system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 滴灌作物系数变化分析 作物系数(K c )是作物需水量(ET)与参考作物蒸腾量(ET 0 )比值，ET通过试验观测获得，ET 0 据当地气象资料用彭曼公式计算。考虑作物系数特征，宜将滴灌作物生长划分为四个阶段进行分析：1) 作物初始生长期，从播种到作物覆盖率接近10%，此阶段作物系数为K c1 ；2) 作物快速发育期，从覆盖率10%到充分覆盖，即大田作物覆盖率达到70%~80%，此阶段作物系数为K c2 ；3) 作物生育中期， 作物生长从充分覆盖到成熟期开始，叶片开始发黄，此阶段作物系数为K c3 ；4) 作物成熟期，从叶片开始变黄到作物生理成熟或收割，此阶段作物系数为K c4 。 基于灌区作物生长期动态和气象观测数据及滴灌用水量基本情况，应用式(1)~(3)得12种滴灌作物不同生长阶段作物系数见表1所示，由分析结果可知，滴灌春麦全生育期作物系数K C = 0.79，滴灌旱作水稻全生育期作物系数K C = 1.04，滴灌土豆全生育期作物系数K C = 0.74，滴灌谷子全生育期作物系数K C = 0.70，滴灌大豆全生育期作物系数K C = 0.83，滴灌油菜全生育期作物系数K C = 0.89，滴灌葵花全生育期作物系数K C = 0.85，滴灌甜菜全生育期作物系数K C = 0.64，滴灌打瓜全生育期作物系数K C = 0.78，滴灌蕃茄全生育期作物系数K C = 0.81，滴灌胡萝卜全生育期作物系数K C = 0.80，滴灌苜蓿全生育期作物系数K C = 0.80。滴灌作物全生育期作物系数由大到小为：滴灌作物全生育期作物系数由大到小为，滴灌旱作水稻1.04 > 滴灌油菜0.89 > 滴灌葵花0.85 > 滴灌大豆0.83 > 滴灌蕃茄0.81 > 滴灌胡萝卜0.80 = 滴灌苜蓿0.80 > 滴灌春麦0.79 > 滴灌打瓜0.78 > 滴灌土豆0.74 > 滴灌谷子0.70 > 滴灌甜菜0.64。由全生育期滴灌作物系数大小分析结果看出，旱作水稻滴灌用水量相对最大其作物系数较大，其次滴灌用水量中等偏高的油菜、葵花、大豆、蕃茄、胡萝卜和苜蓿作物系数在0.80以上，滴灌用水量相对小的春麦、打瓜、土豆、谷子和甜菜作物系数0.65~0.70间。 Table 1 Analysis of crop coefficients at different growth stages of drip irrigation crop 作物 分析项目 作物不同生长阶段 初始生长期K c1 快速发育期K c2 生育中期K c3 成熟期K c4 全生育期K c 春麦 生长天数(d) 23 30 14 24 92 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.20 6.17 5.90 5.73 5.74 需水量ET (mm/d) 2.59 6.63 6.55 2.65 4.51 作物系数K C 0.50 1.08 1.11 0.47 0.79 旱作水稻 生长天数(d) 33 66 22 36 157 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.66 5.83 4.55 3.64 5.13 需水量ET (mm/d) 4.98 6.55 5.52 3.33 5.30 作物系数K C 0.88 1.12 1.21 0.95 1.04 土豆 生长天数(d) 13 33 32 54 132 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.13 5.49 5.79 5.52 5.58 需水量ET (mm/d) 2.49 5.28 5.84 2.59 4.14 作物系数K C 0.48 0.95 1.02 0.47 0.74 谷子 生长天数(d) 33 44 24 33 134 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.66 6.16 6.09 4.82 5.67 需水量ET (mm/d) 2.75 5.21 6.05 2.15 4.00 作物系数K C 0.48 0.85 0.99 0.45 0.70 大豆 生长天数(d) 16 47 21 28 113 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.89 5.70 5.98 5.77 5.76 需水量ET (mm/d) 3.95 5.55 6.29 2.86 4.78 作物系数K C 0.67 0.98 1.05 0.50 0.83 油菜 生长天数(d) 34 18 19 22 93 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.11 6.59 5.57 5.54 5.48 需水量ET (mm/d) 3.75 7.48 5.35 4.35 4.85 作物系数K C 0.73 1.14 0.96 0.79 0.89 葵花 生长天数(d) 10 39 25 47 121 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.53 4.05 4.99 5.80 5.07 需水量ET (mm/d) 3.56 4.10 5.57 3.76 4.25 作物系数K C 0.64 1.04 1.12 0.64 0.85 甜菜 生长天数(d) 11 26 13 87 138 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.26 5.35 6.10 5.37 5.39 需水量ET (mm/d) 2.37 5.27 6.63 2.59 3.44 作物系数K C 0.45 0.98 1.08 0.49 0.64 打瓜 生长天数(d) 9 28 27 57 121 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.30 5.27 6.01 5.08 5.32 需水量ET (mm/d) 3.25 4.59 6.12 3.21 4.13 作物系数K C 0.61 0.87 1.02 0.62 0.78 蕃茄 生长天数(d) 11 41 31 34 116 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.19 5.58 5.75 5.59 5.59 需水量ET (mm/d) 1.83 5.52 6.46 2.38 4.48 作物系数K C 0.36 0.98 1.13 0.43 0.81 胡萝卜 生长天数(d) 11 20 27 60 118 蒸腾量ET 0 (mm/d) 5.64 5.57 6.02 4.60 5.17 需水量ET (mm/d) 3.16 5.03 5.32 3.28 4.07 作物系数K C 0.55 0.90 0.88 0.74 0.80 苜蓿 生长天数(d) 11 111 11 10 143 蒸腾量ET 0 (mm/d) 4.26 5.51 4.49 4.59 5.29 需水量ET (mm/d) 1.67 4.56 4.41 3.29 4.24 作物系数K C 0.38 0.83 0.98 0.71 0.80 表1. 滴灌作物不同生长阶段作物系数分析 图1为12种滴灌作物不同生长阶段作物系数分布，由分析结果可知，12种滴灌作物系数表现为以下共同的基本规律： 1) 作物生长过程中作物系数变化表现为，初始生长期K C 1 小，快速发育期K C 2 开始增大，生育中期K C 3 达到最大，成熟期K C 4 逐渐下降，作物系数总体表现前期由小到大，作物生长旺盛期最大，后期逐渐减小。 2) 不同阶段作物系数大小有所不同，这是作物自身生物学特性反映，它与作物种类、品种、生育期以及作物群体叶面积指数等因素有关。 3) 滴灌作物系数随着滴灌用水量的增加呈增长趋势，但作物系数在不同生长阶段大小变化分布特征相似。对于大多数作物而言，生育期阶段作物系数0.36~1.21间，全生育期0.64~1.04之间。较大或过量灌溉用水将会导致作物系数的增大，由此，也反映出土壤水分过多和作物对水分无效消耗，则不利于农业节水灌溉。 图1. 不同生长阶段滴灌作物系数分布 3.2. 滴灌作物灌溉水分生产率分析 基于灌区作物全生育期降水量、蒸发量、气温，以及12种滴灌作物灌溉用水定额、产量水平基本情况调查统计，按照式(4)得出灌区滴灌作物灌溉水分生产效率见表2所示。分析结果可以看出：1) 调查分析灌区作物全生育期降水量51.3 mm~97.2 mm，其中有效降水量仅有26.7 mm~50.5 mm，蒸发量880.0 mm~1555.5 mm，蒸发量是降水量的17.3~16.0倍，气温21.8℃~23.1℃，反映了降水少、气温高、蒸发强烈的干旱区农业水利灌溉重要基础意义。2) 灌溉水分生产率与滴灌灌溉定额和滴灌产量水平具有相关性，灌溉水分生产率随着灌溉定额减少及滴灌产量水平增加呈现增长，不同滴灌作物灌溉水生产效率为：滴灌春麦灌溉定额3435 m 3 /hm 2 ，产量水平5220 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率1.52 kg/m 3 ；滴灌水稻灌溉定额7845 m 3 /hm 2 ，产量水平6000 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率0.76 kg/m 3 ；滴灌土豆灌溉定额3435 m 3 /hm 2 ，产量水平39225 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率8.08 kg/m 3 ；滴灌谷子灌溉定额4395 m 3 /hm 2 ，产量水平8985 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率2.04 kg/m 3 ；滴灌大豆灌溉定额4545 m 3 /hm 2 ，产量水平3945 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率0.87 kg/m 3 ；滴灌油菜灌溉定额3855 m 3 /hm 2 ，产量水平2085 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率0.54 kg/m 3 ；滴灌葵花灌溉定额4395 m 3 /hm 2 ，产量水平3600 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率0.82 kg/m 3 ；滴灌甜菜灌溉定额4260 m 3 /hm 2 ，产量水平72645 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率17.05 kg/m 3 ；滴灌打瓜灌溉定额3990 m 3 /hm 2 ，产量水平2190 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率0.55 kg/m 3 ；滴灌工业番茄灌溉定额4395 m 3 /hm 2 ，产量水平106005 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率24.12 kg/m 3 ；滴灌胡萝卜灌溉定额4395 m 3 /hm 2 ，产量水平84285 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率19.18 kg/m 3 ；滴灌苜蓿灌溉定额5220 m 3 /hm 2 ，产量水平21645 kg/hm 2 ，灌溉水分生产率4.15 kg/m 3 。 Table 2 Water production efficiency of drip irrigation crops in irrigation are 作物 全生育期降水、蒸发、气温 灌溉定额(m 3 /hm 2 ) 产量水平 (kg/ hm 2 ) 水分生产率 (kg/m 3 ) 降水(mm) 有效降水(mm) 蒸发(mm) 气温(℃) 春麦 53.8 28.0 1027.3 22.1 3435 5220 1.52 旱稻 97.2 50.5 1555.5 22.2 7845 6000 0.76 土豆 79.0 41.1 1351.5 23.1 4800 39225 8.08 谷子 77.4 40.3 1427.5 23.0 4395 8985 2.04 大豆 61.2 31.5 1203.0 23.0 4545 3945 0.87 油菜 51.3 26.7 880.0 21.8 3855 2085 0.54 葵花 63.9 33.2 1245.5 23.0 4395 3600 0.82 甜菜 75.2 39.0 1398.4 23.0 4260 72645 17.05 打瓜 58.3 30.0 1239.5 22.5 3990 2190 0.55 番茄 59.4 30.9 1246.8 22.8 4395 106005 24.12 胡萝卜 88.3 45.9 1210.4 22.8 4395 84285 19.18 苜蓿 81.6 42.5 1403.4 22.6 5220 21645 4.15 表2. 灌区滴灌作物灌溉水分生产效率 灌溉水分生产率表征单位体积水量产出作物产量能力，单位体积水量产出多，说明灌溉水分生产效率好。图2为研究灌区12种滴灌作物灌溉水分生产率大小分布，由分布结果看出，在当地气候和灌溉水肥条件下，因滴灌作物灌溉需水量不同灌溉水分生产率大小差异变化较大，12种滴灌作物灌溉水分生产率范围0.54 kg/m 3 ~24.12 kg/m 3 ，灌溉水分生产率相对小的作物为油菜，灌溉水分生产率最大为番茄，水分生产率由小到大顺序为：油菜、打瓜、旱作水稻、葵花、大豆、春小麦、谷子、苜蓿、土豆、甜菜、胡萝卜、番茄。 图2. 不同滴灌作物灌溉水分生产率大小分布