武威市灌溉农业区土壤墒情评价指标体系研究初报

李绍辉，李春玲，李爱娟*

（1.甘肃省古浪县农业技术推广中心，甘肃古浪733100；2.甘肃省武威市农业技术推广中心，甘肃武威733000）

土壤墒情作为农业生产管理中重要的农情信息，是根据土壤含水量亏缺情况，确定灌水时间和灌水量，避免过量灌溉，提高水资源利用率的决策依据。本文结合武威市实际，以主要土类灌漠土为重点，全面分析小麦、玉米两种作物不同生育期土壤含水量及需水规律，研究提出了武威市灌溉农业区土壤墒情评价指标体系，因地制宜确定了不同区域不同作物的灌溉制度，为武威市灌水定额配置和农田节水技术推广提供参考依据。

1 土壤墒情评价的主要内容

1.1 主要评价因子收集

土壤墒情主要的评价因子是土壤质地、土层深度、田间持水量、毛管断裂含水量以及主要作物生育期内气候特征和变化规律、不同生育期的需水规律和灌溉试验研究、农田水利设施条件和灌溉方式、灌溉定额、灌水定额、灌水周期等资料。在调研中广泛收集了20 世纪70 年代以来武威气象、水文及灌溉试验研究提出的主要作物不同生育期的土壤适宜含水量、毛管断裂含水量及凋萎含水量等相关资料，进行分类整理分析，研究建立当地主要作物的土壤墒情评价指标。

1.2 主要评价范围

石羊河流域武威属区灌溉农业生态区。

1.3 主要评价方法

土壤墒情评价采用田间试验归纳法，主要是通过广泛收集整理已有的气象资料、作物需水特性研究资料和作物受旱表象资料，并结合长期田间观测记载资料的分析整理，依据土壤水分测定结果和不同作物不同生长阶段的需水要求，参照土壤田间持水量、毛管断裂联系含水量、凋萎含水量、土壤性状、降水和土壤水分测定同期记载，分别分析土壤墒情适宜程度、对作物生长及产量可能带来的影响、降水和同期土壤水分变化等，建立评价指标体系。

1.4 评价的土壤类型与土层深度

根据武威实际，土壤墒情评价以石羊河流域灌溉农业区广泛分布的灌漠土为重点， 评价土壤质地以中壤为主。计算的土层深度以各种作物生育期显著受影响的土层墒情变化为中心，其中苗期计算深度为0～20 cm，生育中期计算深度0～40 cm，生育后期计算深度0～60 cm。

1.5 评价作物

土壤墒情评价作物主要以小麦、玉米为主。

1.6 土壤墒情评价等级

土壤墒情评定指标以土壤含水量与田间持水量比值的百分数表示。根据土壤墒情评价指标，把土壤墒情分为三个等级，即过多、适宜、不足。

“过多”为高于相对适宜含水量，土壤含水量超过作物播种或生长发育阶段所需适宜土壤含水量上限。

“适宜”根据生产实际情况确定，介于过多和不足之间，土壤含水量满足作物播种或生长发育阶段需求。

“不足”为低于相对毛管断裂含水量，土壤含水量不能满足作物播种或相应生长发育阶段的需求，小于土壤适宜含水量的下限。

2 主要土壤水分基本特征分析

主要土壤类型：灌漠土。

灌漠土主要分布在石羊河流域，即洪积、冲积扇组成的倾斜平原和冲击洪积细土平原部分。成土母质主要是洪积冲积物和部分黄土，土层深厚。灌漠土是在漠土的自然成土条件下，经过人类长期的灌溉、耕作、施肥等培育而成的农业土壤。土壤颗粒组成以粉沙粒为主，0.001～0.01 mm 的粘粒约占28.88%～37.1%，＞0.01 mm 的粉沙粒约占62.89%～71.12%，质地轻壤—中壤。土壤容重1.3～1.6 g/cm3，空隙率为52%，田间持水量21%～23.5%，常年地下水位40 m 左右，pH 值8.4～8.6。其中，厚层灌漠土质地均一，土层深厚，均大于2 m；熟化层60～100 cm，土壤肥沃，蚯蚓活动旺盛，通透性好，耕性好，水、肥、气、热协调，无障碍层位，适种性广，是全区灌溉区的中高产土壤。薄层灌漠土一般熟化层厚度30～60 cm，其下为原始土层；耕作土壤有机质含量较低，土壤肥力较低，大部分土壤土层较厚，但有僵板现象。有的土壤有异质层或障碍层，如夹沙、夹粘、漏沙和硬盘层。生产性能较低，属绿洲灌溉区的低产土壤类型。

3 主要农作物需水规律与各生育期对土壤水分的要求

3.1 春小麦

3.1.1 春小麦需水规律 春小麦从播种至收获全生育期间麦田耗水量约4 500 m3/hm2。其中，幼苗期耗水约占全生育期7.5%，分蘖期占8.8%，拔节期占29.8%，孕穗期占33.6%，灌浆期占20.1%。第一水的土壤含水量与播种期土壤含水率紧密相关，播种期土壤含水量的高低直接影响第一水前（三叶期）土壤含水量的变化，中高产的土壤水分下限其含水率不低于14%。第二水前分蘖末期土壤含水量在13%～14%均高产，而低于12%时则明显减产。在拔节期中土壤含水量变动在11.1%～19.9%，在这一范围内产量好的都集中在13%左右。第二水后，从抽穗—灌浆期产量高的土壤含水量大都分布在12%～13%。

3.1.2 春小麦各生育期对土壤水分的要求 根据春小麦需水规律，结合石羊河流域灌溉农区的气候特点、土壤性状等实际情况，确定了春小麦各生育期适宜下限。

3.1.2.1 播种—出苗。为了确保出苗整齐、苗全、苗壮，0～40 cm 的土壤相对湿度下限为75%～80%。

3.1.2.2 出苗—三叶。为了使苗期良好发育，促进个体发育，增加有效分蘖，0～40 cm 的土壤相对湿度下限为65%。

3.1.2.3 三叶—拔节。为了提高作物的抗倒伏能力，控制群体结构和延长拔节过程，0～60 cm 的土壤相对湿度下限为60%。

3.1.2.4 拔节—抽穗。为促进花粉和子房发育良好，提高结实率和穗粒数，0～60 cm 的土壤相对湿度下限为60%。

3.1.2.5 抽穗—灌浆。为使作物顺利灌浆，增加千粒重并防止倒伏，0～80 cm 的土壤相对湿度下限为50%～55%。

3.1.2.6 灌浆—成熟。为促进成熟落黄一致，0～80 cm的土壤相对湿度下限为50%。

3.2 玉米

3.2.1 玉米需水规律 玉米不同生育时期对水分的要求不同，整个生育期内，水分的消耗因土壤、气候条件和栽培技术有很大的变动。在武威玉米产量12 000 kg/hm2生产水平下，玉米全生育期需水量约为6 000～6 750 m3/hm2，每生产1 kg 籽粒需水0.5～0.56 m3。玉米从播种发芽到出苗，需水量少，占总需水量的3.1%～6.1%。播种时耕层土壤必须保持在田间持水量的60%～70%才能保证良好的出苗。玉米在出苗到拔节的幼苗期间，植株矮小，生长缓慢，叶面蒸腾量较少，所以耗水量也不大，约占总需水量的15.6%～17.8%。这一阶段应控制土壤水分在田间持水量的60%左右，可以为玉米蹲苗创造良好的条件，对促进根系发育、茎秆增粗、减轻倒伏和提高产量都能起到一定的作用。玉米植株开始拔节以后，生长进入旺盛阶段，玉米对水分的要求比较高，约占总需水量的29.6%～34.96%。这一阶段土壤水分以保持田间持水量的70%～80%为宜。玉米抽穗开花期对土壤水分十分敏感，玉米植株的新陈代谢最为旺盛，对水分的要求达到最高峰，称为玉米需水的“临界期”。这时需水量因抽穗到开花的时间短，所占总需水量的比率比较低，约为13.8%～27.8%。这一阶段土壤水分以保持田间持水量的80%左右为最好。玉米进入灌浆和乳熟的生育后期时，仍需相当多的水分才能满足生长发育的需要，约占总需水量的4%～10%来维持植株的生命活动，保证籽粒的最终成熟。

3.2.2 玉米各生育期对土壤水分的要求 由于玉米在不同生育期中的生理特点，缺水对玉米产量的影响程度不同，不同生育期对土壤水分的要求不同。

3.2.2.1 播种期。玉米播种后，在适宜的湿度条件下才能吸水膨胀开始发芽，在此期间土壤需要有足够的水分，由于武威特干旱荒漠气候的影响，玉米播期土壤失墒较快，土壤相对含水量应保持在70%～80%为宜。

3.2.2.2 苗期。玉米出苗后，植株小，叶片数少，蒸腾量低，需水较少，土壤相对含水量在55%～60%较为适宜。因此，苗期除十分缺水的情况下，不浇水多中耕，可促进根系生长健旺，适当的干旱对玉米的生育是有益的，利于蹲苗。

3.2.2.3 拔节期。拔节后，植株生长迅速，茎、叶的增长量很大，雌、雄穗不断分化形成，干物质累积增加，蒸腾量大，对水分的要求极为迫切，需水量增加，供水不足对产量有明显的影响，这一时期适宜的土壤相对含水量为65%～80%。

3.2.2.4 大喇叭口期。玉米抽雄前10～15 d，是穗分化的关键时期，对缺水最为敏感，被称为需水“临界期”。因此，这一时期土壤水分的多少对玉米产量起着决定性的作用，土壤相对含水量宜在70%～80%。

3.2.2.5 灌浆、蜡熟期。这一时期是茎叶中有机物质和无机盐类输送到籽粒中转化累积的过程，籽粒体积已达最大，籽粒含水量在45%～75%，即“乳熟期”，持续时间15～20 d，时间越长，灌浆越充分，籽粒的绝对重量越大，产量也越高。随着营养物质的累积，再经12～15 d 左右，籽粒的干重已接近最大值，籽粒含水量为25%～45%，即“蜡熟期”。该期间需水仍然较多，对土壤水分的要求高，一般仍保持在70%～80%的土壤相对含水量较为适宜。

3.2.2.6 成熟期。蜡熟期后，籽粒持续失水，对土壤水分的要求也逐渐降低，土壤相对含水量宜保持在60%～70%，因此该时期晴朗的天气和稍微干燥的气候有利于籽粒的脱水与形成。

3.3 灌溉制度

依据武威气候、灌溉设施和栽培条件，玉米生育期灌水4～6 次，灌水定额5 250～7 200 m3/hm2。其中，在平川绿洲灌区玉米生育期灌水4～5 次，灌水定额5 250～6 000 m3/hm2；在沙漠沿线区玉米生育期灌水5～6 次，灌水定额6 000～7 200 m3/hm2。

4 墒情评价结果

根据灌溉农业生态区实际，依据武威近年土壤水分测定结果和主要作物小麦、玉米等不同作物不同生长阶段的需水要求，参照土壤田间持水量、毛管断裂联系含水量、凋萎含水量、土壤性状（容重、质地等）、降水和土壤水分同期记载，对区域土壤墒情适宜程度、对作物生长及产量可能带来的影响、降水和同期土壤水分变化等进行全面分析的基础上，制定了石羊河流域灌溉农业区土壤墒情评价指标体系，详见表1。

表1 石羊河流域灌溉农业区土壤墒情评价指标