator软件计算，进一步根据玉米（ET0）不同生长阶段的作物系数（Kc）计算玉米需水量[6]：ETc=ET0伊Kc期内逐日需水量累加得出。其中参考作物蒸发蒸腾量式中：按照本地区春玉米生育期的划分，本研究中上述几个生育期的作物系数（Kc）依次为0.50、1.3.20.85、1.05、0.95和0.60[6]。灌溉需水量和灌溉需求指数11.1材料与方法本文所用气象数据均来自于国家气象局气象信数据来源本研究将玉米划分为5个生育阶段，各阶段的灌溉需水量等于该阶段的ETc与P（降雨量）两者的差值，若该生育阶段P小于ETc，则需补充灌溉至ETc；生育期内总灌溉需水量等于各生育阶段灌溉需水量之和[7]。将灌溉需水量与需水量的比值定义为灌1.3.3溉需求指数，反映作物生长对灌溉的依赖程度[5]。采用目估适线法[10]将作物生育季降雨量、需水降雨量、需水量和灌溉需水量的频率分析息中心，数据以日为单位，数据区间为太谷区1960-2019年60a的相关气象资料，具体包括日平均气日平均风速、日平均相对湿度等资料。温、日最高气温、日最低气温、日降水量、日照时数、收稿日期：2020-12-01量或灌溉需水量按数值大小从大到小依次排序，计窑12窑

圆园21年3月袁宇霞不同水文年太谷地区春玉米灌溉需水量特征分析算各数据点经验频率；并利用P-III型分布曲线计算需水量或灌溉需水量的理论频率曲线[5]；通过频率分析比较玉米生育期（降水量、需水量和灌溉需水量）的经验频率曲线与皮尔逊III型理论分布曲线的匹配程度，据此得出设计枯水年（P=75%）、平水年（P=50%）和丰水年（P=25%）玉米生育期的降水量、需水量和灌溉需水量。22.1结果与分析玉米生育季降雨量分配过程图2近60a春玉米生育季内ET0变化过程在完成一个生育周期的需水量要高于过去，这势必会对农业水资源的可持续供给提出新的挑战。化过程2.3玉米需水量、灌溉需水量和灌溉需求指数的变确定玉米生育季作物需水量是实施科学补充灌溉的基础，也是制定灌溉制度的先决条件。由表1可知，玉米全生育季需水量约为522.5mm，其变化过图1多年平均春玉米生育季降雨量分配过程程总体呈“单峰型”变化趋势；其中，出苗-乳熟期该阶段的需水量和灌溉需水量均为全生育季最大，其累计值分别为427.0和204.2mm。总体而言，出苗-0.62，这与同期降雨稀少有关，拔节期是玉米需水临乳熟-成界期，适时补灌是奠定玉米的高产基础[9]；熟阶段灌溉需求指数仅为0.08，这意味着一般情况下该阶段的降雨基本可满足作物对水分的需求，无需补灌。确定日均需水量和灌溉需水量可为精准实施定量灌溉提供依据，尤其是在滴灌条件下可据此2.4实施任意时段精准补灌[11,12]。不同水文年型下的降雨量及需水量拔节阶段玉米生长对灌溉的依赖程度最大，其值为作物生育季内降雨量是作物重要的水源之一，降雨量在生育季内的分配过程同样影响作物的生长发育过程。由图1可知，春玉米生育季内的降雨量总体呈“单峰型”的分布过程，降雨量分布过程与作物的需水过程趋势相匹配。其中播种-出苗；出苗-拔节；拔节-抽穗；抽穗-乳熟；乳熟-成熟各阶段的降雨量依次为13.9，51.6，76.8，94.4和67.2mm。2.2参照作物需水量是对同期气象条件的一种反参照作物需水量年际变化过程应，本研究基于太谷地区近60a的气象数据计算了玉米生育季参考作物需水量（图2）。该地多年平均年，其值为505.5mm，最大的一次发生在1997年，随年份的增加总体呈现升高的趋势，两者之间的变其值为722mm。进一步通过线性回归分析，可知ET0其中，ET0最小的一次发生在1964ET0为622.1mm，研究不同水文年份玉米生育季的降雨量、需水量和灌溉需水量可丰富灌溉制度。在枯水年份下，其生育季降雨量约为233.4mm，需水量为521.3mm，灌溉需水量约为300.3mm。而在丰水年条件下，其生育季降雨量约为367.6mm，需水量为497.2mm，灌溉需水量约为129.9mm。化规律可用y=-1908.3+1.27x表示，这意味作物现播种-出苗mm22.38.40.38mm/d1.70.6原出苗-拔节mm134.382.70.62mm/d3.52.2原表1春玉米生育期内多年平均需水量、灌溉需水量和需水指数需水特征参数需水量灌溉需水量灌溉需水指数拔节-抽穗mm143.066.20.46mm/d5.32.5原抽穗-乳熟mm149.755.30.37mm/d5.21.9原乳熟-成熟mm73.26.10.08mm/d2.80.2原全生育期mm522.5218.70.42mm/d3.91.6原窑13窑

山西水土保持科技圆园21年第1期表2春玉米生育期降雨量、需水量和灌溉需水量频率分析结果观测值统计参数均值CvCs/Cv枯水年平水年丰水年降雨量303.80.331.09233.4297.8367.6需水量522.50.072.86546.5521.3497.2灌溉需水量218.70.580.53300.3212.1129.92.5由玉米需图2可水量知，和灌溉需ET为进一步量化这一渐0随年份水量的每增加10呈a增加的变化的趋趋势势，变过程的突变时间点，我们10a一个时间段进一步分析玉米需水量和灌溉需水量的变化过程。由图3可以看出，玉米需水量和灌溉需水量在1960-1989年期间其值低于1990-2019年，这可能与近猿园a的气候因素有关。图3玉米需水量和灌溉需水量每10年的变化过程3结论太数522.5约为mm谷0.42，地灌溉区玉。频需米率分水生量析约育结果为季多表218.7年平明，该mm均地，需区灌溉水量枯水年需求约（P指为75%=期需）水、平水年量分别为（P=50%546.5）、和521.3丰水年和（497.2P=25%mm）玉米，灌溉生育需水量分别为300.3、212.1和129.9mm。本研究进一步量化了平水年条件下玉米的灌溉需水量，即在播种-出苗、出苗-拔节、拔节-抽穗和抽穗-乳熟阶段分别补充灌溉8.4、82.7、66.2、55.3和6.1mm。参考文献[J].种[1]子岂秀琴科技，2014，杨爱，32（民08.加）：快43-44.太谷县玉米产业化发展的思考究[J].[2]山西赵水土保持志平.山西科省技近，201740（年4）来：干17-19.旱情况时空变化特征研窑14窑灌溉水[3]量李海军分析[J].，刘海军山西于参考水利，，张志作2018郡.物腾，汾发34河量（10灌预）区主报：7-9要的研究，16.作物需水量及水利科[4]技龚孟，2019梨.（关2）：78-81.进展[J].山西与灌溉[5][6]需刘张求玉春祖光指数，姜，郝分红卫析安[J].，平，农业李存李昊儒工程东，，学等等报.河.山西，2013北省省，棉29花灌溉需水量春玉米（19）：生98-104.旱特征分析[J].中国农业气象，2015，36（6）：754-761.育期干玉米[7]聂堂哲，张忠学，林彦宇，等217-227.需水量时空分布特征[J].农业.1959机械—学2015报，2018年黑，龙49（江7）省：境内[8]）夏李玉米尤亮需，王水量杰的，变曹化特言，征等[J]..金沙中国江农干村热水利水河谷区电（，云南201910）：水[9]117-122孙璐，，高126.晓丽，刘明，等.贵州省夏玉米生育期内降14-18与需[10]，水22.量空间分布研究[J].中国农村水利水电，2015（5）：水利水[11]电叶严出守富版泽社，，詹2000.道江.工程水文学（第3版）[M].北京:中国玉米产量与氮来素，张吸富收仓利，用的范兴影科响，等[J]..农业水氮互机械作对学报宁夏，2020沙土，51春7）：283-293.农业[12]工程李技术峰，.2020农业，水利工程中40（2）：46原49.的灌溉技术与节水措施[J].作者简介袁宇霞（1986-），女，硕士研究生，中级工程师；通讯地址：山西省晋中市榆次区辽阳路晋中市水利局，030606（（