在滴灌條件下,大家都知道,適宜的灌溉量是要達(dá)到土壤的田間持水量。在這個(gè)前提下,灌水量多少取決于灌溉前土壤含水量與田間持水量之間的差值,以及作物此期的根系深度。一般對(duì)淺根系作物,根系深度40cm,則濕潤(rùn)鋒應(yīng)該達(dá)到45cm-50cm,直根系作物,根系深度可達(dá)到40-60cm,則濕潤(rùn)鋒應(yīng)該達(dá)到70-80cm。然而在這些前提條件下,多大的灌溉量可以實(shí)現(xiàn)灌溉目標(biāo)呢?本文就回答問題。
1. 土壤的田間持水量(FWC, Field Water Capacity)
土壤的田間持水量是毛管懸著水的最大值.它是一個(gè)理想值,不是一個(gè)定值。對(duì)于質(zhì)地變異大的沖積-洪積母質(zhì),變異更大。它主要受土壤質(zhì)地影響,還受土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。
FWC是可以測(cè)量的。本文不討論測(cè)量的方法,只指出各種質(zhì)地的FWC大概范圍,它是質(zhì)量含水量(%)。如果換算成容積含水量,需要乘上相應(yīng)土壤的容重。
還要注意土壤的FWC一般表層小于底層土,差值可達(dá)到1%。因此,如果保守估計(jì),則可以在表1 的基礎(chǔ)上加上0.5%-1%的含水量。
2. 作物萎蔫系數(shù)
作物的萎蔫系數(shù)是土壤含水量下降到植物根系吸收不到水分,葉片發(fā)生萎蔫時(shí)的土壤含水量。顯然,萎蔫系數(shù)是決定作物灌溉的下限。由于作物耐旱性有差異,土壤質(zhì)地不同則水分的有效性不同,因此,作物萎蔫系數(shù)也不是一個(gè)恒值。通常作物達(dá)到萎蔫系數(shù)進(jìn)行灌溉是過于干旱了,因此這里只作為一個(gè)概念提供給讀者。
3. 土壤的容重
土壤的容重是單位體積干燥土壤的質(zhì)量與體積的比值。一般粘土容重最小,沙土容重最大。再計(jì)算灌溉量時(shí)由于需要確定單位土壤(如1畝)土壤大大一定深度的重量,因此,需要知道土壤的容重.
4. 田間灌溉量確定方法
4.1 既定深度灌溉量計(jì)算
假定待決策的作物土壤是壤土,作為保守的估計(jì),確定其田間持水量為26%,容重為1.25 t/m3。
再假定待土壤含水量達(dá)到FWC的75%即開始補(bǔ)充灌溉(這是大多數(shù)作物灌溉的常見標(biāo)準(zhǔn)),即田間含水量差值為26%×(100%-75%)=6.5%.如果測(cè)定了土壤的含水量,則以測(cè)定值為準(zhǔn),計(jì)算方法是土壤含水量差值=FWC-含水量實(shí)測(cè)值。
假定灌溉作物是棉花,生育期是初花期,此期根系基本達(dá)到最大深度,需要灌溉深度0.7m,則此期的:
全田充分灌溉需要的灌溉量(以畝計(jì))=666.7m2×0.7m×1.25×6.5%=37.9m3/畝。
考慮到滴灌是局部灌溉(并非全部土體都達(dá)到FWC),此期根系發(fā)育充分,需要濕潤(rùn)的土壤體積較大,取系數(shù)0.80,則需要的灌溉量=37.9×0.80=30.3 m3/畝。
這就是我們通常給農(nóng)民授課時(shí)要求滴灌棉花單次灌溉量介于30-35m3/畝的依據(jù)。
4.2 既定灌溉量能夠達(dá)到的土壤深度
設(shè)灌溉量為Irr,濕潤(rùn)深度為H,F(xiàn)WC與土壤含水量差值為δW,則
666.7×H×1.25×δW=Irr
變換一下 H=Irr /(1.25×666.7×δW)
用與3.1相同的條件,δW=6.5%,設(shè)Irr = 30m3/畝,則
H=30/(666.7×1.25×6.5%)=0.554m,即濕潤(rùn)深度是55.4cm。
由于滴灌是非充分(局部)灌溉,因此,實(shí)際濕潤(rùn)深度高于計(jì)算值。采用相同的系數(shù)0.80(即假定全天80%達(dá)到FWC,而其他部位是“沒有吸水的”—可見這個(gè)假設(shè)是相當(dāng)武斷的。如果采用水力學(xué)方程是可以模擬這個(gè)K值的。但是作為實(shí)用的方法,0.80的“精確度”已經(jīng)夠用了),則實(shí)際的濕潤(rùn)深度為:
0.554/0.80=0.692m,即69.2cm。