不同土壤水分條件下夏玉米蒸發(fā)蒸騰特征研究

1、不同土壤水分條件下夏玉米蒸發(fā)蒸騰特征研究不同土壤水分條件下夏玉米蒸發(fā)蒸騰特征研究林同保孟戰(zhàn)贏王志強(qiáng)曲奕威（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002）摘要：摘要：以鄭單958為材料，在防雨測(cè)坑模擬試驗(yàn)條件下研究了不同土壤水分條件下夏玉米蒸發(fā)蒸騰特性。試驗(yàn)結(jié)果表明：夏玉米在不同土壤水分條件下，土壤蒸發(fā)與土壤水分含量有關(guān)，干旱條件下土壤蒸發(fā)日變化低于適宜土壤水分條件，充足水分條件下土壤蒸發(fā)量高于適宜水分處理。蒸騰速率日變化

2、則是適宜水分75％最高，單葉瞬時(shí)蒸騰速率比干旱處理和充足水分處理分別高11.8％、4.3％。莖流量日變化峰值隨水分含量的增高而增高，其峰值比蒸騰峰值要延遲約2小時(shí)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：夏玉米；土壤水分；土壤蒸發(fā)；葉面蒸騰；莖流蒸發(fā)蒸騰量，或稱作物耗水量，是水以降水形式落到地面起至到達(dá)海洋或回到大氣中為止的水文循環(huán)的因素之一。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)一個(gè)權(quán)威的定義，謝賢群（1997）把作物耗水量定義為一種作物在土壤水分適宜、生長(zhǎng)正常、產(chǎn)量水平均高條件下

3、的棵間土壤（或水面）蒸發(fā)量與植株蒸騰量及組成植物體、消耗于光合作用等生理過(guò)程所需水量之和[1]。了解植物的蒸發(fā)蒸騰規(guī)律，是作物田間管理的主要依據(jù)，也是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)。土壤蒸發(fā)是作物耗水的主要方面，蒸騰耗水量是作物的生理水分與環(huán)境水分的重要參數(shù)。包括葉片蒸騰和莖流。灌溉用水約50%消耗在田間，如何做好田間節(jié)水，抑制土壤蒸發(fā)和植物奢侈蒸騰，提高作物水分利用效率。既是節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要方面，也是節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的潛力所在。土壤水分狀況是農(nóng)

4、田蒸發(fā)蒸騰大小及變化的一個(gè)限制因素[2]。前人在蒸發(fā)蒸騰計(jì)算方法[3][4]和土壤水分植物蒸發(fā)蒸騰影響[5]～[7]均有研究。在夏玉米的蒸發(fā)蒸騰研究[8]～[10]結(jié)果表明土壤水分通過(guò)影響植株生長(zhǎng)而影響棵間蒸發(fā)，通過(guò)影響氣孔導(dǎo)度影響植株蒸騰速率，通過(guò)影響土壤水分運(yùn)移而影響莖流。但對(duì)全生育期不同土壤水分條件下蒸發(fā)蒸騰的特性還不很清楚。作物蒸騰是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤－植被－大氣循環(huán)（SPAC）連續(xù)體水熱傳輸過(guò)程中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)[11]，如

5、何精確測(cè)定作物的蒸騰耗水，成為SPAC系統(tǒng)研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者用莖流計(jì)在樹(shù)木和蔬菜中進(jìn)行了大量研究[12]～[18]。但在作物特別是玉米中研究的還比較少。以熱平衡為原理的包裹式莖流計(jì)能連續(xù)精確測(cè)定整株作物的莖流量，進(jìn)而分析夏玉米莖流變化特征，為作物蒸騰耗水的研究提供了有效的方法。本文通過(guò)分析不同土壤水分條件下蒸發(fā)蒸騰變化特性來(lái)分析不同土壤條件下蒸發(fā)蒸騰特性通過(guò)ICT莖流計(jì)測(cè)定玉米不同土壤水分條件下莖流日變化，探討夏玉米在不同水分

6、條件下的蒸騰蒸發(fā)特征，以期為黃淮海地區(qū)夏玉米節(jié)水提供依據(jù)。1試驗(yàn)材料與方法試驗(yàn)材料與方法1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)農(nóng)業(yè)部玉米區(qū)域創(chuàng)新中心全自動(dòng)防雨旱作棚下進(jìn)行。測(cè)坑上口面積6.7m2，用13.5cm厚的磚墻隔離以防止側(cè)滲?？由?m，表層是0.5m混勻的回田土。測(cè)坑上有活動(dòng)遮雨棚，以隔絕降雨。土壤基本理化性質(zhì)為：土壤容重1.38gcm3田間持水量為23.1%，土質(zhì)沙壤，土壤PH值為7.33，土壤有機(jī)質(zhì)含量0.76%，土壤全

7、氮6.51102mgKg1堿解氮32.7mgkg1，速效磷47.5mgkg1。供試夏玉米品種為鄭單958，6月16日播種，密度為7.2萬(wàn)株hm2。寬窄行種植，灌水量用水表控制，每坑播前灌水0.3m3以保出全苗。底肥一次施足，每公頃施腐熟有機(jī)肥15000Kg尿素480kg，過(guò)磷酸鈣695kg氯化鉀47kg。9月22日收獲測(cè)產(chǎn)。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行全生育期土壤水分灌溉控水，設(shè)3個(gè)水分00.511.522.533.555576164656670

8、72767879818283868990929398播后天數(shù)Thedayaftersowing土壤蒸發(fā)量Soilevapation（mm?d1）占田持的50%占田持的75%占田持的95%圖2不同水分處理夏玉米生育后期逐日土壤蒸發(fā)量(2006年810月)Fig.2Changeofsoilevapationingrowingstagesofsummercnunderdifferentsoilmoisturepatterns(06.806.1

9、0)2.2不同水分處理夏玉米生育后期土壤蒸發(fā)動(dòng)態(tài)不同水分處理夏玉米生育后期土壤蒸發(fā)動(dòng)態(tài)變化變化玉米在抽雄吐絲（播后約50天）后，其生長(zhǎng)狀況對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響最大，因此研究夏玉米生育后期的蒸發(fā)蒸騰對(duì)生產(chǎn)上有更大的意義。不同水分條件下夏玉米逐日土壤蒸發(fā)變化過(guò)程如圖2所示。由圖可知，在灌水后兩天也即播種后64天，日蒸發(fā)量各處理均高，同時(shí)干旱處理50%由于沒(méi)有灌水，基本沒(méi)有變化，而適宜水分處理和充足水分處理則在灌水后土壤蒸發(fā)急劇增大，此

10、后日蒸發(fā)速率逐漸減小，日蒸發(fā)速率維持在較低的水平，而在第二次灌水時(shí)由于各處理均灌水，干旱處理灌水非常少。因此各處理土壤蒸發(fā)均先升高后降低，同時(shí)干旱處理50%和其他處理比較變化緩慢。適宜水分處理和充足水分處理相比，95％處理均高于75％處理，說(shuō)明了過(guò)量灌溉后造成了土壤蒸發(fā)量的增大，對(duì)水分是一種浪費(fèi)。2.3不同土壤水分條件下土壤蒸發(fā)日變化特不同土壤水分條件下土壤蒸發(fā)日變化特征不同土壤水分處理?xiàng)l件下夏玉米生育后期的土壤蒸發(fā)日變化如圖3所示。不

11、同水分處理?xiàng)l件下土壤蒸發(fā)日變化趨勢(shì)相似，呈拋物線趨勢(shì)。早上和傍晚較少，中午增加非常明顯，峰值出現(xiàn)在14：00左右。這可能與中午氣溫高，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，造成土壤蒸發(fā)量也隨之增大。干旱的處理日蒸發(fā)變化較為平緩，而適宜水分含量的處理則與干旱處理差異不是很大。95%處理和75%處理變化明顯。說(shuō)明了適當(dāng)增加土壤水分含量，既保證作物正常生長(zhǎng)，形成良好冠層結(jié)構(gòu)同時(shí)又能以減少土壤蒸發(fā)。而若灌水量大，如大水漫灌，則增大了土壤蒸發(fā)，同時(shí)又不利于作物正常生長(zhǎng)。2

12、.4不同土壤水分條件下玉米蒸騰速率及光合特不同土壤水分條件下玉米蒸騰速率及光合特性差異變化性差異變化由圖4可知，在各處理蒸騰速率日變化趨勢(shì)來(lái)看有一定特征，也即在12：00左右有一個(gè)峰值出現(xiàn)，此時(shí)處于玉米抽雄后期，同時(shí)正當(dāng)中午太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，促進(jìn)株株蒸騰失水作物葉片氣孔打開(kāi)，蒸騰速率達(dá)到最大值，正常的蒸騰有利于植物產(chǎn)生的蒸騰拉力使作物吸收水分養(yǎng)分，但土壤水分過(guò)大，則造成奢侈蒸騰，對(duì)水分造成一定的浪費(fèi)。從圖4中還可以看出隨著土壤水分含量的提高

13、，峰值反而越低。也即水分越高，蒸騰速率越低。說(shuō)明夏玉米蒸騰速率對(duì)土壤水分虧缺的敏感性隨水分處理增高而降低蒸騰速率隨著土壤含水量變化而變化。干旱處理呈遞增趨勢(shì)而適宜水分處理在下午則變化緩慢充分灌水處理隨水分含量增加而降低。不同土壤水分條件下夏玉米光合特性差異從表1可知，適宜水分75％處理的光合各指標(biāo)要比干旱、充分灌水處理高。光合速率75％處理分別比50%和95%處理的高39.5％、20.5％，蒸騰速率分別高11.8％、4.3％。說(shuō)明夏玉米