马铃薯植株高度对FAO—56修正作物系数和实测作物系数的响应差别

陈秋帆　代兴梅　陈劲松　范鑫　颜雄　彭尔瑞

摘要：为研究计算作物系数寻找到简单便捷方法，通过便于测量及具有地域差异性的植株高度来计算作物系数经验公式研究提供一定基础；同时为云南地区马铃薯植株精准灌溉制度提供研究基础及其参考。通过滴灌条件下大田种植马铃薯试验研究方法，试验数据拟合植株高度与FAO-56修正K值、实测K值的模型，分别为四次多项式和三次多项式，马铃薯植株高度与实测作物系数多项式更简单且拟合度更高；分析马铃薯植株高度变化速率最快时期分别与FAO-56修正K值和实测k值最大时期相差天数，为3 d。得出：（1）在今后研究简单作物计算中，植株高度是一个主导因变量，它能解决FAO-56 K值的地域差异性，用植株高度计算K值将会更接近实测K值及其计算式会更简单，为简单方法提供依据。（2）通过FAO-56修正K值研究马铃薯作物需水及其灌溉制度，在灌溉时间上，通过FAO-56计算出来确定的灌溉时间，尤其是在马铃薯需水关键期，应提前3 d进行灌溉。

关键词：马铃薯；植株高度；作物系数；大田种植

中图分类号： S131+.1；S532.07 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0128-03

近年来，越来越多的地区出现气候干旱，气候干旱的同时也就带来了作物干旱，影响作物干旱的因素多种多样，涉及气候、水资源与水文、作物本身特性、耕作技术、土壤状况等，作物本身特性作为影响作物干旱的一个重要因素，包括株高、茎粗、主茎数、叶面积等。作物系数K是涉及气象、土壤、植株本身的一个综合系数，是实际蒸散量和参照蒸散量的比值，作物系数在作物全生育期具有相对稳定性，但随着作物本身与外界条件的不同在不断变化，同时，作物系数具有地域差异性。它综合反映各种环境因素和作物对蒸散发的影响，包括空气动力学阻力、表面阻力、作物品种、作物长势、栽培技术等[1]，某一地区农田蒸散量的确定，作物系数有非常重要的作用。Doorenbose重点强调对某一地区农田蒸散量的确定，作物系数有非常重要的作用[2]。Allen等建议采用当地气象资料和蒸渗仪计算作物系数[3]。目前，对玉米、小麦、棉花作物系数研究报道较多，而建立作物系数与植株高度的模型研究较少，本研究将建立FAO-56作物系数、实测作物系数与植株高度模型。为马铃薯作物系数计算找到一个简单便捷方法。研究马铃薯植株高度变化速率最快时期分别与FAO-56修正K值和实测K值最大时期相差天数，对马铃薯作物灌溉制度具有重要影响意义，并有助于解决气候干旱而带来的马铃薯作物干旱问题，为马铃薯新型高效节水灌溉提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于昆明市云南农业大学试验田进行，试验地位于102°74′E、25°13′N，海拔1 910 m，年平均气温17 ℃，年降水量为 1 035 mm，土壤为壤土，土壤分布均匀，土壤容重为1.47 g/m3，田间持水率为30.2%，凋萎系数为10.5%，田间排水条件较好，在遇到暴雨时能及时排除。试验地设有水池、压力补偿式滴灌管、水表、闸阀等灌溉设施，并在试验地2 m高合适位置安装Vantage Pro 2 全自动电子气象站，准确及时测量种植地的降雨、温度、零点温度、风速、太阳辐射等多项气象情况。

1.2 试验设计

供试品种青薯9号，为云南农业大学薯类研究所引进的栽培品种，于2013年4月1日播种，采用大垄双行种植，垄宽80 cm、行距40 cm、株距30 cm，每大垄种植马铃薯20株，滴灌管铺设于大垄中间，每次灌溉时间为5～6 h，2013年7月28日收获马铃薯，共灌水14次，每隔3 d灌水1次。从6月5日至马铃薯成熟收获，由于降雨充足，马铃薯不需要灌水。采用土壤水分测量仪测量土壤含水率，3 d/次，测量方法为每个大垄设立8个测点[4]，分别位于大垄中间和大垄两边植株土壤，降雨或灌溉的情况下，对土壤含水率进行加测。同时对马铃薯的生长状况进行测量，每隔6 d测量1次株高。

2 结果与分析

2.1 实测作物系数和FAO-56作物系数计算及修正

马铃薯生长期试验地气象资料见表1，通过1998年修正的FAO Penman-Monteith公式[5]计算参照作物需水量，通过水量平衡公式[6]由实测有效降雨量、土壤含水量、土壤计划储水量、地下水补给量计算马铃薯实际需水量，计算结果见表2。FAO-56推荐作物系数利用单作物系数法[7]进行修正，通过目前利用公式K=ET/ET0计算实测作物系数（表3）。

2.2 马铃薯植株高度对作物系数K值响应

2.2.1 马铃薯植株高度对FAO-56推荐修正作物系数K值响应 FAO-56推荐修正作物系数与植株高度关系见图1，在马铃薯生长前期，植株高度变化小，但作物系数变化趋势很大；在作物生长中期，植株高度变化趋势很大，但作物系数变化很小；在马铃薯生长末期，植株高度趋于稳定，而作物系数呈现下降趋势。当马铃薯植株高度为h=69 cm，作物系数k值最大，为1.12。通过多项式建立马铃薯FAO-56作物系数与植株高度的关系，当用三次多项式模拟时，会出现曲线不连续，所以用四次多项式模拟得关系式：

四次多项式中：y是马铃薯FAO-56推荐修正作物系数，x是马铃薯植株高度，回归系数为0.667 8。

从图2、图3可以看出，马铃薯FAO-56推荐修正作物系数的总体变化趋势的斜率kK56=-2.946 11×10-4，马铃薯植株高度变化的斜率kh=-0.033 54，Kh>kk，马铃薯植株高度的变化速率明显大于作物系数的变化速率。根据图2，当天数=77 d时，dKdt=0，FAO-56推荐修正作物系数达到最高峰，而根据图3当天数=87 d时，dKdt=0。这个时期作物植株高度在马铃薯整个生育期生长最快，植株高度变化速率最大，作物的植株生长高度最快时期和FAO-56推荐修正作物系数最大的时期相差10 d。

3 结论与讨论

通过试验结果与分析，发现马铃薯植株高度对2个作物系数响应存在较大差别，在回归系数差别不大的情况下，通过作物高度和作物系数模型拟合出来的作物系数更接近实测作物系数，计算式较作物高度计算FAO-56推荐修正作物系数值更为简单。在今后作物系数简便计算研究中，应把植株高度作为一个主导因变量考虑，作物植株高度较容易测量，而且有地域差异性，解决了作物系数地域差异性，计算结果更接近各个地区实际情况，为通过植株高度计算作物系数通用公式研究提供了一定依据。

马铃薯实测作物系数对植株高度变化最快时期间隔天数响应为10 d，FAO-56推荐修正作物系数与植株高度增长最快的时期间隔天数响应为7 d，相差3 d，虽然FAO-56推荐作物系数是经过修正的，但是与实际还是存在差别，对于马铃薯需水关键期，现蕾期和块茎膨大期是很关键的，尤其是现蕾期，时间只有7 d左右，是马铃薯植株变化最快时期，也是马铃薯需水关键时期，作物系数影响作物灌溉制度[8-9]。经研究发现，目前，在云南地区，马铃薯需水关键期灌溉时间应以FAO-56推荐修正作物系数确定的灌溉时间及其灌溉制度提前3 d进行，以保证马铃薯正常生长，为马铃薯精准灌溉提供技术支持。

在今后继续研究作物系数简单或者经验公式计算时，应把植株高度作为一个主要因变量考虑，计算结果更与实测作物系数接近，并且计算式可能更为简单。目前，云南地区马铃薯灌溉制度中，马铃薯灌溉时间应比FAO-56推荐修正作物系数和其他因素确定的灌溉时间提前3 d，保证马铃薯正常生长。有关马铃薯作物系数还有待进一步深入研究。

参考文献：

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[2]Doorenbose J，Pruitt W. Guidenlines for predicting crop water requirements[R]. Rome：Food and Agriculture Organization，Unitend Nations，1977.

[3]Allen R. Using the FAO-56 dual crop coefficient method over an irrigated region as part of an evapotranspiration interconparison study[J]. J Hydrol，2000，299：27-41.

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