CN110810207A - 一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下步骤:(1)根据本区域近10年的气象资料,按公式计算出逐日参考作物需水量(蒸散量ET0);(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:Q=r×ET0×p;(3)灌溉:伸根期每6‑8天灌水1次,单次灌水定额为6‑8天日滴灌灌水定额之和;旺长期每2‑4天灌水1次,单次灌水定额为2‑4天日滴灌灌水定额之和;成熟期每4‑6天灌水1次,单次灌水定额为4‑6日滴灌灌水定额之和。本发明基于烤烟设施栽培各个阶段的需水量确定灌水量,与常规充分灌溉相比,本发明烤烟主要农艺性状均无显著,灌溉定额减少了33.3%,灌溉水利用效率提高了66.0%,且使氮肥和磷肥的利用率分别提高了11.1%和81.6%,有利于烟叶生产效益的提高。

Description

一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法
技术领域
本发明涉及烟草栽培技术领域,具体涉及一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法。
背景技术
设施栽培是指在不适宜作物露地栽培的季节或地区,利用特定的保护设备,为作物生长创造适宜的环境条件而进行生产的一种重要栽培方式。对于烤烟而言,虽然烟草农业生产上采用露天栽培,但在烟草科学研究过程中设施栽培(主要是塑料大棚和日光温室)显得十分重要,由于不受季节和场地的影响来栽培烤烟,从而大大缩短试验周期和有效提高试验效率,保障了科研工作的顺利开展。
目前,烤烟设施栽培中的灌溉管理多是以经验性管理为主:一是“看土”灌溉,即当土壤墒情较差时开始灌溉;二是“看烟”灌溉,即当烟株开始有萎蔫迹象时开始灌溉;灌溉量则靠经验判断为主(一般是浇透烤烟根层);这就造成以下两方面的问题:一方面,经验性灌溉管理靠人工经验性判断不利于灌溉水的统筹且耗时耗工,另一方面,这种经验性灌溉管理多是在烟株受到旱情胁迫后才进行灌溉,不利于烟株生长发育。
作物需水量是确定作物灌溉制度以及地区灌溉用水量的基础,是流域规划、地区水利规划、灌排工程规划、设计和管理的基本依据。彭曼公式(Penman- Monteith)是目前国际上通用的通过作物蒸散量计算作物各阶段需水量的方法,与其他方法相比具有较高的精度。但是,如何结合作物需水量来确定烤烟设施栽培中的灌溉量、灌溉时机和灌溉频次都是亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对目前经验性灌溉存在的问题,提供一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,以提高灌溉水管理效率和保障烟株生长发育。
本发明为解决以上问题采用以下技术方案:
一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下具体步骤:
(1)根据种植区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物需水量(蒸散量ET0):
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
式中:ET0为参考作物需水量,即作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2m高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比,指湿润土体与总土体的体积比;
(3)灌溉:
伸根期:每6-8天灌水1次,单次灌水定额为所述6-8天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每2-4天灌水1次,单次灌水定额为所述2-4天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每4-6天灌水1次,单次灌水定额为所述4-6天日滴灌灌水定额之和。
优选地,烤烟品种为K326或云烟87或红花大金元。
优选地,步骤2中,r=0.8-1.0,p=0.5-0.6。
优选地,采用的滴灌带规格为:滴头间距30-50 cm,流量1.6-2.0 L/h;
优选地,烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的70%-90%。
与现有技术相比,本发明取得以下有益效果:
本发明基于烤烟设施栽培各个阶段的需水量确定灌水量,与常规充分灌溉相比,本发明烤烟主要农艺性状均无显著差异,且在以下几方面有显著优势:
(1)保障烤烟生长条件下,灌溉定额减少了33.3%,灌溉水利用效率显著提高了66.0%(P<0.05),有利于提升烟叶生产质量和降低烤烟的旱灾风险。
(2)本发明基于参考作物需水量计算出烤烟各个阶段的需水量确定灌水量,可以提前准备好水源,不至于被动,有利于烤烟灌溉制度的科学制定。
(3)氮和磷利用率分别提高了11.1%和81.6%,在烤烟生育期内的施肥(氮)仅为常规施肥(氮)量的80%左右,降低了成本,有利于减少肥料养分损失和降低环境污染风险。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下具体步骤:
(1)根据种植区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物需水量(蒸散量ET0):
Figure 224296DEST_PATH_IMAGE001
式中:ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2m高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比,指湿润土体与总土体的体积比;
(3)灌溉:
伸根期:每6-8天灌水1次,单次灌水定额为所述6-8天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每2-4天灌水1次,单次灌水定额为所述2-4天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每4-6天灌水1次,单次灌水定额为所述4-6天日滴灌灌水定额之和。
进一步的,烤烟品种为K326或云烟87或红花大金元。
进一步的,步骤2中,r=0.8-1.0,p=0.5-0.6。
进一步的,采用的滴灌带规格为:滴头间距30-50 cm,流量1.6-2.0 L/h。
进一步的,烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的70%-90%。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下具体步骤:
供试烤烟品种为K326。
(1)根据种植区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物蒸散量(ET0):
式中:ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2米高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比;
(3)灌溉:
伸根期:每6天灌水1次,单次灌水定额为所述6天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每2天灌水1次,单次灌水定额为所述2天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每4天灌水1次,单次灌水定额为所述4天日滴灌灌水定额之和。
步骤2中,r=0.8,p=0.5。
采用的滴灌带规格为:滴头间距30cm,流量1.6 L/h;
烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的70%。
实施例2
一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下具体步骤:
供试烤烟品种为云烟87。
(1)根据种植区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物蒸散量(ET0):
Figure 517054DEST_PATH_IMAGE001
式中:ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2米高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比;
(3)灌溉:
伸根期:每7天灌水1次,单次灌水定额为所述7天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每3天灌水1次,单次灌水定额为所述3天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每5天灌水1次,单次灌水定额为所述5天日滴灌灌水定额之和。
步骤2中,r=0.9,p=0.55。
采用的滴灌带规格为:滴头间距30-50 cm,流量1.8 L/h。
烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的80%。
实施例3
一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,包括以下具体步骤:
供试烤烟品种为云烟87。
(1)根据种植区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物蒸散量(ET0):
Figure 981534DEST_PATH_IMAGE001
式中:ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2米高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比;
(3)灌溉:
伸根期:每8天灌水1次,单次灌水定额为所述8天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每4天灌水1次,单次灌水定额为所述4天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每6天灌水1次,单次灌水定额为所述6天日滴灌灌水定额之和。
步骤2中,r=1.0,p=0.6。
采用的滴灌带规格为:滴头间距50 cm,流量2.0 L/h。
烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的90%。
试验1—r值和p值的确定
试验方法:
田间试验于2017年进行,试验地位于云南省烟草科学研究院研和镇试验基地,试验在避雨旱棚中进行烤烟的设施栽培。试验设计参考作物需水量和设计湿润比2个因素,参考作物需水量以作物蒸散量(ET0)为基础,分别设置50%ET0、60% ET0、80% ET0和100% ET0四个水平;设计湿润比设置3个水平,分别为0.4、0.5和0.6,见表1和表2。
试验结果:从表1中可知,参考需水量水平(r)和设计湿润比(p)均对烤烟叶面积有显著影响,当r在80%-100%范围内,p=0.5-0.6范围内时,平均叶面积最大,与最小参数值相比增加了71.9%-98.5%。可见,当r=0.8-1.0,且p=0.5-0.6时,最有利于烤烟的生长发育。
表1 各处理烤烟农艺性状
Figure DEST_PATH_IMAGE003
注:同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05);“*”为显著影响(P<0.05),“**”为极显著影响(P<0.01)。
从表2中可知,就肥料利用率而言,当r在80%-100%范围内,p=0.5-0.6范围内时,氮肥和钾肥的利用效率最高,与最小参数值相比两者分别增加了7.3-19.7个百分点和12.3-18.0个百分点。可见,当r=0.8-1.0,且p=0.5-0.6时,也最有利于肥料利用率的提高。
表2 各处理氮磷钾肥料
Figure DEST_PATH_IMAGE005
注:同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。
综上,r=0.8-1.0,且p=0.5-0.6时,更有利于烤烟的生长发育及肥料利用率的提高。
试验2—基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法试验
2017年在云南玉溪澄江县张家村种植云烟K326,进行基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法试验。
(1)根据澄江县张家村近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物蒸散量(ET0):
式中:ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2m高度处平均气温(℃);
其中,地表静辐射Rn、G土壤热通量、饱和水汽压ea、实际水汽压ed、饱和水汽压曲线斜率Δ、干湿表常数γ、2m高度处平均气温T均从当地气象站点获得。
经计算,2017年,云南玉溪澄江县张家村烤烟生育期内的逐日参考作物蒸发蒸腾量见表3:
表3 逐日参考作物蒸发蒸腾量
Figure DEST_PATH_IMAGE008
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平,此处取0.8;p为设计湿润比,此处取0.5;经计算,2017年,云南玉溪澄江县张家村烤烟生育期内的逐日滴灌灌水定额见表4:
表4 逐日参考作物蒸发蒸腾量
(3)根据以下灌溉频率制定出滴灌制度(单次灌水时间和定额):
烤烟伸根期每7天灌水1次,旺长期每3天灌水1次,成熟期每5d灌水1
次;伸根期单次灌水定额为该7天日滴灌灌水定额之和,旺长期单次灌水定额为该3天日滴灌灌水定额之和,成熟期单次灌水定额为该5天日滴灌灌水定额之和。经计算,2017年,云南玉溪澄江县张家村烤烟滴灌制度为,如表5所示:
表5 烤烟设施栽培滴灌制度表
试验3—对比试验
试验方法:根据上述,于云南玉溪澄江县张家村种植云烟K326,进行基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法试验,烤烟生育期内的施肥(氮)总量为4.0kg/亩;以当地常规灌溉量作为对照组,对照组烤烟生育期内的施肥(氮)总量为常规推荐施肥量即5.0kg/亩;
比较两者烤烟农业性状及水肥利用效率,如表6和表7所示。
试验结果:从表6和表7中可知,本发明基于烤烟设施栽培各个阶段的需水量确定灌水量,与常规充分灌溉相比,本发明烤烟主要农艺性状均无显著差异,且在以下几方面有显著优势:
(1)氮和磷利用率分别提高了11.1%和81.6%,有利于减少肥料养分损失和降低环境污染风险。
(2)保障烤烟生长条件下,灌溉定额减少了33.3%,灌溉水利用效率显著提高了66.0%(P<0.05),有利于提升烟叶生产质量和降低烤烟的旱灾风险。
表6 烤烟农艺性状
处理 株高/cm 茎围/cm 最大叶长/cm 最大叶宽/cm 最大叶面积/cm<sup>2</sup> 平均叶面积/cm<sup>2</sup>
本发明灌溉量 99.0±5.2a 6.7±1.2a 56.0±4.6b 25.0±1.0a 842.0±155.6a 591.5±101.7a
常规灌溉量 100.0±5.0a 7.7±0.6a 65.3±1.2a 24.8±1.2a 992.9±34.2a 640.7±23.5a
注:同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。
表7 烤烟水肥利用效率
处理 氮肥利用率/% 磷肥利用率/% 钾肥利用率/% 灌溉定额(mm) 灌溉水利用率/(kg·m<sup>-3</sup>)
本发明灌溉量 43.1±2.8a 8.9±5.5a 26.9±5.7a 200 8.3±2.4a
常规灌溉量 38.8±9.2a 4.9±2.5a 31.6±5.9a 300 5.0±0.4b
注:同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

Claims (5)

1.一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
(1)根据本区域近10年的气象资料,按以下公式计算出参考作物需水量(蒸散量ET0):
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中:ET0为参考作物需水量,即参考作物蒸发蒸腾量(mm·d-1);
Rn和G分别为地表静辐射和土壤热通量(MJ·m-2·d-1);
ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa);
Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃);γ为干湿表常数(kPa/℃);T为2米高度处平均气温(℃);
(2)按下式计算出每日的滴灌灌水定额:
Q=r×ET0×p
式中:r为灌水系数,即参考需水量水平;p为设计湿润比,指湿润土体与总土体的体积比;
灌溉:
伸根期:每6-8天灌水1次,单次灌水定额为所述6-8天日滴灌灌水定额之和;
旺长期:每2-4天灌水1次,单次灌水定额为所述2-4天日滴灌灌水定额之和;
成熟期:每4-6天灌水1次,单次灌水定额为所述4-6日滴灌灌水定额之和。
2.根据权利要求1所述的一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,其特征在于,所述的烤烟品种为K326或云烟87或红花大金元。
3.根据权利要求1所述的一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,其特征在于,步骤2中,r=0.8-1.0,p=0.5-0.6。
4.根据权利要求1所述的一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,其特征在于,采用的滴灌带规格为:滴头间距30-50 cm,流量1.6-2.0 L/h。
5.根据权利要求1所述的一种基于参考作物需水量的烤烟设施栽培滴灌方法,其特征在于,所述烤烟生育期内的施肥(氮)为常规施肥(氮)量的70%-90%。
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