馬鈴薯植株高度對FAO—56修正作物系數和實測作物系數的響應差別

陳秋帆　代興梅　陳勁松　范鑫　顏雄　彭爾瑞

摘要：為研究計算作物系數尋找到簡單便捷方法，通過便于測量及具有地域差異性的植株高度來計算作物系數經驗公式研究提供一定基礎；同時為云南地區馬鈴薯植株精準灌溉制度提供研究基礎及其參考。通過滴灌條件下大田種植馬鈴薯試驗研究方法，試驗數據擬合植株高度與FAO-56修正K值、實測K值的模型，分別為四次多項式和三次多項式，馬鈴薯植株高度與實測作物系數多項式更簡單且擬合度更高；分析馬鈴薯植株高度變化速率最快時期分別與FAO-56修正K值和實測k值最大時期相差天數，為3 d。得出：（1）在今后研究簡單作物計算中，植株高度是一個主導因變量，它能解決FAO-56 K值的地域差異性，用植株高度計算K值將會更接近實測K值及其計算式會更簡單，為簡單方法提供依據。（2）通過FAO-56修正K值研究馬鈴薯作物需水及其灌溉制度，在灌溉時間上，通過FAO-56計算出來確定的灌溉時間，尤其是在馬鈴薯需水關鍵期，應提前3 d進行灌溉。

關鍵詞：馬鈴薯；植株高度；作物系數；大田種植

中圖分類號： S131+.1；S532.07 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0128-03

近年來，越來越多的地區出現氣候干旱，氣候干旱的同時也就帶來了作物干旱，影響作物干旱的因素多種多樣，涉及氣候、水資源與水文、作物本身特性、耕作技術、土壤狀況等，作物本身特性作為影響作物干旱的一個重要因素，包括株高、莖粗、主莖數、葉面積等。作物系數K是涉及氣象、土壤、植株本身的一個綜合系數，是實際蒸散量和參照蒸散量的比值，作物系數在作物全生育期具有相對穩定性，但隨著作物本身與外界條件的不同在不斷變化，同時，作物系數具有地域差異性。它綜合反映各種環境因素和作物對蒸散發的影響，包括空氣動力學阻力、表面阻力、作物品種、作物長勢、栽培技術等[1]，某一地區農田蒸散量的確定，作物系數有非常重要的作用。Doorenbose重點強調對某一地區農田蒸散量的確定，作物系數有非常重要的作用[2]。Allen等建議采用當地氣象資料和蒸滲儀計算作物系數[3]。目前，對玉米、小麥、棉花作物系數研究報道較多，而建立作物系數與植株高度的模型研究較少，本研究將建立FAO-56作物系數、實測作物系數與植株高度模型。為馬鈴薯作物系數計算找到一個簡單便捷方法。研究馬鈴薯植株高度變化速率最快時期分別與FAO-56修正K值和實測K值最大時期相差天數，對馬鈴薯作物灌溉制度具有重要影響意義，并有助于解決氣候干旱而帶來的馬鈴薯作物干旱問題，為馬鈴薯新型高效節水灌溉提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于昆明市云南農業大學試驗田進行，試驗地位于102°74′E、25°13′N，海拔1 910 m，年平均氣溫17 ℃，年降水量為 1 035 mm，土壤為壤土，土壤分布均勻，土壤容重為1.47 g/m3，田間持水率為30.2%，凋萎系數為10.5%，田間排水條件較好，在遇到暴雨時能及時排除。試驗地設有水池、壓力補償式滴灌管、水表、閘閥等灌溉設施，并在試驗地2 m高合適位置安裝Vantage Pro 2 全自動電子氣象站，準確及時測量種植地的降雨、溫度、零點溫度、風速、太陽輻射等多項氣象情況。

1.2 試驗設計

供試品種青薯9號，為云南農業大學薯類研究所引進的栽培品種，于2013年4月1日播種，采用大壟雙行種植，壟寬80 cm、行距40 cm、株距30 cm，每大壟種植馬鈴薯20株，滴灌管鋪設于大壟中間，每次灌溉時間為5～6 h，2013年7月28日收獲馬鈴薯，共灌水14次，每隔3 d灌水1次。從6月5日至馬鈴薯成熟收獲，由于降雨充足，馬鈴薯不需要灌水。采用土壤水分測量儀測量土壤含水率，3 d/次，測量方法為每個大壟設立8個測點[4]，分別位于大壟中間和大壟兩邊植株土壤，降雨或灌溉的情況下，對土壤含水率進行加測。同時對馬鈴薯的生長狀況進行測量，每隔6 d測量1次株高。

2 結果與分析

2.1 實測作物系數和FAO-56作物系數計算及修正

馬鈴薯生長期試驗地氣象資料見表1，通過1998年修正的FAO Penman-Monteith公式[5]計算參照作物需水量，通過水量平衡公式[6]由實測有效降雨量、土壤含水量、土壤計劃儲水量、地下水補給量計算馬鈴薯實際需水量，計算結果見表2。FAO-56推薦作物系數利用單作物系數法[7]進行修正，通過目前利用公式K=ET/ET0計算實測作物系數（表3）。

2.2 馬鈴薯植株高度對作物系數K值響應

2.2.1 馬鈴薯植株高度對FAO-56推薦修正作物系數K值響應 FAO-56推薦修正作物系數與植株高度關系見圖1，在馬鈴薯生長前期，植株高度變化小，但作物系數變化趨勢很大；在作物生長中期，植株高度變化趨勢很大，但作物系數變化很小；在馬鈴薯生長末期，植株高度趨于穩定，而作物系數呈現下降趨勢。當馬鈴薯植株高度為h=69 cm，作物系數k值最大，為1.12。通過多項式建立馬鈴薯FAO-56作物系數與植株高度的關系，當用三次多項式模擬時，會出現曲線不連續，所以用四次多項式模擬得關系式：

四次多項式中：y是馬鈴薯FAO-56推薦修正作物系數，x是馬鈴薯植株高度，回歸系數為0.667 8。

從圖2、圖3可以看出，馬鈴薯FAO-56推薦修正作物系數的總體變化趨勢的斜率kK56=-2.946 11×10-4，馬鈴薯植株高度變化的斜率kh=-0.033 54，Kh>kk，馬鈴薯植株高度的變化速率明顯大于作物系數的變化速率。根據圖2，當天數=77 d時，dKdt=0，FAO-56推薦修正作物系數達到最高峰，而根據圖3當天數=87 d時，dKdt=0。這個時期作物植株高度在馬鈴薯整個生育期生長最快，植株高度變化速率最大，作物的植株生長高度最快時期和FAO-56推薦修正作物系數最大的時期相差10 d。

3 結論與討論

通過試驗結果與分析，發現馬鈴薯植株高度對2個作物系數響應存在較大差別，在回歸系數差別不大的情況下，通過作物高度和作物系數模型擬合出來的作物系數更接近實測作物系數，計算式較作物高度計算FAO-56推薦修正作物系數值更為簡單。在今后作物系數簡便計算研究中，應把植株高度作為一個主導因變量考慮，作物植株高度較容易測量，而且有地域差異性，解決了作物系數地域差異性，計算結果更接近各個地區實際情況，為通過植株高度計算作物系數通用公式研究提供了一定依據。

馬鈴薯實測作物系數對植株高度變化最快時期間隔天數響應為10 d，FAO-56推薦修正作物系數與植株高度增長最快的時期間隔天數響應為7 d，相差3 d，雖然FAO-56推薦作物系數是經過修正的，但是與實際還是存在差別，對于馬鈴薯需水關鍵期，現蕾期和塊莖膨大期是很關鍵的，尤其是現蕾期，時間只有7 d左右，是馬鈴薯植株變化最快時期，也是馬鈴薯需水關鍵時期，作物系數影響作物灌溉制度[8-9]。經研究發現，目前，在云南地區，馬鈴薯需水關鍵期灌溉時間應以FAO-56推薦修正作物系數確定的灌溉時間及其灌溉制度提前3 d進行，以保證馬鈴薯正常生長，為馬鈴薯精準灌溉提供技術支持。

在今后繼續研究作物系數簡單或者經驗公式計算時，應把植株高度作為一個主要因變量考慮，計算結果更與實測作物系數接近，并且計算式可能更為簡單。目前，云南地區馬鈴薯灌溉制度中，馬鈴薯灌溉時間應比FAO-56推薦修正作物系數和其他因素確定的灌溉時間提前3 d，保證馬鈴薯正常生長。有關馬鈴薯作物系數還有待進一步深入研究。

參考文獻：

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