镇平县小麦需水规律及灌溉技术
水是小麦光合作用的原料之一,也是小麦植物体重要组成部分。在土壤--小麦--大气生态系统中,水是贯穿整个系统的动力因素,它把土壤中的矿物质营养从根部运往地上部,供叶部光合作用、生长需要;把叶片光合作用制造的有机营养运往根部供根系生长。小麦生长期,植株含水量一般在70-90%。小麦植株中的水分来源主要是靠根系从土壤中吸收。同时,水分还起着调节地温和植株体表温度,改善田间小气候的作用。
一、小麦生育期的需水量及需水规律
1、小麦的耗水系数 小麦的耗水系数(K)是指每生产1kg小麦籽粒所消耗的水分重量,即耗水量与产量的比值。K值一般随着管理水平的提高和产量的增长而降低。小麦在300-400kg/亩产量水平下,K值为700-900;在400-600kg/亩产量水平下,K值为500-700,即每生产1kg小麦需要消耗的水量为0.6-0.8m³,折合降水量0.75-1.1mm。镇平县正常气候条件,500-600kg亩量水平下,科学肥水管理,小麦生育期总耗水量平均为300m³,折合降水量450mm。
2、小麦日耗水量 每亩麦田在1天内消耗于株间蒸发和叶面蒸腾的水分总量称为每亩小麦的日耗水量。小麦冬前,每亩日平均耗水量在0.7-0.8m³/天;越冬期亩日平均耗水量在0.5m³/天;进入返青期后,随着气温回升,小麦生长速度加快,日耗水量逐步增加,从0.6m³/天直至小麦抽穗扬花期的4.0m³/天;进入灌浆成熟期,逐渐下降到2.6m³/天。
3、小麦耗水模系数 小麦某一生育阶段耗水量占全生育期总耗水量的百分数称小麦耗水模系数。各期耗水模系数见表1。
表1 小麦不同生育期耗水系数表
生育阶段 | 平均历期(天) | 阶段耗水量(m³) | 耗水模系数(%) |
播种-越冬 | 60 | 45.9 | 15.2 |
越冬-返青 | 40 | 18.4 | 6.1 |
返青-拔节 | 35 | 42.0 | 13.9 |
拔节-抽穗 | 35 | 97.2 | 32.2 |
抽穗-成熟 | 45 | 98.5 | 32.6 |
合计 | 215 | 302.0 | 100 |
从表中可以看出,小麦自拔节开始到成熟之间平均80天时间内耗水量占全生育期总耗水量的65%,可见满足中后期小麦对水分的需要对产量形成的重要性。高产田小麦不同生育期对土壤含水量的要求,见表2。
表2 高产田小麦不同生长期适宜土壤含水量表
生育期 | 播种期 | 苗期 | 分蘖期 | 越冬-返青 | 拔节前后 | 挑旗至灌浆前期 | 灌浆后期 |
土壤含水量(%) | 70-80 | 70 | 70 | 65 | 70-80 | 70-80 | 55-65 |
4、小麦需水临界期小麦自挑旗(4月10左右,小麦穗分化处于四分体时期)到抽穗(4月15日左右,处于花粉粒形成期),这期间小麦植株细胞原生质粘性和弹性急剧降低,体内新陈代谢旺盛,忍受和抵御干旱的能力大大减弱,如果此时干旱,小麦产量将会受到严重影响,这一阶段称为小麦需水临界期。
二、近年来镇平县小麦生长期降水量
2016年至2022年,镇平县自10月小麦整地播种至翌年5月底小麦收获的小麦全生育期8个月时间内的月降水量见表3。
表3 镇平县2016-2022年小麦生育期内累计降水量表
年份 | 月降水量(mm) | 总降水量(mm) | |||||||
10月 | 11月 | 12月 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | ||
2016年 | 31.0 | 30.6 | 2.4 | 2.0 | 19.3 | 25.1 | 51.8 | 22.2 | 184.4 |
2017年 | 103.9 | 29.4 | 13.4 | 17.5 | 10.6 | 21.0 | 58.4 | 48.7 | 302.9 |
2018年 | 147.9 | 4.7 | 0.1 | 33.2 | 14.9 | 26.8 | 36.9 | 19.6 | 284.1 |
2019年 | 1.0 | 39.0 | 12.4 | 23.7 | 2.5 | 5.9 | 42.0 | 2.9 | 129.4 |
2020年 | 69.2 | 8.7 | 0.6 | 48.4 | 14.8 | 57.4 | 10.2 | 26.9 | 236.2 |
2021年 | 48.5 | 52.1 | 0.1 | 3.8 | 41.8 | 37.9 | 49.5 | 88.0 | 321.6 |
2022年 | 31.2 | 12.6 | 8.6 | 18.4 | 3.5 | 22.2 | 79.7 | 3.1 | 179.0 |
月平均降水量 | 61.8 | 25.3 | 5.4 | 21.0 | 15.3 | 28.0 | 46.9 | 30.2 | 233.9 |
从表3中看,7年中小麦生育期平均总降雨量平均为233.9mm,与高产小麦总需水量折合降雨量450mm相差216.1mm,差额占总需水量的48%;7年中贫水的2019年小麦生育期总降水量129.4mm,仅占高产小麦总需水量的28.8%,丰水的2021年总降水量为321.6mm,占高产小麦总需水量的71.5%。同时,不足的降水量其降水时期不一定与小麦的需水规律相吻合,一部分降水可能在小麦要求晴朗无雨的扬花期、成熟收获期,不但不能促进小麦生长,还造成小麦要么授粉不良、病虫害发生,要么影响小麦适时收获,甚至籽粒发芽霉变影响品质。
三、土壤的蓄水供水规律:
1、土壤含水量
(1)土壤绝对含水量:土壤中水的重量与干燥土壤重量的比值称为土壤的绝对含水量。
(2)土壤相对含水量:土壤实际含水量/田间持水量×100为土壤相对含水量;
(3)土壤最大持水量:在地下水位较深的地区,雨水或灌溉水自地表渗入土壤而被保存在土壤的空隙中的水分,称为毛管悬着水。一般把毛管悬着水达到最大量时土壤含水量称为田间持水量,一般把田间持水量作为有效水的上限。
(4)土壤凋萎湿度:是指由于土壤水分严重不足,植物吸收不到水分而使细胞失去膨压,呈现萎蔫状态时的土壤湿度。
不同土壤的田间持水量、凋萎湿度及其对应的凋萎相对湿度不同,见表4。
表4 不同质地土壤的田间持水量、凋萎湿度表
土壤质地 | 田间持水量(%) | 凋萎湿度(%) | 凋萎相对湿度(%) |
沙壤土 | 18(16-20) | 5(4-6) | 27.7 |
轻壤土 | 22(20-24) | 7(6-8) | 31.8 |
中壤土 | 24(22-26) | 9(8-10) | 37.5 |
重壤土 | 26(24-28) | 11(10-12) | 43.3 |
黏 土 | 30(26-32) | 14(12-16) | 46.7 |
(5)土壤有效水:
土壤中的有效水是指能被小麦吸收利用的水分,土壤水的有效性是指土壤水分被植物利用程度。一般把田间持水量作为有效水的上限,把凋萎湿度作为有效水的下限,二者之间的水分成为有效水。例如,黏土地的田间持水量为30%,凋萎湿度为14%,土壤耕层为0.3m,土容重为1.25吨/m3,
土壤总蓄水量=0.3×667×1.25×0.3=75.0m3;
无效水蓄量=0.3×667×1.25×0.14=35.0m3;
土壤的有效水=土壤总储水量-无效水=75.0-35.0=40.0m3。
(6)土壤蓄水能力:
土壤是个小水库,具有一定的蓄水保墒能力。土壤蓄水能力的大小与土壤耕层厚度、有机质含量、土壤质地等因素有关。一般耕层深厚、有机质含量丰富、质地较细的黏壤土蓄水能力较强,反之较弱。尤其是土壤耕层厚度与土壤蓄水力呈明显的正相关。例如,经过一次透墒雨后,耕层30cm的黏重土可保持72m³水,扣除无效水后有效水达40m³;但耕层为15cm时,经过一次透墒雨后,亩总蓄水量为24m3,扣除无效水后,有效水仅有12.8m³,大部分水以地表径流形式流失。土壤有机质含量丰富,有利于土壤形成良好的土壤结构,增强蓄水保墒能力,促进小麦根系生长,提高水的有效性。
四、小麦灌溉技术
高产小麦要在深耕整地、精细整地,加深土壤耕层,增施生物有机肥、配方施肥,科学选种、精量播种基础上,依据小麦需水规律、土壤蓄水供水规律,选择科学的灌溉设施进行科学灌溉,来最大限度满足小麦对水分需要,以水调肥,促进小麦健壮生长,提高小麦成穗合理,穗大、粒饱,大幅度提高产量、提升品质,增加水肥利用率、土地产出率和经济效益。
1、灌水量:每次灌水量(m3/亩)=666.7×(田间持水量-灌前土壤绝对含水量)×土壤耕层深度(米)×土壤容重(吨/m3);如:土壤的田间持水量为28%,灌前土壤绝对含水量16%,耕层深度0.3m,土壤容重为1.25吨/m3,灌水量=667×(0.28-0.16)×0.3×1.25=30m3 (相当于45mm降水)。
2、灌水时期及作用:
(1)底墒水(或压种水、蒙头水):作用是增加底墒,保证小麦发芽出苗对水分的需要,实现一播全苗。根据表3中镇平历年小麦播种期降雨量,平均出苗保证率70%,但要根据整地播种时的土壤墒情,必要时还要浇水造墒,确保一播全苗。
(2)冬灌(也叫封冻水):越冬时期或临近越冬的灌溉叫做冬灌。作用是可以稳定地温或缓解地温的剧烈变化,缩小昼夜温差,防治小麦冬季冻害;冬灌水通过土壤冻融作用使表土疏松细碎,踏实土壤,减少土壤桥空,促进根系发育;冬季麦田耗墒量小,冬灌效应可以维持到春季,起到冬水春用的作用;冬灌可以消灭一些地下害虫,减轻病虫害危害。冬灌一般在日平均气温5℃时开始,到日平均气温3℃时结束。根据近年来镇平县气象资料显示,12月下旬至翌年1月底平均气温多在3℃上下,这个阶段我地均可以进行冬灌。但要结合苗情,建议播种晚、苗情弱的麦田应早浇冬水,苗情较好的可适当晚浇,一般不是特别干旱旺长田不建议冬灌。
(3)返青水:返青期浇水有巩固冬前分蘖和争取早春分蘖成穗,同时增加穗粒数的作用。灌水期间应掌握在5cm地温稳定在5℃以上进行。已冬灌或未冬灌但田间墒情较好麦田不建议浇返青水。田间缺墒并且群体较小的弱苗田,建议尽早浇返青水。
(4)拔节水:拔节水可以加速分蘖两极分化进程,提高成穗率20%左右,同时也可以减少不孕小穗小花、增加穗粒数。正常麦田一般在茎基部节间伸长2cm时浇拔节水;旺苗要适当晚浇拔节水控制小麦对氮肥吸收,加速中小分蘖死亡,提高分蘖成穗率。
(5)挑旗水:挑旗前后灌水可满足小麦在需水临界期对水分需要,减少小花退化,增加穗粒数,提高千粒重。如果此阶段没有大的降水,麦田墒情较差,有浇水条件麦田一定要浇灌。
(6)灌浆水:灌浆前期干旱缺水麦田,有浇水条件的麦田可及时、适量浇灌灌浆水,以防止干热风、延长叶片功能期、增强叶片光和能力,增加干物质积累,提高千粒重。但水量不宜太大,结合天气情况,以15m3左右为宜,防治浇后遇大风降雨造成倒伏。
五、灌溉设施
目前我县小麦生产,主要以喷灌为主,主要有以下几种灌水设施:
1、小白龙喷灌:此设备成本低廉,雾滴小、浇水均匀,土壤板结轻,尤其适合在小麦播种后出苗前浇灌蒙头水,实现小麦一播全苗。但是浇水慢、人工成本高,一般适用于小农户使用。
2、卷盘浇水机:优点是设备成本中等,昼夜不停浇灌,浇水速度较快,人工成本低;但喷枪雾滴较大,浇后地面容易板结,大风天气,水流受风干扰,浇水不匀,小麦拔节后浇水一定程度碾压小麦。
3、贴片滴管带:优点是浇水速度快、省水、省工,小麦中后期均可浇灌,对小麦增产贡献大;缺点是成本较高,小麦播后出苗前蒙头水不便使用。
4、立杆自喷灌:优点是一次投资多年使用,全生育期均可浇灌,省时省工;缺点是如果“喷水立杆”布局与水泵压力匹配不好,有漏喷区域、浇水不匀,同时占据一定面积耕地,一定程度影响机械耕作。
无论那种浇水方法,地面水源处管道水流压力需保持0.4Mpa以上,出水量在20米3/h以上,以便喷灌设备将水喷淋均匀,保障浇水速度和浇水质量。
镇平县 杨丙俭 李国军