云南春作馬鈴薯作物系數及需水規律研究

摘要：為了研究馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）需水規律，為云南地區馬鈴薯精準灌溉提供研究基礎，于2013年春大田種植馬鈴薯，測量得到馬鈴薯實測需水量，由參照作物需水量和FAO-56推薦修正作物系數得馬鈴薯計算需水量，取二者平均值作為馬鈴薯的需水量，并計算得馬鈴薯實測作物系數，其與FAO-56推薦修正作物系數取平均值作為云南地區馬鈴薯作物系數。結果表明，在云南地區，春作馬鈴薯生長初期（Kcini）、中期（Kcmid）、后期（Kcend）作物系數分別為0.33、1.13、0.75，馬鈴薯需水量為300.265 mm。

關鍵詞：春作馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）；作物系數；作物需水量；大田種植；云南省

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0564-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.005

Abstract： In order to study the water requirement rule of potato and provide research foundation for precision irrigation provides，the potato was field planted in the spring of 2013，and the water demand and crop coefficient were measured，meanwhile，by reference to water requirement of crop and modified crop coefficient recommended by FAO-56， and crop coefficient was also calculated， taking the mean value as the average water demand and crop coefficient. The results showed that the crop coefficients of potato sowed in spring in Yunnan at growth early stage，middle stage and late stage were 0.33，1.13 and 0.75 respectively，and the water demand was 300.265 mm.

Key words： potato（Solanum tuberosum L.） sowed in spring； crop coefficient； crop water requirement； field planted； Yunnan province

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）又叫地蛋、洋芋、芋頭、土豆等，在中國大部分地區都有種植，尤其是西南、西北、內蒙古和東北地區，得天獨厚的自然條件為馬鈴薯的種植提供了良好的自然環境。在西南地區的云南，馬鈴薯成為一種重要的經濟作物，但近年來，由于干旱造成云南省馬鈴薯大幅度減產，并使馬鈴薯的品質有所降低，而研究馬鈴薯需水規律成為馬鈴薯高效節水灌溉、保證高產的基礎。作物系數是一個種植體系內土壤、作物、大氣各因素的綜合反映，隨作物生育階段而異，作物系數與氣候、土壤、耕作技術、田間管理與植株體息息相關，因此研究馬鈴薯作物系數也成為研究馬鈴薯需水規律的一部分[1]。參照作物需水量是確定氣候條件對該體系中水分傳輸、水氣擴散速率影響程度的重要指標，它僅受當地、當時的氣候條件影響，反映不同地區、不同時期大氣蒸散能力對作物需水量的影響，與作物種類、土壤類型無關[2]。FAO把參照作物需水量定義為一種假想的參考作物冠層的蒸散速率，假設作物高度為0.21 m，固定的表面阻力為70 s/m，表面反照率為0.23，相當于表面開闊、高度一致、生長旺盛，完全遮蔽地面而不缺水的綠色草地的蒸散量[3]。影響參照作物需水量因素由Penman-Monteith公式反映。對于作物系數尤其是馬鈴薯作物系數及其需水量的研究較少在云南地區開展，因此在云南省昆明市對馬鈴薯需水規律采用大田試驗進行研究，得到馬鈴薯作物系數及其需水量，以期為馬鈴薯高產及節水灌溉提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設置在昆明市云南農業大學試驗田（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，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多余水分。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高的合適位置安裝VantagePro2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，為試驗開展提供了良好的基礎條件。

1.2 試驗材料與設計

供試馬鈴薯品種為青薯9號，于2013年3月14日播種，采用大壟雙行種植，壟寬80 cm，種植20株，行距40 cm，株距30 cm，滴灌管鋪設于大壟中間，每次灌溉時間為5～6 h，到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日直到馬鈴薯成熟收獲，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量，每隔3 d測量1次，測量方法為每個大壟設8個測點[4]，分別位于大壟中間和大壟兩邊植株土壤，有降雨或者灌溉的情況下，對土壤含水量進行加測。同時對馬鈴薯生長狀況、特性、產量、品質進行觀測記錄。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯實測作物系數

馬鈴薯在不同生育周期的作物系數（Kc）是不同的，根據馬鈴薯全生育期劃分的4個階段——苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期[5]把馬鈴薯的作物系數劃分為3個階段，即苗期為生長初期，作物系數為Kcini；塊莖形成和塊莖膨大期為生長中期，作物系數為Kcmid；淀粉積累期為生長后期，作物系數為Kcend。

通過試驗，測得的氣象資料如表1所示，通過FAO Penman-Monteith[6]公式計算參照作物需水量，通過水量平衡公式[7]計算馬鈴薯實際需水量，進一步計算出馬鈴薯實測作物系數（表2）。在本次計算中，對于滴灌條件下引起馬鈴薯土壤水分及其土壤水分修正系數忽略不計。

2.2 馬鈴薯作物系數修正

查閱FAO-56得Kcmid=1.15、Kcend=0.75，用單作物系數法[8]計算馬鈴薯生育前期作物系數為0.32，采用氣象因子和植株高度對馬鈴薯中后期FAO-56查閱值進行修正，得Kcmid=1.11、Kcend=0.74，最后得馬鈴薯作物系數（表3）。

2.3 馬鈴薯在各個生育期實測需水量與耗水模系數

通過土壤水分測定儀測量土壤含水量，由水量平衡公式[7]計算馬鈴薯在各個生育期的實測需水量，如圖1所示。由圖1可知，馬鈴薯在整個生育期實測需水量為312.94 mm。馬鈴薯耗水模系數[9]是馬鈴薯在某一生育階段耗水量占整個生育期總耗水量的比例，不僅能反映馬鈴薯各生育階段的耗水特性及其灌溉需求，還能反映不同生育階段馬鈴薯植株對水分的敏感程度，受日耗水量和生育階段長短兩個重要因素的影響。由圖1可知，馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期的耗水模系數分別為10.6%、23.3%、58.0%、8.14%。

2.4 馬鈴薯在各個生育期的計算需水量

由馬鈴薯各個生育期FAO-56推薦作物系數修正值以及試驗地氣象資料計算參照作物需水量（ET0），通過公式ET=ET0·KC[10]得馬鈴薯各個生育期的需水量，如圖2所示，計算得總耗水量為287.59 mm。

2.5 馬鈴薯需水量的分析及確定

馬鈴薯需水量實測值與計算值如表4所示。由表4可知，4個時期馬鈴薯需水量實測值與計算值總差為25.35 mm，其中差值最大的是在塊莖膨大期，相差16.53 mm，然后是苗期，為5.85 mm。所以塊莖膨大期和苗期的一系列因素是影響需水量實測值與計算值不一樣的主要原因。分析原因為：首先，馬鈴薯實測需水量主要是通過試驗方法直接計算得來，在試驗過程中，存在試驗誤差；由于本次試驗是春作馬鈴薯，在馬鈴薯生育前期，尤其是苗期，天氣比較干燥，馬鈴薯灌水量較多，土壤水分和土壤水分修正系數[11]對馬鈴薯實測需水量的影響在單作物系數中沒有綜合考慮，可能使得測量值偏高。其次，對于計算作物需水量，其主要影響因素是作物系數，作物生育初期Kcini=0.32，存在人為計算誤差；在中后期，采用氣象因子和植株高度對作物系數進行修正，尤其是在植株高度測量過程中，存在測量誤差，導致作物系數修正值偏小，最后使需水量計算值較小。為了使馬鈴薯作物需水量較精確，取兩個需水量的平均值作為馬鈴薯的需水量，為300.265 mm。

3 結論

本試驗主要研究了云南地區春作馬鈴薯不同生育期作物系數及其需水量。在云南地區，春作馬鈴薯作物系數Kcini=0.33、Kcmid=1.13、Kcend=0.75，春作馬鈴薯需水量為300.265 mm。但由于本試驗期限短，會有一定局限性，還有待繼續深入研究春作馬鈴薯作物系數與需水規律。

參考文獻：

[1] 汪順生，費良軍，高傳昌，等.不同溝灌方式下夏玉米單作物系數試驗研究[J].農業機械學報，2013，44（11）：105-111.

[2] 李麗君，劉玉甫，王 蓓，等.淺談采用彭曼-蒙特斯公式計算參照作物需水量[J].中國西部科技，2008（15）：9-10.

[3] 馬令法，孫洪仁，魏臻武，等.壩上地區紫花苜蓿的需水量、需水強度和作物系數[J].中國草地學報，2009，31（2）：116-120.

[4] 田昌玉，孫文彥，林治安，等.中子儀測定土壤水分方法的研究進展[J].中國農學通報，2011，27（18）：7-11.

[5] 司鳳香，賈麗華.馬鈴薯不同生育階段與栽培的關系[J].吉林農業， 2007（9）：18-19.

[6] ALLEN R G，SMITH M，PERRIER A，et al. An update for the definition of reference evapotranspiration[J]. ICID Bulletin， 1994， 43（2）：1-35.

[7] RICHDRD G A，PEREIRA L S，RACES D，et al. Crop evapotranspiration：Guidelines for Computing Crop Water Requirements[M]. Rome，Italy： FAO Irrigation and Drainage，1998.

[8] 謝春燕，倪九派，魏朝富.節水灌溉方式下作物需水量和灌溉需水量研究綜述[J].中國農學通報，2004，20（5）：143-147.

[9] 劉戰東，肖俊夫，于秀琴.不同土壤水分處理對馬鈴薯形態指標、耗水量及產量的影響[J].中國農村水利水電，2010（8）：1-3.

[10] 連彩云，馬忠明，呂曉東，等.河西綠洲灌區主要作物需水量及作物系數試驗研究[J].灌溉排水學報，2012，31（5）：136-139.

[11] 杜志達，邵龍潭.地下鋪膜對溫室芹菜種植土壤深層滲漏的影響[J].南水北調與水利科技，2013（3）：160-164.