喷灌条件下土壤水氮空间分布特性课件(PPT 89页)

1、第二章喷灌条件下水氮空间分布特性及其对作物产量的影响第二小组姜春梅王承毅何强王文皓白国新第1页，共89页。 本章在不同生态区开展了喷灌条件下土壤水分，氮素和作物产量变化规律的田间试验，分析了均匀系数对水分深层渗漏和硝态氮淋失的影响，为喷灌均匀系数设计标准的选取提供了科学依据。内容提要第2页，共89页。sprinkler irrigation用专门的管道系统和设备将有压水送至灌溉地段并喷射到空中形成细小水滴洒到田间的一种灌溉方法。 什么是喷灌？第3页，共89页。喷灌技术创始于19世纪末，在美国和俄国首先使用了固定式的自压管道喷灌系统。19131920年间出现了简易的喷灌车，用于草地、菜园、苗圃和

2、果园等。苏联于1922年研制出自动旋转喷头和远射程喷灌装置，30年代制成了双悬臂式喷灌机和塑料管道。至40年代，摇臂式喷头和快速接头，以及铝合金管开始出现，端拖式和滚移式喷灌机在美国得到应用。50年代美国又研制和生产了水力驱动型圆形喷灌机；60年代研制成电力驱动型圆形喷灌机，同时出现了聚乙烯半软管和钢索绞盘式喷灌机；60年代末研制成平移式喷灌机；70年代初研制成同步脉冲固定式喷灌系统。70年代末美国已生产电力驱动的全自动化平移式喷灌机，并发展耗能少的低压喷灌机。 2.1概述发展历程第4页，共89页。中国于50年代初开始，在一些大城市郊区的蔬菜地发展固定式喷灌系统。70年代初研制了小型喷灌机（人

3、工降雨机）和旋转式喷头。1978年完成了摇臂式喷头和喷灌泵两个系列产品的研制和生产，还先后研制成轻型、小型、中型和大型喷灌机，此后，全射流喷头和时针式（圆形）、平移式、绞盘式和滚移式喷灌机又研制成功，同时低压喷头和微型喷头也相继出现。“九五”以来，我国的喷灌面积增长迅速，已超过267.5万hm2，占有效灌溉面积的4.7%。 我国概况第5页，共89页。优点缺点节约灌溉用水，增产，改善作物品质，对土壤和地形适应性强，可以多目标利用以及便于自动化。喷灌系统的投资较高。喷灌的能耗较高。要求喷灌能够进一步节约灌溉用水。第6页，共89页。主要由水源动力机、水泵、管道系统和喷头等部分组成。水源动力机、水泵辅

4、以调压和安全设备构成喷灌泵站。与泵站联接的各级管道和闸阀、安全阀、排气阀等构成输水系统。喷洒设备包括末级管道上的喷头或行走装置等。喷灌系统按照喷灌作业过程中可移动的程度分为下列 3类。 喷灌系统第7页，共89页。固定式喷灌系统除喷头外，各组成部分在长年或灌溉季节均固定不动。干管和支管多埋设在地下，喷头装在由支管接出的竖管上。操作方便，效率高，占地少，也便于综合利用（如结合施肥、喷农药等）和实现灌溉的自动控制。但需要大量管材，单位面积投资高。适用于灌溉频繁的经济作物区（如蔬菜种植区）和高产作物地区。 喷灌设备第8页，共89页。半固定式喷灌系统喷灌机、水泵和干管固定，而支管和喷头则可移动。移动的方

5、式有人力搬移、滚移式，由拖拉机或绞车牵引的端拖式，由小发动机驱动作间歇移动的动力滚移式、绞盘式以及自走的圆形及平移式等。其投资比固定式喷灌系统少，喷灌效率较移动式喷灌系统高。常用于大田作物。 绞盘式喷灌机。由干管上的给水栓通过软管供水。有3种类型：一种是将钢索绞盘连同驱动绞盘用的动力机、喷头等装在喷灌车上，钢索的一端固定在地头牵引喷灌车前进；另一种是将钢索绞盘及其动力机置于地头，通过钢索牵引装有喷头的喷灌车前进；还有一种是将作为供水支管的软管卷绕在绞盘上，绞盘及喷头装在喷灌车或滑橇上，由软管牵引前进。水力驱动的绞盘式喷灌机是利用干管引来的高压水，通过水涡轮驱动绞盘作业，免去了动力机。 第9页，

6、共89页。圆形喷灌机和平移式喷灌机。均为多塔车自走式，即将装有许多喷头的薄壁金属支管支承在若干个可以自动行走的塔车上。各塔车都有一套调速、同步、安全控制和驱动系统，使整个支管系统在电力或水力驱动下，自动协调地作缓慢直线运动或绕其一端作回转运动。圆形喷灌机（图1）由中心枢轴处供水，支管长60800米,转一圈的时间为8小时至7天，控制面积1503000亩，自动化程度很高。但喷洒面积为圆形，为解决方形地块上四个边角地带的灌溉问题，有的装有角喷装置,即在支管的末端装设伸出喷杆或远射程喷头，当转到边角地带时自动接通。平移式喷灌机是通过软管由渠道或固定干管上的给水栓供水。由干管供水时，喷灌机行走一定距离后

7、要移动软管,改接在下一个水栓上，因而自动化程度较低，但喷灌后不会留下边角。 第10页，共89页。第11页，共89页。移动式喷灌系统除水源外，动力机、水泵、干管、支管和喷头等都是可以移动的，因而可在一个灌溉季节里在不同地块轮流使用,提高了设备利用率，并可节省单位面积投资，但工作效率和自动化程度低。常用的类型中，有的是动力机和水泵装在手推车或手架上的轻、小型喷灌机，其喷头装在轻便三角架上，通过软管同水泵连接；有的是将水泵同喷头装在手扶拖拉机上的小型喷灌机，由手扶拖拉机的动力输出装置驱动水泵作业；有的是装在大、中型拖拉机上的双悬臂式喷灌机。移动式喷灌系统适用于灌溉次数较少的大田作物和小块地段。 此外

8、，在有条件的地区，还可发展自压喷灌。其优点是可以利用水的自然落差，不需动力机和水泵，设备简单，操作方便，使用成本低。 第12页，共89页。第13页，共89页。第14页，共89页。第15页，共89页。克里斯琴森均匀系数第16页，共89页。2.1.1喷灌条件下土壤水分空间分布特性1972年Hart模拟模型结果指出：随着灌水结束后历时的增加，土壤含水率在作物根区分布的均匀系数增大，12天后趋于稳定。喷洒水量在进入土壤后的再分布，使得水分在土壤中的分布均匀的多。1995Li和Kawano网格模拟结果表明：深层渗漏量随均匀系数的增大而减小，但当CU超过85%后，CU的增大对减少深层渗漏量作用不明显。19

9、97年他们进行的研究表明：灌溉水量在土壤中分布的均匀性在很大的程度上取决于初始土壤含水率分布的均匀性。1996年对火山灰和砂壤土实验研究表明：在灌水过程中，土壤含水率的均匀系数略有下降，但灌水结束后随着水分在土壤中的再分布的进行，土壤含水率的均匀系数增大。同时亦说明喷灌水量在土壤中的分布比其在地表的分布均匀得多，而且土壤含水率均匀系数主要取决于初始土壤含水率及其分布和灌水定额的大小。对不同喷灌均匀系数条件下的土壤含水率分析，其服从正太分布。第17页，共89页。2.1.1喷灌条件下土壤水分空间分布特性1990BenAsher和Ayars提出了根系交错系数的概念：Fu=100-fx(100-CU)

10、式中Fu 田间土壤含水率均匀系数, %;fx根系交错系数。fx的变化范围为0,1, 当根系完全搭接连成一体时, fx = 0, 此时Fu =100%, 也就是说田间土壤含水率均匀系数与喷灌均匀系数无关; 当根系彼此互不搭接时fx=1, 此时田间土壤含水率均匀系数与喷灌均匀系数相等。第18页，共89页。如果喷灌的目的是为形成均匀的土壤含水率分布，那么喷灌均匀系数的设计值可以比现行规范的要求值低些，以降低系统的投资和运行费用。；结论第19页，共89页。2.1.2喷灌均匀系数对作物产量的影响作物产量除了与耗水量有关外还与灌水均匀系数有关。如果在传统的作物需水量试验中增加灌水均匀系数这一因子, 试验处

11、理个数将会成数倍增加, 并且目前所使用的试验小区面积也要增大许多。鉴于上述原因, 喷灌均匀系数对作物产量影响的试验资料十分缺乏。为了减少试验工作量, 一些学者提出了模拟研究方法。Zaslavsky and Buras 利用水分生产函数的Taylor级数展开来研究灌水均匀性对产量的影响。 Varlev利用式 (23) 探讨了均匀系数与作物产量之间的相互关系和达到最优产量水平时的均匀系数和灌水量。Varlev 使用了入渗水深均匀系数, 但未对喷灌均匀系数与入渗水深均匀系数之间的关系进行研究 第20页，共89页。Seginer 假设矩形喷洒水量分布和线性水分生产函数, 研究了喷灌均匀系数对作物产量和

12、最优灌水量的影响。Warrick and Gardner 假设线性水分生产函数, 模拟了多种水量分布函数时灌水量的变差系数对作物产量的影响。 Warrick and Gardner 在模型中既考虑了灌水的不均匀性, 又考虑了土壤的空间变异性。他们用Monte Carlo方法导出了灌水与土壤空间变异的联合概率密度函数。假设喷洒水量服从直线分布和线性水分生产函数19, 文献20推导出如下模拟喷灌均匀系数对作物产量影响的模型Y=Ym1-CD（1p)第21页，共89页。第22页，共89页。式中Y作物产量; Ym与最大蒸腾量ETm对应的作物最大产量; HR要求灌水深度; HG实际平均灌水深度; Hmax

13、最大灌水深度;p非灌溉水量占ETm的比例;CD水分亏缺系数, 产量对水分亏缺的敏感系数第23页，共89页。利用上述模型对喷灌均匀系数对玉米产量的影响进行研究的结果表明, 灌水量一定时, 产量随CU的减小而降低。结论：第24页，共89页。前述关于喷灌均匀系数对作物产量影响的模拟模型都将线性水分生产函数作为各自模型推导的基础。随着非充分灌溉理论研究的深入, 许多研究表明, Jensen连乘模型能更好地描述作物不同生育阶段受旱对产量的影响, 因此, 文献Li建立了利用Jensen连乘水分生产函数模拟均匀系数对作物产量影响的模型 第25页，共89页。式中iJensen模型中的水分敏感指数; i水分敏感

14、指数累积值。上述模拟模型的共同不足之处在于都未考虑喷灌水量在土壤中再分布的影响。已有研究结果表明, 由于再分布, 喷灌水量在土壤中的分布比其在地表的分布 (承雨筒测试结果) 均匀得多。如何将水分再分布在模型中加以考虑是需要进一步研究的。第26页，共89页。均匀系数对产量的影响Stern and Bresler 进行了喷灌均匀系数对甜玉米 (sweet corn) 产量影响的试验。对灌水深度、土壤含水率、作物产量的空间结构的分析结果表明, 喷灌范围内的土壤含水率、作物产量的差异主要是由于灌水深度的不均匀性引起的。由于试验数据较少, 该研究未能就作物产量是取决于土壤含水率分布还是取决于灌水量在地面

15、上的分布作出回答, 因而, 也未能对喷灌均匀系数设计标准提供建议。 结果第27页，共89页。Mateos 等1997年进行了喷灌均匀系数对棉花产量影响的试验, 试验处理包括两个均匀系数水平 (均匀系数为 80 % 和52 %) 和两个灌水量水平 (生育期灌水量为 400 mm和260 mm)。结果指出, 均匀系数对棉花产量影响不显著。他们将产生这一结果的原因归结于产量与灌水量之间的非线性关系以及喷灌水量在土壤中的再分布。第28页，共89页。2.2喷灌条件下土壤水分空间分布特征2.2.1裸地条件下土壤含水率分布的均匀性2.1试验方法与设计（详见课本34页）2.2土壤水空间分布（详见课本35页）第

16、29页，共89页。不同土壤裸地和作物生长条件下喷灌水量在土壤中分布的试验结果表明，由于作物冠层截留对水分均匀程度的改善和喷灌水分在土壤中的再分布，喷灌条件下水分在土壤中分布的均匀性比其在地表的均匀性要好的多，即使喷灌均匀系数小于60%时，土壤水分的均匀系数仍可达到90%，因此如果喷管的目的是为了形成均匀的土壤水分，现行喷灌均匀系数设计标准（CU90%）可考虑适当降低。2.2.3结论第30页，共89页。第二章 喷灌条件下土壤水氮空间分布特性及其对作物产量的影响第31页，共89页。2.3喷灌条件下土壤氮素空间分布特征随着施肥量的增加，面源污染问题越来越严重。而氮肥的超量施用和灌溉制度不合理是引起硝

17、态氮淋失和面源污染的主要原因。因此，近年来有关优化灌溉和施肥技术参数、减轻面源污染的研究受到关注。影响硝态氮淋失的主要因素有喷灌均匀系数、灌溉制度、施肥制度、浇水量及其分布和土壤特性。第32页，共89页。通过一些实验，科学家们采用了水量平衡法和氮素质量平衡法，指出了施肥量是影响氮素淋失的主要因素。硝态氮淋失量随均匀系数的降低明显增加。但是，由于田间试验条件的差异，造成了模拟与试验研究结果之间的差异。因此，近年来对均匀系数对水氮淋失影响的研究呈增加趋势。本节的目的是利用田间试验，研究喷灌系数在较大范围内变化的土壤水、氮时空分布和水、氮淋失，为喷灌均匀系数设计标准的制定提供依据。第33页，共89页

18、。2.3.1试验设计与方法试验于2002-2003年冬小麦和夏玉米生育期内在中国农业科学院的站内进行的。冬小麦试验对于小麦在一定的季节时期给予一定的理会。喷灌施肥时，根据设计施肥量和灌水量，在蓄水箱内配置肥料溶液，然后进行喷洒。喷灌水量、施肥量以及氮素分布的均匀系数用克里斯琴林均匀系数CU表示。第34页，共89页。每次灌溉的日期、水量、均匀系数、生育期积水量灌溉均匀系数、平均均匀系数、累计施肥量及其均匀系数为与图2-6中。从图中可看出，东中西三个处理生育期平均灌溉系数分别为84%、79%和72%，三次施肥灌溉系数为85%、78%和71%。如图2-6：第35页，共89页。2.3.1.2夏玉米试验

19、夏玉米田间试验设计条件与冬小麦相同，土壤氮素空间分布也采用与冬小麦试验相同的方法。结果数据见图2-7：第36页，共89页。2.3.2土壤氮素在作物生育期内的变化图2-9绘出了三个均匀系数处理处理不同土壤层次NH4-N含量在生育期内的变化。如图2-9：第37页，共89页。从图中可看出来，三个均匀系数处理呈现出大致相同的变化趋势，0-20cm土层和0-40更为明显。例如，4月10日施肥灌溉后，东处理0-20土层NH4-N含量由3.6mg/kg增加到5.2mg/kg，20-40cm土层由3.5mg/kg增加到6.2mg/kg.从图中还可以看出来5月28日降雨后，土壤较深层次的NH4-N含量都有明显增

20、加。这一现象可能是由于优先流造成的。以下的图2-10还可以看出三个均匀系数处理不同土层NO3-N含量在冬冬小麦生育期内的变化。如图：第38页，共89页。第39页，共89页。由图可见，在土壤剖面上，一般20-60cm深度的硝酸氮含量最高，0-20cm最低。从以上，两幅图中可看出来，玉米生育期内NH4-N和NO3-N含量呈现出来与冬小麦大致相同的变化趋势，施肥灌溉后土壤氮素含量都有所增加，表层更为明显，尤其是第一次施肥灌溉（7月16日）后，NH4-N含量由冬小麦收获时的5mg/kg左右增加到10mg/kg以上。第40页，共89页。2.3.3土壤氮素分布特性科学家们还绘制出了冬小麦4月30日和5月2

21、5日测土壤NO3-N含量的空间分布。由以上的数据，可见NH4-N的分布一般比NO3-N的分布均匀。在糯玉米生育期内，土壤NO3-N含量的均匀系数一般大于NH4-N含量的均匀系数，东中西三个处理NO3-N的平均系数分别为66%、71%、70%，而NH4-N平均均匀系数分别为49%、61%和63%。与冬小麦相似，喷灌均匀系数对土壤氮素分布均匀性的影响不明显。由此可见，土壤中的分布均匀性不仅取决于喷灌灌水和施肥均匀，而且与土壤初始初步等因素有关。第41页，共89页。图为NO3-N和NH4-N在糯玉米生育期的变化第42页，共89页。对于更多的数据，详情与参考材料。对于高均匀系数的东处理来说，土壤硝态氮

22、的呈现出随施肥灌溉深度增加而增大的趋势，但相关系数仅为0.1，其他两个均匀系数表现出施肥灌溉深度对硝态氮含量影响不明显。这从里一个角度说明，土壤中的硝态氮分布均匀性不仅取决于喷灌灌水和施肥均匀，而且与土壤初始初步等其他因素有关。第43页，共89页。2.3.4结论利用田间试验研究了小麦和玉米喷灌施肥条件下均匀系数对土壤水氮淋失和时空分布的影响。通过对作物的测试发现，土壤NO3-N和NH4-N随时间和空间的分布表现出很强的变化范特征，冬小麦在生育期内NH4和NO3含量均匀系数变化范围为23%-97%，变差系数的变化范围分别为0.04-1.06和0.04-1.00；糯玉米生育期内NH4和NO3含量均

23、匀系数变化范围分别为4%-95%和39%-96%，变差系数的变化范围分别为0.14-1.85和0.06-0.95。第44页，共89页。方法：达西定律和ROSETTA估算硝态氮是利用实测的土壤硝态氮含量与土壤含水率换算得到2.4 喷灌均匀系数对水氮淋失的影响2.4.1 深层渗漏量对水氮淋失量的估算方法第45页，共89页。2.4.2喷灌均匀系数对深层渗漏和硝态氮淋失影响图像分析第46页，共89页。第47页，共89页。通过对冬小麦的实验可知：均与系数对深层渗透量的影响不明显。结论第48页，共89页。糯玉米的实验第49页，共89页。第50页，共89页。夏玉米的研究发现：似可得出均匀系数对深层渗漏和硝态

24、氮淋失不明显的结论。此外水氮淋失还受空间变异和优先流的影响。结果第51页，共89页。由于受外界影响，冬小麦深层渗透量不大；而夏玉米生育期处于降雨阶段，大多数时间有深层渗漏发生。喷灌均匀系数对深层渗漏和氮素淋失有一定影响，但也表现较强的不确定性。结论第52页，共89页。1冬小麦氮素吸收剂产量对喷灌施肥均匀性的影响实验设计与方法喷灌施肥均匀性对氮素吸收和产量分布的影响施肥量对氮素吸收和产量的影响2.5喷灌均匀系数对作物生长和产量的影响第53页，共89页。喷灌均匀系数对作物生长和产量的影响2玉米氮素吸收剂产量对喷灌施肥均匀性的响应3喷灌均匀系数对冬小麦产量的影响第54页，共89页。喷灌均匀系数对作物

25、生长和产量的影响实验设计与方法见P5759页。喷灌施肥均匀性对氮素吸收和产量分布的影响图2-20 和图2-21对比20022003年度实验不同均匀系数处理的生理期灌水深度 生育期是非灌溉深度 地上部分干物质 植株全氮含量 氮数吸收量和产量的空间分布。对高均匀系数（东）处理来说，氮素吸收量 产量与灌水深度和施肥灌溉深度在空间上不相关。第55页，共89页。喷灌均匀系数对作物生长和产量的影响对中（中） 地均匀系数（西）处理而言，处理中心区域较小的灌水和施肥灌溉深度，致使氮素吸收量在这一区域也较小，对地均匀系数（西）处理尤为明显，但是产量与灌水和施肥灌溉深度在空间上不存在一致性。为了更清楚地说明喷灌均

26、匀性对氮素吸收和产量的影响，图2-22和图2-23分别绘出了20022003年冬小麦氮素吸收量 产量与施肥灌溉深度之间的关系。见P6162页。第56页，共89页。施肥量对氮素吸收和产量的影响20032004年度不同时胆量处理的秸秆全氮含量 地上部分干物质 氮素吸收量和产量的均值 均匀系数及变差系数（见下图2）。对比表1和表2可以看得出：1三个处理的地上部分干物质 氮素吸收量和产量的空间分布都很均匀（CU一般在90%以上），且他们的均匀程度均优于生育期灌水深度和施肥灌溉深度，这一结果证明了20022003年度实验得出的喷灌施肥灌溉均匀性对氮素吸收和产量影响不明显的结论第57页，共89页。2不同施

27、肥量处理的地上部分干物质差异不明显，但由于秸秆全氮含量随施肥量的增加明显增加，氮素吸收量随氮量的增加呈现出明显的增加趋势。3冬小麦产量没有表现出随施肥量增加持续增加的趋势。第58页，共89页。 分析不同施肥量处理的氮素吸收量可知，氮素吸收量的增加院校与施肥量的增加。施加的氮素一部分可能通过挥发损失掉，担任有相当大部分或残留在土壤中或被淋失知根系层以下，对地下水污染构成潜在威胁。第59页，共89页。2玉米氮素吸收剂产量对喷灌施肥均匀性的响应通过实验研究喷灌施肥灌溉均匀对糯玉米产量和但素吸收影响的实验。（实验设置高 中 低三个喷灌均匀系数处理分别对应东 中 西处理。第60页，共89页。糯玉米生育期

28、喷灌均匀系数与产量均匀系数对比处理喷灌均匀系数CU(%)平均产量t/h产量均匀系数(%)产量变差系数Cv各次平均累计灌水量东处理中处理西处理82766983826913.9413.5512.459084940.120.210.08第61页，共89页。3喷灌均匀系数对冬小麦产量的影响19981999年 19992000年度和20022003年在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所气象试验站进行了喷灌均匀系数对冬小麦产量影响的田间试验，19981999年的小麦实验设计与方法分别在本章2.2.2.1和2.3.1.1小节进行了介绍。19992000年的冬小麦实验也在同一地点进行。第62页，共89页

29、。1999-2000年度冬小麦生育期内的灌水日期 灌水量及喷灌均匀系数（冠层上部）东处理中处理西处理灌水日期灌水量CU（%）灌水日期灌水量CU（%）灌水日期灌水量CU（%）3月30日38.1883月30日35.8763月30日34.2594月13日31.7714月13日31.6764月13日44654月28日52.8824月28日47.1744月27日45.6605月11日48.5885月11日44.7675月12日46695月30日56.3815月30日45.1705月26日42.657合计227.482*合计204.372*合计212.462*注：*生育期內噴灌均勻係數平均值第63页，共8

30、9页。结论（1）均匀系数对冬小麦秸秆全氮含量 氮素吸收和产量的均值及分布均匀程度的影响均不明显，因此对类似于冬小麦这样的根系较深作物，在华北平原地区（生育期内有100120mm的天然降雨）目前我国采用的喷灌均匀系数设计标准（CU75%）是足够高的，在喷灌作物经济价值较低时，可考虑适当降低。第64页，共89页。（2）当喷灌施肥量在0180h范围内变化时，施肥量对冬小麦产量无明显影响，而秸秆全氮含量 氮素吸收量均随施肥量增加而增加；氮素吸收量的增加量明显小于施肥量的增加，因此过大的施氮量可能致使土壤残留氮量增加或部分氮淋失到根层以下，成为影响氮素淋失的重要因素。第65页，共89页。影响作物产量的因

31、素非常复杂，土壤固有的性质和灌水特性是影响产量的重要因子。及时气候条件 耕作措施 灌溉与施肥状况完全一致，同一地块不同位置的常量仍存在差异。1m土层（作物根系活动层）在陆地水泉中水转化最活跃，对人类生产活动影响最大，这一层次土壤水分状况对作物产量具有重要影响。2.6土壤及喷灌不均匀性对作物产量的影响第66页，共89页。目的：利用田间试验，研究喷灌和土壤特性的变异对干旱的区早春小麦产量的影响，评价灌水与土壤特性的空间变异对作物产量影响的相对性，为干旱地区喷灌均匀系数设计标准的确定提供建议。2.6土壤及喷灌不均匀性对作物产量的影响第67页，共89页。作物产量与土壤及灌水量之间的关系（Warrick

32、和Gardner，1983）：P67（2-17）2.6土壤及喷灌不均匀性对作物产量的影响第68页，共89页。土壤及喷灌不均匀性对作物常量的影响实验设计与方法土壤持水能力的空间变异土壤颗粒组成的空间变异喷灌水量及土壤特异性空间变异对作物产量的影响结论第69页，共89页。实验设计与方法试验布局喷灌水量分布及土壤含水率的测定灌溉设计土壤物理指标空间变异的测定第70页，共89页。土壤持水能力的空间变异从表2-24可以看出；16080cm层次内土壤质地 结构的变化最大2土壤含水率变化的这一特点对田间土壤含水率取样十分有利3试验田块土壤特性的变异性较大4西处理的土壤含水率离散程度最大，中处理次之，东处理最

33、小5东 中 西3个处理的1m土层储水量平均值为139 180mm和197mm。第71页，共89页。土壤颗粒组成的空间变异试验田块6080cm土层颗粒组成的统计特征值汇于表2-26.从表中可以看出，西处理的黏粒（粒径小于0.002mm）含量最高，中处理次之，东处理最低；沙粒（20.02mm）含量则相反，西处理最低，东处理最高。对比表2-24和表2-26还可以发现，土壤细颗粒（粒径0.002mm）含量离散程度较大的处理，田间持水量的离散程度也较大。第72页，共89页。喷灌水量及土壤特异性空间变异对作物产量的影响P7274页的实验表明，土壤特性（有效水量）和灌水量离散程度的增大，都会导致产量离散程度

34、的增大。对比式CVAW和CVl的系数可见， CVAW的系数是CVl系数的2.6倍，这说明产量分布的不均匀性主要是由于土壤有效水量的空间变异引起的。第73页，共89页。结论1田间持水量 春小麦生育期累计灌水量可用正态分布和对数正态分布来描述；粒径小于0.02mm颗粒百分数服从对数正态分布。2田间持水量随土壤系颗粒（粒径小于0.02mm）含量增加而增大；当细颗粒含量离散程度较大时，田间持水量的离散程度也较大。第74页，共89页。结论3喷灌均匀系数和有效水量（田间持水量-凋萎含水量）的离散程度对作物产量及其分布均有影响，氮对所试验地块而言，有效水量离散程度的影响更明显。4由于干旱地区作物生育期降水量

35、明显小于湿润和半湿润地区，降低难以弥补灌水不均匀对产量的负面影响，因此干旱地区喷灌均匀系数设计标准应比湿润和半湿润地区高。第75页，共89页。灌溉设计当1m土层土壤水分消耗值田间持水量的70%75%是既进行灌溉，灌水上限为田间持水量，每次灌水定额根据作物生育阶段调整，一般控制在4060mm。平均喷灌强度约为12mm/h，灌水过程中未发现地面径流。春小麦生育期内共灌水11次，各次灌水的日期 灌水量和喷灌均匀系数列于表2-23，灌溉季节内的平均喷灌均匀系数CU平均（各次灌水CU的算术平均）和累计灌水量均匀系数CU累计也列入表中。小麦生育期内大于5mm的有效降雨2次，共17.2mm。第76页，共89页。2.7基于称重式蒸渗仪的喷灌作物系数估算方法第77页，共89页。作物系数是指不同发育期中需水量与可能蒸散量之比值 作物系数放映了实际作物与参照作物之间的差异第78页，共89页。 实验设计与方法实验目的：特定作物的需水量依赖于作物系数，得出作物的需水规律第79页，共89页。实验地的基本情况实验地点：试验站内进行，属于