濉溪县小麦生产水环境分析与抗旱对策

来源 :安徽农学通报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:physicalboy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:濉溪县50个小麦生产周期平均降水量274.1mm,雨日47.3d,蒸发量955.3mm。2010-2012年平均地表水2.2亿m3,浅层地下水2.1亿m3,埋深降至3.0~4.5m。旬降水量、雨日和蒸发量、降水过程与旬次呈抛物线关系。播种期、分蘖越冬期和拔节孕穗期降水20mm以上的保证率为66%、24%和58%。随着时间的推移,降水量略有减少,全生育期和返青至抽穗期雨日减少趋势明显;越冬期、返青至抽穗期、抽穗成熟期和全生育期蒸发量明显减少。耕层土壤含水量增长与雨前含水量、过程降水量多元直线相关,含水量消退与雨后含水量、无雨时段蒸发量多元相关。干旱7周期4遇,涝渍8周期1遇。因此,应蓄水保墒,及时人工增雨,适时补充灌溉。
  关键词:小麦;降水;蒸发;地表水;地下水;濉溪县
  中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2014)09-147-04
  小麦是濉溪县种植面积最大的农作物,常年播种面积约10万hm2,单产突破7 000kg/hm2,总产约70万t。由于小麦生产周期长,降水偏少,时空分布不均,干旱已成为限制濉溪县小麦高产的主要因子之一,因此通过分析评价小麦生产水环境,以期为合理利用水资源和防御干旱、防灾减灾提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 濉溪县基本情况 濉溪县位于黄淮平原南部,地处南北气候过渡带,属暖温带半湿润季风气候区,四季分明,光照充足,雨量适中。地势平坦,地面高程23.5~32.4m,自西北向东南缓倾,坡降0.1‰。小麦通常于10月中旬播种,翌年3月10日前后拔节,4月中旬抽穗,6月上旬成熟收获,全生育期240d左右。50个生产周期平均日照时数1 435h,>0℃的积温2 414℃,降水量274.1mm,蒸发量955.3mm。光热资源能够满足小麦生长发育的需要,降水略感不足。
  1.2 数据来源 1961年9月下旬至2011年6月上旬逐日降水、蒸发量和2010年逐日9:00耕层土壤含水量来自濉溪县气象局,观测点耕层饱和持水量25.8%。
  1.3 分析方法 数据处理和图表绘制利用Excel 2003软件进行,采用PEMS3.1软件进行相关分析。把小麦生产周期分为4个阶段:播种至越冬期(10月中旬至12月中旬),越冬期(12月下旬至2月中旬),返青至抽穗期(2月下旬至4月中旬),抽穗至成熟期(4月下旬至6月上旬)。
  2 结果与分析
  2.1 降水与蒸发
  2.1.1 降水与蒸发季节性变化 濉溪县1961-2011年10月中旬至翌年6月上旬降水量115.2(2010-2011年)~655.8mm(19621963年),极值比>4(5.69),平均274.1mm,变异系数为42.0%;低于平均数的占58%,约30%的生产周期降水量少于200mm,10%的生产周期多于400mm。≥0.1mm雨日28(2010-2011年)~75d(1968-1969年),极值比<3(2.67),平均47.3d,变异系数21.1%;低于平均数的占58%,20%的生产周期<40d,12%的生产周期>60d。蒸发量748.8(1984-1985年)~1 371.3mm(1967-1968年),极值比<2(1.83),平均955.3mm,变异系数13.6%;低于平均数的占60%,76%的生产周期介于955±130mm([x±σ],下同)。
  以旬次为自变量(x,设10月中旬为1,10月下旬为2,以此类推),以50个生产周期平均旬降水量(yp)、旬雨日(yd)和旬蒸发量(ye)、降水过程(yg)为应变量,分析表明:旬降水量、雨日和蒸发量、降水过程与旬次呈抛物线关系(图1)。回归方程为:yp=-14.29-1.88x+0.101x2,F=97.50**,yd=2.97-1.10x1/2+0.22x,F=16.26**;ye=45.92-5.84x+0.33x2,F=264.9**;yg=1.72-0.77x1/2+0.15x,F=33.70**。降水量、蒸发量最小值点在1月上旬,雨日、降水过程最小值点位于12月上中旬。
  2.1.2 降水强度和过程降水量 1961-2011年10月1日至6月10日雨日2 505d,平均50.1d/a,日降水量0.1~173.1mm。其中<10mm的占83.3%,属于小雨范围;10.0~24.9mm的占11.8%,属于中雨范畴。降水过程1 298次,平均26.0次/a,过程降水量0.1~201.0mm。其中≤10mm的占67.4%,≤20mm的占83.0%。随着降水量(p,自变量0.1~1mm取值0.5mm,1.1~2mm取1.5mm,以此类推)的增加,其出现的频次(f)急剧减少,可用反比曲线描述。0.1~20.0mm:日降水量fP=1/(0.542+0.199p),r=0.906 7**;过程降水量fpg=1/(0.052+0.176p),r=0.938 5**。
  小麦生产周期长,降水强度差异较大。从表1可以看出:12月降水皆为小到中雨,小雨占93.0%;11月和1~3月小到中雨占90%以上,大雨(25.0~49.9mm)仅占0.3%~2.6%;10月和4月有0.8%~1.2%的暴雨(50~99.9mm),5月有发生大暴雨(100~249.9mm)的可能性。分析表明:各月小雨、中雨、大雨比例和日最大降水量、0.1~10mm过程降水所占比例与月份编号(x,10月x=1,11月x=2,以此类推)呈抛物线关系,极值点均出现在12月。日降水量≥50mm5周期2遇,过程降水量≥80mm3周期1遇。
  2.1.3 过程降水持续时间和降水间隔 (1)1961-2011年10月1日至6月10日过程降水持续1~12d,其中:1d的占46.2%,2d的占31.7%。持续时间(d)越长,频次(ft)越少。ft=1/(-13.195+3.964d),r=0.838 5**。连阴雨(连续降水5d以上,日降水量≥0.1mm,过程降水量≥30mm)5周期3遇。(2)1961-2011年10月1日至6月10日降水间隔1~81d,其中:1d的占16.4%,2d的占12.4%,3d的9.1%。持续时间(d)越长,频次(fi)越少。fi=1/(-0.732+0.238d),r=0.851 4**。持续30d以上无雨5周期4遇。   2.1.4 关键时段降水保证率 (1)小麦播种期(9月下旬至10月中旬)。10月中旬是小麦播种的黄金时段,适墒播种是苗齐、苗匀的关键。濉溪县历年平均9月下旬降水10mm以上的保证率为40%,10月上旬降水10mm以上的保证率为48%,10月中旬降水10mm以上的保证率为30%。30d内降水量≥20mm的保证率为66%,≥15mm的保证率72%。(2)分蘖越冬期(12月)。小麦越冬前后的墒情对麦苗分蘖和安全越冬至关重要。濉溪县12月降水量>10mm的保证率为52%,>15mm的为38%,>20mm的24%。(3)拔节孕穗期(3月中旬至4月上旬)。小麦拔节后,生长速度加快,需水量增加。3月中旬至4月上旬的降水量对穗数形成影响较大。濉溪县3月中旬至4月上旬降水量>10mm的保证率为80%,>15mm的为74%,>20mm的为58%。
  2.1.5 降水和蒸发的年际变化 分析表明:50个生产周期,随着时间的推移,小麦全生育期和冬前、越冬期、返青至抽穗期、抽穗成熟期降水量略有减少趋势,但未达显著水平[1-3];雨日也呈略有减少趋势,其中全生育期和返青抽穗期变化趋势明显,达显著水平,相关系数分别为0.310 9*、0.290 6*,回归系数为-0.21、-0.11(图2)。
  50个生产周期平均蒸发量955.3mm,其中冬前207.4mm,越冬期113.3mm,返青至抽穗期263.9mm,抽穗成熟期371.0mm。随着时间推移,越冬期、返青至抽穗期、抽穗成熟期和全生育期蒸发量明显趋于减少(表2,图2)。周期均减少0.60、1.21、1.94和4.16mm。
  2.2 耕层土壤含水量与降水、蒸发的关系分析
  2.2.1 土壤含水量增长与降水的关系 2010年1月1日至12月31日共有38次降水过程,降水量579.4mm,雨日78d。雨前耕层土壤含水量8.8%~24.5%(15.4±3.6%),雨后11.9%~25.3%(17.1±3.8%)。分析表明:耕层土壤雨后含水量(θp)和含水量增长(△θ)与雨前含水量(θ0)、过程降水量多元直线相关,θP=5.31+0.667θ0+0.093P,F=74.82**;△θ=5.31-0.333θ0+0.093P,F=57.63**。这说明在一定的范围内,耕层土壤雨后含水量随着雨前含水量、过程降水量的增长而增长[4]。
  2.2.2 土壤含水量消退与蒸发的关系 2010年1月1日至12月31日共有38个无雨时段,相邻降水间隔1~59d(10.1±7.4d)。分析表明:雨前耕层土壤含水量(θT)与雨后耕层土壤含水量(θ0)、无雨时段蒸发量呈多元相关关系,θT=5.15+0.806θ0-1.144LNT,F=92.82**;θT=2.74+0.801θ0-0.027T,F=83.88**;θT=3.98+0.857θ0-0.076d-0.505Td,F=52.94**(式中,d代表无雨天数,Td代表日平均蒸发量)。这说明耕层土壤含水量消退不仅与基期含水量有关,还与无雨天数、蒸发量有关。
  2.3 地表水 随着工农业生产和居民生活用水的增加,濉溪县水资源量趋于减少。2010-2012年3a平均地表水资源2.2亿m3,比多年平均少0.5亿m3。濉溪县地表水集蓄于沟、河、塘、煤矿塌陷区内,境内河流纵横,8条骨干河道属淮河水系,分别为萧濉新河、巴河、王引河、老濉河、沱河、包浍河、澥河、北淝河,河道宽50~60m,长274km,共建有10座节制闸,库容约5 000万m3;煤矿塌陷水面6处,库容3 100万m3;大沟96条,长约980km,蓄水700万m3。总库容约9 000万m3。伴随着工、农业的迅速发展和人口增长,点源、面源排污量逐年增加,多数河流、大沟的水质降为III~IV类,尚可作灌溉水使用;采煤沉陷区水质较好,多为II~III类。
  2.4 浅层地下水 地下水是淮北平原地区的主要农灌水源。淮北平原有深厚的松散沉积层,是一个良好的蓄水体。淮北平原地下水为平原区孔隙水,按埋藏深度可分为浅层地下水和中、深层承压地下水。浅层(0~50m)地下水属潜水~弱承压水,是农田灌溉开采的主要层位。2010-2012年3a平均濉溪县浅层地下水资源2.1亿m3,比多年平均少0.5亿m3。截至2012年底,有农用机井1.87万眼,约每6hm2耕地有1眼机井。水质为淡水,矿化度小于0.59/L,以重碳酸—硫酸钙、硫酸钠或重碳酸—氯化钙、氯化镁为主,宜于灌溉。
  随着时间的推移,濉溪县地下水埋深明显加深[5]。与20世纪80年代相比,浅层地下水埋深由2.0~3.0m下降至3.5~4.5m。由于降雨年内分配不均,地下水埋深在时间上有明显差异,年变幅1~3m,峰值一般在7月。
  2.5 干旱与涝渍
  2.5.1 干旱 干旱的发生与本地区长时间无降水或降水量偏少有关。利用耕层土壤含水量与蒸发的关系,设定雨后耕层土壤相对含水量冬前75%,越冬期70%,返青至抽穗期75%,抽穗成熟期80%,凋萎系数55%,测算得雨后耕层土壤含水量下降至凋萎系数的无雨日数为:冬前32.5d,越冬期49.2d,返青至抽穗期26.1d,抽穗成熟期24.7d。据此确定干旱判定标准[6]:冬前无雨日数30d,越冬期45d,返青至抽穗期25d,抽穗成熟期20d。依据上述干旱判定标准,50个小麦生产周期遇干旱29次,周期均0.58次(7周期4遇) [7],其中冬前0.12次,越冬期0.24次,返青至抽穗期0.20次。
  2.5.2 涝渍 某一时段遇到大雨或连阴雨,导致土壤水分连续3~5d处于饱和状态,或田间积水2d以上,即会对作物的生长发育产生影响,形成涝渍。利用耕层土壤含水量与降水的关系,设定雨前耕层土壤相对含水量为55%~80%,耕层土壤含水量达到饱和状态(相对含水量100%)需降水82.8~118.0mm。据此设定涝渍的判定标准为3d以上过程降水≥100mm,或2d内降水≥150mm。依据上述涝渍判定标准,50个小麦生产周期涝渍6次,周期均0.12次(8周期1遇),主要发生在抽穗成熟期[8]。   2.5.3 抗旱对策 (1)有效拦蓄天然降雨。修复现有节制闸,并新建一批小型节制闸,做到河河拦蓄,沟沟节制。对现有河网、沟塘分步清淤、疏浚,提升蓄水能力。(2)加深耕层。目前,濉溪县耕深多12~15cm,不适应小麦高产栽培的要求。因此,要打破犁底层,加深耕层,争取逐步达到20~25cm,提高土壤蓄水保肥能力。(3)及时人工增雨。抓住有利时机,实施人工增雨作业,即使土壤墒情较好,也要适时人工增雨,增加土壤水分储量。(4)适时补充灌溉。根据土壤墒情和作物需水规律,推行非充分灌溉,浇好播种底墒水、分蘖越冬水和拔节孕穗水。推广管道输水、渠道防渗、喷灌、微灌等工程节水技术和农艺节水技术,使灌溉水有效利用系数提高到0.60。
  3 结论与讨论
  3.1 小麦生产水资源条件 濉溪县50个小麦生产周期平均降水量274.1mm,雨日47.3d,蒸发量955.3mm。2010-2012年平均地表水2.2亿m3,浅层地下水2.1亿m3,埋深下降到3.5~4.5m。旬降水量、雨日和蒸发量、降水过程与旬次呈抛物线关系,降水强度和过程降水量、持续时间、降水间隔与频次呈反比,各月小雨、中雨、大雨比例和日最大降水量、0.1~10mm过程降水所占比例与月次呈抛物线关系。播种、分蘖越冬期和拔节孕穗期降水20mm以上的保证率分别为66%、24%和58%。
  3.2 降水和蒸发年际变化 随着时间的推移,降水量略有减少,全生育期和返青至抽穗期雨日减少趋势明显;越冬期、返青至抽穗期、抽穗成熟期和全生育期蒸发量明显趋于减少。
  3.3 耕层土壤含水量与降水、蒸发的关系 耕层土壤含水量增长与雨前含水量、过程降水量多元直线相关,含水量消退与雨后含水量、无雨时段蒸发量多元相关。
  3.4 旱象加剧 干旱7周期4遇,涝渍8周期1遇。干旱主要发生播种至抽穗期,涝渍主要发生在抽穗后。多年的农田基本建设,排水系统日趋完善,加之地下水埋深明显加深,改变了四水(降水、地表水、土壤水、地下水)的转化规律,加剧了旱象,尤其是近些年旱灾愈来愈严重。小麦根系最密集、根毛最发达的部位为地表至40cm土层内,土壤毛管水上升高度一般只有0.8~1.0cm[9]。加之小麦生长期处在雨季之后至翌年雨季来临之前,浅层地下水埋深降至3.5~4.5m,地下水很难通过毛管上升至根系密集土层,因此,要变“以排为主”为“以灌为主”。
  参考文献
  [1]袁喆,杨志勇,郑晓东,等.近50年来淮河流域降水时空变化特征分析[J].南水北调与水利科技,2012,10(2):24-29.
  [2]杨恩欣,师素玲,何玉娟.冀州市1955-2009年降水变化特征分析[J].山东气象,2010,30(4):1-5.
  [3]吕学梅,高安春,王新,等.1961-2008年临沂降水变化特征的气候分析[J].安徽农业科学,2009,37(33):17 567-17 570.
  [4]赵彬,周景春,张存岭,等.降水与土壤含水量的关系分析[J].农业灾害研究,2013,3(7):14-17.
  [5]胡巍巍,王式成,王根绪,等.安徽淮北平原地下水动态变化研究[J].自然资源学报,2009,24(11):1 893-1 900.
  [6]周晋红,李丽平,秦爱民,等.山西干旱指标的确定及干旱气候变化[J].干旱地区农业研究,2010,28(3):240-247.
  [7]焦建丽,周志刚,王军.河南省干旱灾害分析[C].第六届干旱气候变化与减灾学术研讨会论文集,2008.183-188.
  [8]朱业玉,程炳岩,王记芳.河南旱涝灾害的演变特征分析[J].灾害学,2006,21(3):93-97.
  [9]张凤英,李云京,李占柱,等.淮北砂姜黑土区地下水适宜埋深的探讨[J].中国农村水利水电,1997,(8):33-35. (责编:张宏民)
其他文献
摘 要:实践教学是高校人才培养的重要环节,也是培养创新型、技能型专业人才的需要。该文结合海南大学土地资源管理专业实践教学改革情况进行探讨,从“3S”类课程实践教学体系、教学内容、教学资源、教学效果等方面取得的成果进行了实证分析,并从这4个方面对“3S”类课程实践教学改革提出了进一步改进的对策和建议。  关键词:土地资源管理;“3S”课程;实践教学;改革;实证  中图分类号 G642.0 文献标识码
期刊
摘 要:植物保护学是一门实践性很强的课程,针对教学中存在的问题和不足,从教师自我提高、教学方法、教学手段、实践教学以及考核方式等方面进行了改革和探讨。鼓励教师开展科研、加强实践锻炼,提倡研究参与式教学,增强学生的学习能力和动手能力,以期提高课程的教学质量和教学效果,培养高素质人才。  关键词:植物保护学;教学改革;研究参与式教学  中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-77
期刊
摘 要:植被NPP研究是全球碳循环与碳蓄积研究的重要内容之一。该文在回顾植被NPP模型类型的基础上,详述了气候生产力模型、生物地球化学模型、光能利用率模型与生态遥感模型实现的方法与机理,同时强调了遥感估测模型的重要性。上述结果说明利用模型估算植被NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法,是未来植被NPP估算研究的重要发展方向。  关键词:植被;NPP;估算;模型;遥感监测  中图分类号 S127;T
期刊
摘 要:以山桐子(Idesia polycarpa)的幼根为外植体,采用改良的MS培养基(除钙盐外,其余大量元素用MS的2/3量)附加不同浓度激素组合研究山桐子离体培养技术。结果表明,以改良的MS+TDZ0.02mg·L-1(单位下同)+ NAA0.5+6-BA0.1诱导愈伤组织为最佳;以改良的MS+TDZ0.05+NAA0.1+6-BA1.0进行芽的分化与增殖为最佳;以改良的MS+TDZ0.02
期刊
摘 要:通过田间试验,研究不同品种商品有机肥对小麦生长发育、产量及施肥效率的影响。试验结果表明:基肥增加施用商品有机肥,能促进小麦苗期早生快发,一定程度上增强小麦的耐寒抗逆能力,生长健壮,对增加有效穗数、穗粒数和千粒重作用明显。但不同品种的商品有机肥,纯经济效益和产投比存在差异。  关键词:商品有机肥;应用效果;试验;阜南县  中图分类号 S14 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(20
期刊
摘 要:7月上旬、7月下旬临夏皮胎果叶面各喷1次磷钾镁锌硼肥400倍液、磷酸二氢钾500倍液、高能钾300倍液,单果重分别较对照提高23.5%、18.6%和14.4%;单果重≥100g比率依次为90%、80%和80%,分别较对照高出40、30和30个百分点。生长后期叶面喷施磷钾肥有利于果实着色、果面光洁,减少果面果点,从而提高果实外观品质。  关键词:临夏皮胎果;叶面喷施;磷钾肥;单果重;外观品质
期刊
摘 要:采用振荡培养实验研究了纳米Fe0对溶液中3,3′,4,4′-四氯联苯(PCB77)的降解情况,结果表明,PCB77起始浓度为5mg/L、溶液初始pH值为6.8,反应64 h后,纳米Fe0投加量为10.0g/L时,PCB77残留浓度最低,残留率仅为29.3 %;纳米Si0投加量为0.5g/L时,PCB77残留浓度最低,残留率为67%;纳米Si0投加量为1.0g/L,即纳米Si0:纳米Fe0=
期刊
摘 要:通过深入研究烤烟新品种(系)在保山烟区的农艺性状、抗病性、经济性状和外观质量等的表现,为烤烟新品种(系)的审定、推广、择优合理布局和生产利用提供科学依据。结果表明,云烟207的农艺性状、抗病性、经济性状和外观质量较好,NCT13、云烟119、NC-YATAS6次之,其它3个品种较差。  关键词:烤烟;农艺性状;抗病性;经济性状;外观质量  中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1
期刊
摘 要:通过对太湖地区大型水生植物中重金属含量的测定,描述了太湖水生植物中重金属元素(Zn,Cu,Pb,Ni,Cr,Mn)的含量以及不同生活型的水生植物对重金属的富集能力。结果表明:太湖水生植物中重金属的含量北部较高,结合前人的研究可以反映出太湖东部的水质、底泥等的环境状况较差。  关键词:太湖;水生植物;重金属:富集  中图分类号 X503 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2014
期刊
摘 要:为探索新型植物杀虫药源,以外来入侵生物紫茎泽兰为试验材料,对烟草小地老虎进行了室内毒力测定和田间防效试验。结果表明,紫茎泽兰提取物对小地老虎具有较强的生物活性,其毒杀作用随提取液浓度的增大和处理时间的延长而增强,浓度8g/L处理48h后,小地老虎校正死亡率可达53.59%;田间施用紫茎泽兰粉渣8kg/100m2,其防效与喷施2.5%溴氰菊酯乳油3 000倍液的防效接近,达74.9%。  关
期刊