武威市灌溉農業區土壤墑情評價指標體系研究初報

李紹輝，李春玲，李愛娟*

（1.甘肅省古浪縣農業技術推廣中心，甘肅古浪733100；2.甘肅省武威市農業技術推廣中心，甘肅武威733000）

土壤墑情作為農業生產管理中重要的農情信息，是根據土壤含水量虧缺情況，確定灌水時間和灌水量，避免過量灌溉，提高水資源利用率的決策依據。本文結合武威市實際，以主要土類灌漠土為重點，全面分析小麥、玉米兩種作物不同生育期土壤含水量及需水規律，研究提出了武威市灌溉農業區土壤墑情評價指標體系，因地制宜確定了不同區域不同作物的灌溉制度，為武威市灌水定額配置和農田節水技術推廣提供參考依據。

1 土壤墑情評價的主要內容

1.1 主要評價因子收集

土壤墑情主要的評價因子是土壤質地、土層深度、田間持水量、毛管斷裂含水量以及主要作物生育期內氣候特征和變化規律、不同生育期的需水規律和灌溉試驗研究、農田水利設施條件和灌溉方式、灌溉定額、灌水定額、灌水周期等資料。在調研中廣泛收集了20 世紀70 年代以來武威氣象、水文及灌溉試驗研究提出的主要作物不同生育期的土壤適宜含水量、毛管斷裂含水量及凋萎含水量等相關資料，進行分類整理分析，研究建立當地主要作物的土壤墑情評價指標。

1.2 主要評價范圍

石羊河流域武威屬區灌溉農業生態區。

1.3 主要評價方法

土壤墑情評價采用田間試驗歸納法，主要是通過廣泛收集整理已有的氣象資料、作物需水特性研究資料和作物受旱表象資料，并結合長期田間觀測記載資料的分析整理，依據土壤水分測定結果和不同作物不同生長階段的需水要求，參照土壤田間持水量、毛管斷裂聯系含水量、凋萎含水量、土壤性狀、降水和土壤水分測定同期記載，分別分析土壤墑情適宜程度、對作物生長及產量可能帶來的影響、降水和同期土壤水分變化等，建立評價指標體系。

1.4 評價的土壤類型與土層深度

根據武威實際，土壤墑情評價以石羊河流域灌溉農業區廣泛分布的灌漠土為重點， 評價土壤質地以中壤為主。計算的土層深度以各種作物生育期顯著受影響的土層墑情變化為中心，其中苗期計算深度為0～20 cm，生育中期計算深度0～40 cm，生育后期計算深度0～60 cm。

1.5 評價作物

土壤墑情評價作物主要以小麥、玉米為主。

1.6 土壤墑情評價等級

土壤墑情評定指標以土壤含水量與田間持水量比值的百分數表示。根據土壤墑情評價指標，把土壤墑情分為三個等級，即過多、適宜、不足。

“過多”為高于相對適宜含水量，土壤含水量超過作物播種或生長發育階段所需適宜土壤含水量上限。

“適宜”根據生產實際情況確定，介于過多和不足之間，土壤含水量滿足作物播種或生長發育階段需求。

“不足”為低于相對毛管斷裂含水量，土壤含水量不能滿足作物播種或相應生長發育階段的需求，小于土壤適宜含水量的下限。

2 主要土壤水分基本特征分析

主要土壤類型：灌漠土。

灌漠土主要分布在石羊河流域，即洪積、沖積扇組成的傾斜平原和沖擊洪積細土平原部分。成土母質主要是洪積沖積物和部分黃土，土層深厚。灌漠土是在漠土的自然成土條件下，經過人類長期的灌溉、耕作、施肥等培育而成的農業土壤。土壤顆粒組成以粉沙粒為主，0.001～0.01 mm 的粘粒約占28.88%～37.1%，＞0.01 mm 的粉沙粒約占62.89%～71.12%，質地輕壤—中壤。土壤容重1.3～1.6 g/cm3，空隙率為52%，田間持水量21%～23.5%，常年地下水位40 m 左右，pH 值8.4～8.6。其中，厚層灌漠土質地均一，土層深厚，均大于2 m；熟化層60～100 cm，土壤肥沃，蚯蚓活動旺盛，通透性好，耕性好，水、肥、氣、熱協調，無障礙層位，適種性廣，是全區灌溉區的中高產土壤。薄層灌漠土一般熟化層厚度30～60 cm，其下為原始土層；耕作土壤有機質含量較低，土壤肥力較低，大部分土壤土層較厚，但有僵板現象。有的土壤有異質層或障礙層，如夾沙、夾粘、漏沙和硬盤層。生產性能較低，屬綠洲灌溉區的低產土壤類型。

3 主要農作物需水規律與各生育期對土壤水分的要求

3.1 春小麥

3.1.1 春小麥需水規律 春小麥從播種至收獲全生育期間麥田耗水量約4 500 m3/hm2。其中，幼苗期耗水約占全生育期7.5%，分蘗期占8.8%，拔節期占29.8%，孕穗期占33.6%，灌漿期占20.1%。第一水的土壤含水量與播種期土壤含水率緊密相關，播種期土壤含水量的高低直接影響第一水前（三葉期）土壤含水量的變化，中高產的土壤水分下限其含水率不低于14%。第二水前分蘗末期土壤含水量在13%～14%均高產，而低于12%時則明顯減產。在拔節期中土壤含水量變動在11.1%～19.9%，在這一范圍內產量好的都集中在13%左右。第二水后，從抽穗—灌漿期產量高的土壤含水量大都分布在12%～13%。

3.1.2 春小麥各生育期對土壤水分的要求 根據春小麥需水規律，結合石羊河流域灌溉農區的氣候特點、土壤性狀等實際情況，確定了春小麥各生育期適宜下限。

3.1.2.1 播種—出苗。為了確保出苗整齊、苗全、苗壯，0～40 cm 的土壤相對濕度下限為75%～80%。

3.1.2.2 出苗—三葉。為了使苗期良好發育，促進個體發育，增加有效分蘗，0～40 cm 的土壤相對濕度下限為65%。

3.1.2.3 三葉—拔節。為了提高作物的抗倒伏能力，控制群體結構和延長拔節過程，0～60 cm 的土壤相對濕度下限為60%。

3.1.2.4 拔節—抽穗。為促進花粉和子房發育良好，提高結實率和穗粒數，0～60 cm 的土壤相對濕度下限為60%。

3.1.2.5 抽穗—灌漿。為使作物順利灌漿，增加千粒重并防止倒伏，0～80 cm 的土壤相對濕度下限為50%～55%。

3.1.2.6 灌漿—成熟。為促進成熟落黃一致，0～80 cm的土壤相對濕度下限為50%。

3.2 玉米

3.2.1 玉米需水規律 玉米不同生育時期對水分的要求不同，整個生育期內，水分的消耗因土壤、氣候條件和栽培技術有很大的變動。在武威玉米產量12 000 kg/hm2生產水平下，玉米全生育期需水量約為6 000～6 750 m3/hm2，每生產1 kg 籽粒需水0.5～0.56 m3。玉米從播種發芽到出苗，需水量少，占總需水量的3.1%～6.1%。播種時耕層土壤必須保持在田間持水量的60%～70%才能保證良好的出苗。玉米在出苗到拔節的幼苗期間，植株矮小，生長緩慢，葉面蒸騰量較少，所以耗水量也不大，約占總需水量的15.6%～17.8%。這一階段應控制土壤水分在田間持水量的60%左右，可以為玉米蹲苗創造良好的條件，對促進根系發育、莖稈增粗、減輕倒伏和提高產量都能起到一定的作用。玉米植株開始拔節以后，生長進入旺盛階段，玉米對水分的要求比較高，約占總需水量的29.6%～34.96%。這一階段土壤水分以保持田間持水量的70%～80%為宜。玉米抽穗開花期對土壤水分十分敏感，玉米植株的新陳代謝最為旺盛，對水分的要求達到最高峰，稱為玉米需水的“臨界期”。這時需水量因抽穗到開花的時間短，所占總需水量的比率比較低，約為13.8%～27.8%。這一階段土壤水分以保持田間持水量的80%左右為最好。玉米進入灌漿和乳熟的生育后期時，仍需相當多的水分才能滿足生長發育的需要，約占總需水量的4%～10%來維持植株的生命活動，保證籽粒的最終成熟。

3.2.2 玉米各生育期對土壤水分的要求 由于玉米在不同生育期中的生理特點，缺水對玉米產量的影響程度不同，不同生育期對土壤水分的要求不同。

3.2.2.1 播種期。玉米播種后，在適宜的濕度條件下才能吸水膨脹開始發芽，在此期間土壤需要有足夠的水分，由于武威特干旱荒漠氣候的影響，玉米播期土壤失墑較快，土壤相對含水量應保持在70%～80%為宜。

3.2.2.2 苗期。玉米出苗后，植株小，葉片數少，蒸騰量低，需水較少，土壤相對含水量在55%～60%較為適宜。因此，苗期除十分缺水的情況下，不澆水多中耕，可促進根系生長健旺，適當的干旱對玉米的生育是有益的，利于蹲苗。

3.2.2.3 拔節期。拔節后，植株生長迅速，莖、葉的增長量很大，雌、雄穗不斷分化形成，干物質累積增加，蒸騰量大，對水分的要求極為迫切，需水量增加，供水不足對產量有明顯的影響，這一時期適宜的土壤相對含水量為65%～80%。

3.2.2.4 大喇叭口期。玉米抽雄前10～15 d，是穗分化的關鍵時期，對缺水最為敏感，被稱為需水“臨界期”。因此，這一時期土壤水分的多少對玉米產量起著決定性的作用，土壤相對含水量宜在70%～80%。

3.2.2.5 灌漿、蠟熟期。這一時期是莖葉中有機物質和無機鹽類輸送到籽粒中轉化累積的過程，籽粒體積已達最大，籽粒含水量在45%～75%，即“乳熟期”，持續時間15～20 d，時間越長，灌漿越充分，籽粒的絕對重量越大，產量也越高。隨著營養物質的累積，再經12～15 d 左右，籽粒的干重已接近最大值，籽粒含水量為25%～45%，即“蠟熟期”。該期間需水仍然較多，對土壤水分的要求高，一般仍保持在70%～80%的土壤相對含水量較為適宜。

3.2.2.6 成熟期。蠟熟期后，籽粒持續失水，對土壤水分的要求也逐漸降低，土壤相對含水量宜保持在60%～70%，因此該時期晴朗的天氣和稍微干燥的氣候有利于籽粒的脫水與形成。

3.3 灌溉制度

依據武威氣候、灌溉設施和栽培條件，玉米生育期灌水4～6 次，灌水定額5 250～7 200 m3/hm2。其中，在平川綠洲灌區玉米生育期灌水4～5 次，灌水定額5 250～6 000 m3/hm2；在沙漠沿線區玉米生育期灌水5～6 次，灌水定額6 000～7 200 m3/hm2。

4 墑情評價結果

根據灌溉農業生態區實際，依據武威近年土壤水分測定結果和主要作物小麥、玉米等不同作物不同生長階段的需水要求，參照土壤田間持水量、毛管斷裂聯系含水量、凋萎含水量、土壤性狀（容重、質地等）、降水和土壤水分同期記載，對區域土壤墑情適宜程度、對作物生長及產量可能帶來的影響、降水和同期土壤水分變化等進行全面分析的基礎上，制定了石羊河流域灌溉農業區土壤墑情評價指標體系，詳見表1。

表1 石羊河流域灌溉農業區土壤墑情評價指標