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摘 要：环渤海滨海地区春季干旱、淡水缺乏，利用优势作物-甜高粱分析其生育期水分亏缺特征，对加强该区域农业科学水管理具有重要意义。基于标准气象数据、甜高粱生育期覆盖度、株高等监测数据，计算并分析土壤蒸发及甜高粱蒸腾变化规律，结合实际降水时间分布规律，计算并分析作物水分亏缺特征。本文旨为解决滨渤海地区农用水调度及科学灌溉提供参考。
关键词：甜高粱；水分亏缺；灌溉管理；滨渤海
中图分类号：S514 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160832007
前言
我国淡水资源总量为2.8万亿m3，居世界第6位，但人均水量只相当于世界人均占有量的1/4。随着区域社会经济发展对淡水需求量的不断增长，部门之间、地区之间，甚至国家之间争夺淡水资源的矛盾也越来越突出，导致因淡水短缺引发的危机正一步一步侵蚀着我国经济可持续发展与社会稳定的根基[1，2]。在淡水供给日益趋紧的大背景下，淡水资源常被工业、城镇用水优先挤占，农用淡水比例越来越小，使原本紧张的粮食生产和粮食安全受到更大威胁。因此，农业领域用水管理及科学灌溉技术显得更为重要[3]。
甜高粱属于耐盐碱作物，生物产量一般大，同时对盐碱地也有一定修复作用[4，5]，因此在滨渤海地区种植面积广泛。不同作物生理需水特性不同，比如需水时间和需水量指标等，又因地区差异导致的自然环境差异（降水、蒸发等）又导致作物水分丰缺程度出现差异[6]，因此因地制宜的用水管水成为当代农业水管里的基本要务。相对于春季干旱缺水的甜高粱来说，土壤增墒、作物保苗提供生命之水，而夏季多雨的情况缓解了作物的水分需求，但上述笼统的描述难以具体到实际生产当中去，比如大面积种植的甜高粱作物何时需水、具体需求量多少等。本文运用“作物蒸腾 土壤蒸发-大气降水”结果为作物水分丰缺判断依据，获得可量化的作物需水特征，旨为滨渤海农用水及科学灌溉提供参考。
1 区域与方法
1.1 区域选择
选择位于滨渤海东中部沿岸的河北省沧州市为典型区域代表进行研究，沧州市属于暖温带半湿润季风气候，风能、光能资源丰富，季风特征显著，四季分明，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷。年平均日照时数2755 h，光照充足，无霜期平均为194d，年均气温12.1℃，年降水量平均627 mm，夏季约占75%，易出现“春旱夏涝秋吊”现象。
1.2 水分亏缺计算
为获取典型作物准确的水分亏缺变化，选择甜高粱为滨渤海区域典型代表作物。因高粱具有耐盐碱、抗旱等特性，在滨海盐碱地去种植面积较大，且与多数蔬菜、大田作物生育期基本一致，因此具有典型性。2009年安排田间实验，测量甜高粱生育期内覆盖度及株高变化，采用遥控照相定期俯拍，然后用覆盖度分析软件（DPVC）经二值化处理、统计得到作物覆盖度。作物株高，利用塔尺（精度1cm）直接测量。
甜高粱作物的水分亏缺量（WSD）用需水量（ETm）与降水量（P）的差值表示，具体公式如下：
WSD= ETm-P
式中ETm=Kc×ET0
Kc=KsKcb Ke
Kc为作物系数；Kcb为反映作物蒸腾的基础作物系数；Ke为土壤表面蒸发的蒸发系数；Ks为水分胁迫系数，水分充足时取值为1。详细方法参考FAO-PM公式[7，8]。
2 结果与分析
2.1 甜高粱生理特征与潜在蒸散发
图1结果表明生育期内覆盖度平均达41%，总体表现为随着作物的生长覆盖度逐渐增加而后缓慢降低的趋势，其中苗期最低，覆盖度均小于10%，最高为9月23日达95.81%，进入成熟期后枝叶逐渐干枯垂落，覆盖度又呈现逐渐降低趋势（图1）。图2为株高变化，由图可知，甜高粱株高变化整体呈现增加-快速增加-缓慢增加的趋势，其中甜高粱的苗期较长，进入8月份甜高粱生长迅速，进入生长阶段，高度最高可达3m左右。
2.2 甜高粱生育阶段划分及蒸散发
结合FAO参考相关指标与甜高粱实际生育阶段进行了区分，并在此基础上进行了蒸发散计算。图3为作物蒸腾量与土壤蒸发量变化分析图，可以看出甜高粱在作物生育期前主要以土壤蒸发为主，并随着气候的变化呈现剧烈的波动。随着甜高粱的迅速生长，蒸散发由棵间土壤蒸发转换为作物蒸腾，其中甜高粱生育期内土壤裸地蒸发359mm，作物蒸腾575mm，总计蒸散发933mm。
2.3 甜高粱水分亏缺变化规律
根据区域常年降水量与图3中种植甜高粱作物地块的蒸散发量（蒸腾 蒸发）之间的差值，即可得到该作物地块需水情况。图4为甜高粱月水分亏缺量变化分析，除生育期外田间地块以裸地蒸发为主，由图4可知 冬去春来土壤失水严重，春播期作物需水量最大，约达200mm，随着雨季来临有所缓和，其中7月作物出现涝渍现象，反而需要排水约33mm，之后8—10 月作物又呈现出少量缺水情况。
3 结论与讨论
春播是作物最为需水的关键期，而且蒸发量巨大，必须增加灌溉的同时提高土壤保墒能力；进入7月雨季不但要尽量少浇水，还要额外关注田间排水设施，如有条件可借助雨季土壤中滞留水，实施地表松土、秸秆覆盖等管理措施，以尽量保留耕层土壤水。如此做法，才能较高效利用该地区雨季水量优势，节约更多可灌溉水资源，避免浪费。
参考文献
[1]裴源生，刘建刚，赵勇，等.水资源用水总量控制与定额管理协调保障技术研究[J].水利水电技术，2009，40（3）：8-11.
[2]唐力，赵勇，肖伟华，等.水资源总量控制和定额管理制度实施进展[J].人民黄河，2008，30（3）：43-47.
[3]丁平.我国农业灌溉用水管理体制研究[D].华中农业大学，2006.
[4]李春宏，张培通，郭文琦，等.耐盐甜高粱新品种中科甜3号的选育及栽培技术[J].江苏农业科学，2015，43（3）：95-96.
[5]张彩霞，谢高地，李士美，等.中国能源作物甜高粱的空间适宜分布及乙醇生产潜力[J].生态学报，2010，30（17）：4765-4770.
[6]刘学锋，赵黎明，王颖.京津冀区域春夏季降水的气候变化[J].地理学与国土研究，2002，18（1）：72-76.
[7]Allen R G，Pereira L S，Raes D， et al.Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements [M].FAO Irrig and Drain Paper No.56， Food and Agriculture Organization of the United Nations， Rome，1998.
[8]马辉杰，高剑华.河北省冬小麦水分亏缺量的变化研究[J].华北农学报，2011，26（S1）：89-94.
关键词：甜高粱；水分亏缺；灌溉管理；滨渤海
中图分类号：S514 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160832007
前言
我国淡水资源总量为2.8万亿m3，居世界第6位，但人均水量只相当于世界人均占有量的1/4。随着区域社会经济发展对淡水需求量的不断增长，部门之间、地区之间，甚至国家之间争夺淡水资源的矛盾也越来越突出，导致因淡水短缺引发的危机正一步一步侵蚀着我国经济可持续发展与社会稳定的根基[1，2]。在淡水供给日益趋紧的大背景下，淡水资源常被工业、城镇用水优先挤占，农用淡水比例越来越小，使原本紧张的粮食生产和粮食安全受到更大威胁。因此，农业领域用水管理及科学灌溉技术显得更为重要[3]。
甜高粱属于耐盐碱作物，生物产量一般大，同时对盐碱地也有一定修复作用[4，5]，因此在滨渤海地区种植面积广泛。不同作物生理需水特性不同，比如需水时间和需水量指标等，又因地区差异导致的自然环境差异（降水、蒸发等）又导致作物水分丰缺程度出现差异[6]，因此因地制宜的用水管水成为当代农业水管里的基本要务。相对于春季干旱缺水的甜高粱来说，土壤增墒、作物保苗提供生命之水，而夏季多雨的情况缓解了作物的水分需求，但上述笼统的描述难以具体到实际生产当中去，比如大面积种植的甜高粱作物何时需水、具体需求量多少等。本文运用“作物蒸腾 土壤蒸发-大气降水”结果为作物水分丰缺判断依据，获得可量化的作物需水特征，旨为滨渤海农用水及科学灌溉提供参考。
1 区域与方法
1.1 区域选择
选择位于滨渤海东中部沿岸的河北省沧州市为典型区域代表进行研究，沧州市属于暖温带半湿润季风气候，风能、光能资源丰富，季风特征显著，四季分明，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷。年平均日照时数2755 h，光照充足，无霜期平均为194d，年均气温12.1℃，年降水量平均627 mm，夏季约占75%，易出现“春旱夏涝秋吊”现象。
1.2 水分亏缺计算
为获取典型作物准确的水分亏缺变化，选择甜高粱为滨渤海区域典型代表作物。因高粱具有耐盐碱、抗旱等特性，在滨海盐碱地去种植面积较大，且与多数蔬菜、大田作物生育期基本一致，因此具有典型性。2009年安排田间实验，测量甜高粱生育期内覆盖度及株高变化，采用遥控照相定期俯拍，然后用覆盖度分析软件（DPVC）经二值化处理、统计得到作物覆盖度。作物株高，利用塔尺（精度1cm）直接测量。
甜高粱作物的水分亏缺量（WSD）用需水量（ETm）与降水量（P）的差值表示，具体公式如下：
WSD= ETm-P
式中ETm=Kc×ET0
Kc=KsKcb Ke
Kc为作物系数；Kcb为反映作物蒸腾的基础作物系数；Ke为土壤表面蒸发的蒸发系数；Ks为水分胁迫系数，水分充足时取值为1。详细方法参考FAO-PM公式[7，8]。
2 结果与分析
2.1 甜高粱生理特征与潜在蒸散发
图1结果表明生育期内覆盖度平均达41%，总体表现为随着作物的生长覆盖度逐渐增加而后缓慢降低的趋势，其中苗期最低，覆盖度均小于10%，最高为9月23日达95.81%，进入成熟期后枝叶逐渐干枯垂落，覆盖度又呈现逐渐降低趋势（图1）。图2为株高变化，由图可知，甜高粱株高变化整体呈现增加-快速增加-缓慢增加的趋势，其中甜高粱的苗期较长，进入8月份甜高粱生长迅速，进入生长阶段，高度最高可达3m左右。
2.2 甜高粱生育阶段划分及蒸散发
结合FAO参考相关指标与甜高粱实际生育阶段进行了区分，并在此基础上进行了蒸发散计算。图3为作物蒸腾量与土壤蒸发量变化分析图，可以看出甜高粱在作物生育期前主要以土壤蒸发为主，并随着气候的变化呈现剧烈的波动。随着甜高粱的迅速生长，蒸散发由棵间土壤蒸发转换为作物蒸腾，其中甜高粱生育期内土壤裸地蒸发359mm，作物蒸腾575mm，总计蒸散发933mm。
2.3 甜高粱水分亏缺变化规律
根据区域常年降水量与图3中种植甜高粱作物地块的蒸散发量（蒸腾 蒸发）之间的差值，即可得到该作物地块需水情况。图4为甜高粱月水分亏缺量变化分析，除生育期外田间地块以裸地蒸发为主，由图4可知 冬去春来土壤失水严重，春播期作物需水量最大，约达200mm，随着雨季来临有所缓和，其中7月作物出现涝渍现象，反而需要排水约33mm，之后8—10 月作物又呈现出少量缺水情况。
3 结论与讨论
春播是作物最为需水的关键期，而且蒸发量巨大，必须增加灌溉的同时提高土壤保墒能力；进入7月雨季不但要尽量少浇水，还要额外关注田间排水设施，如有条件可借助雨季土壤中滞留水，实施地表松土、秸秆覆盖等管理措施，以尽量保留耕层土壤水。如此做法，才能较高效利用该地区雨季水量优势，节约更多可灌溉水资源，避免浪费。
参考文献
[1]裴源生，刘建刚，赵勇，等.水资源用水总量控制与定额管理协调保障技术研究[J].水利水电技术，2009，40（3）：8-11.
[2]唐力，赵勇，肖伟华，等.水资源总量控制和定额管理制度实施进展[J].人民黄河，2008，30（3）：43-47.
[3]丁平.我国农业灌溉用水管理体制研究[D].华中农业大学，2006.
[4]李春宏，张培通，郭文琦，等.耐盐甜高粱新品种中科甜3号的选育及栽培技术[J].江苏农业科学，2015，43（3）：95-96.
[5]张彩霞，谢高地，李士美，等.中国能源作物甜高粱的空间适宜分布及乙醇生产潜力[J].生态学报，2010，30（17）：4765-4770.
[6]刘学锋，赵黎明，王颖.京津冀区域春夏季降水的气候变化[J].地理学与国土研究，2002，18（1）：72-76.
[7]Allen R G，Pereira L S，Raes D， et al.Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements [M].FAO Irrig and Drain Paper No.56， Food and Agriculture Organization of the United Nations， Rome，1998.
[8]马辉杰，高剑华.河北省冬小麦水分亏缺量的变化研究[J].华北农学报，2011，26（S1）：89-94.