[发明专利]一种冬小麦按需补灌节水高产方法

摘要

本发明涉及一种冬小麦按需补灌节水高产方法；是根据冬小麦不同生育时期的生长特点和对水分的需求，设置保苗水、促壮水、稳产水和增产水四次补灌水；本发明将便携式仪器田间测定技术与常规测定方法相结合，并以便携式仪器田间测定技术为主获取土壤水分信息，且仅需采集冬小麦播种当日地表下0‑20、20‑40、40‑60、60‑80和80‑100cm土层土壤含水量及冬小麦各生育阶段的降水量，即可确定冬小麦各关键生育时期的需补灌水量。方法简单，易于操作。

主权项

1.一种冬小麦按需补灌节水高产方法，其特征在于是根据冬小麦不同生育时期的生长特点和对水分的需求，设置保苗水、促壮水、稳产水和增产水四次补灌水；四次补灌水的具体实施时间、所需补灌水量和补灌方法如下：1）于冬小麦种植田间安装雨量数据采集及远程传输系统，用于获取冬小麦生育期内的降水量数据；所述的雨量数据采集及远程传输系统包括雨量数据采集器、无线收发器和GPRS网络通讯终端设备；所述的无线收发器安装在雨量数据采集器上，并通过GPRS无线网络将采集的数据传输至GPRS网络通讯终端设备；雨量数据的采集每5000‑10000亩农田设置一个测定点；2）利用人工采集土样并用常规方法测定土壤容重和持水量，包括：（1）冬小麦播种当日播种田间地表下0‑20cm、20‑40cm、40‑60cm、60‑80cm、80‑100cm土层土壤容重，依次为ρb_0‑20、ρb_20‑40、ρb_40‑60、ρb_60‑80、ρb_80‑100；（2）冬小麦播种当日播种田间地表下0‑20 cm土层的持水量，用FC_0‑20表示；常年种植冬小麦的地块，以上各土层土壤容重和持水量的测定每3‑5年进行一次；3）于冬小麦播种当日，利用便携式土壤水分测定仪采集播种田间地表下0‑20cm、20‑40cm、40‑60cm、60‑80cm、80‑100cm土层土壤体积含水量，依次用θ_v‑0‑20、θ_v‑20‑40、θ_v‑40‑60、θ_v‑60‑80、θ_v‑80‑100表示；4）便携式土壤水分测定仪测定数据的换算；用公式（1）将便携式土壤水分测定仪测得的冬小麦播种当日地表下0‑20cm、20‑40cm、40‑60cm、60‑80cm、80‑100cm土层的土壤体积含水量换算为土壤质量含水量：θ_cm‑i‑j =θ_v‑i‑j /ρb_i‑j                         （1）所述的公式（1）中，θ_cm‑i‑j为换算得到的冬小麦播种当日地表下i–j cm土层的土壤质量含水量，单位为%，θ_v‑i‑j为冬小麦播种当日地表下i–j cm土层的土壤体积含水量，单位为%；ρb_i‑j为地表下i–j cm土层的土壤容重，单位为g cm^‑3；θ_v‑0‑20、θ_v‑20‑40、θ_v‑40‑60、θ_v‑60‑80和θ_v‑80‑100经换算后分别得到地表下0‑20cm、20‑40cm、40‑60cm、60‑80cm、80‑100cm土层的θ_cm‑0‑20、θ_cm‑20‑40、θ_cm‑40‑60、θ_cm‑60‑80和θ_{cm‑80‑100}；5）用公式（2）分别计算出冬小麦播种当日地表下0‑20、20‑40、40‑60、60‑80和80‑100cm土层的土壤蓄水量：S_i‑j=0.1×H×ρb_i‑j×θ_cm‑i‑j                   （2）所述的公式（2）中，S_i‑j为冬小麦播种当日地表下i–j cm土层的土壤蓄水量，单位为mm；H为地表下i–j cm土层的厚度，单位为cm；ρb_i‑j为地表下i–j cm土层的土壤容重，单位为g cm^‑3；θ_cm‑i‑j为地表下i–j cm土层的土壤质量含水量，单位为%；由公式（2）计算得到的地表下0‑20、20‑40、40‑60、60‑80和80‑100cm土层的土壤蓄水量分别为S_0‑20、S_20‑40、S_40‑60、S_60‑80和S_80‑100；6）用公式（3）计算出冬小麦播种当日地表下0‑20 cm土层的土壤相对含水量：θ_r‑0‑20=θ_cm‑0‑20×100 / FC_0‑20                   （3）所述的公式（3）中θ_r‑0‑20为冬小麦播种当日地表下0‑20 cm土层的土壤相对含水量，单位为%；θ_cm‑0‑20为上述步骤4）换算得到的地表下0‑20 cm土层的土壤质量含水量；FC_0‑20为上述步骤2）人工采样并用常规方法测定的地表下0‑20 cm土层的持水量；7）依据冬小麦播种当日的θ_r‑0‑20数值的大小，判断是否需要在冬小麦播种后补灌保苗水；当冬小麦播种当日的θ_r‑0‑20值大于60%时无需补灌，小于等于60%时，则用公式（4）计算保苗水补灌量：I_s=0.4901θ_cm‑0‑20²‑16.412θ_cm‑0‑20+173.29          （4）所述的公式（4）中I_s为保苗水补灌量，单位为mm；θ_cm‑0‑20为冬小麦播种当日地表下0‑20 cm土层的土壤质量含水量，单位为%；保苗水补灌量最多不超过60 mm；8）使用雨量数据采集器获取的冬小麦播种至越冬期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量P_ps；9）将上述步骤5）计算得到的S_0‑20和S_20‑40相加得到地表下0‑40 cm土层土壤蓄水量S_0‑40；10）用公式（5）计算出冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量：W_ps=S_0‑40+ I_s +P_ps                             （5）所述的公式（5）中W_ps为冬小麦播种至越冬期间的根层主效供水量，单位为mm；S_0‑40为冬小麦播种当日地表下0‑40 cm土层土壤蓄水量，单位为mm；I_s为保苗水补灌量，单位为mm；P_ps为播种至越冬期间的总降水量，单位为mm；11）于冬小麦越冬期，依据W_ps数值的大小，判断是否需要补灌促壮水；当W_ps值大于等于150 mm，或虽低于150 mm但二者的差值小于5 mm时，无需补灌；当W_ps值低于150 mm，且二者的差值大于等于5 mm时，则用公式（6）计算促壮水补灌量：I_ps=150‑W_ps                                                   （6）所述的公式（6）中I_ps为促壮水补灌量，单位为mm；促壮水补灌量最多不超过60 mm；12）使用雨量数据采集器获取的冬小麦播种至拔节期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量P_y1；13）用公式（7）计算冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量：W_y1=S_0‑40+ P_y1                              （7）所述的公式（7）中W_y1为冬小麦播种至拔节期间的自然主效供水量，单位为mm；S_0‑40为冬小麦播种当日地表下0‑40 cm土层土壤蓄水量，单位为mm；P_y1为播种至拔节期间的总降水量，单位为mm；14）于冬小麦拔节期计算稳产水补灌量；如果保苗水和促壮水补灌量均为0 mm，则用公式（8）计算稳产水补灌量：I_y1=‑0.6829 W_y1+173.17                       （8）所述的公式（8）中I_y1为稳产水补灌量，单位为mm；如果保苗水补灌量或促壮水补灌量大于0 mm，则先用公式（9）计算出播种至拔节期所需的总补灌水量：I_ty1=‑0.534 W_y1+178.09                        （9）所述的公式（9）中I_ty1为播种至拔节期所需的总补灌水量，单位为mm；再用公式（10）计算稳产水补灌量：I_y1= I_ty1‑I_s‑ I_ps                                （10）所述的公式（10）中I_y1、I_s和 I_ps分别为稳产水、保苗水和促壮水补灌量，单位为mm；15）使用雨量数据采集器获取的冬小麦播种至子粒形成期期间的降水量数据，计算出该期间的总降水量P_y2；16）利用上述步骤5）计算得到的S_0‑20、S_20‑40、S_40‑60、S_60‑80和S_80‑100，通过加和计算出0‑100 cm土层土壤蓄水量S_0‑100；17）用公式（11）计算冬小麦播种至子粒形成期期间的自然主效供水量：W_y2=0.7 S_0‑100+0.3 P_y2                          （11）所述的公式（11）中W_y2为冬小麦播种至子粒形成期期间的自然主效供水量，单位为mm；S_0‑100为冬小麦播种当日地表下0‑100 cm土层土壤蓄水量，单位为mm；P_y2为播种至子粒形成期期间的总降水量，单位为mm；18）于冬小麦子粒形成期计算增产水补灌量；首先用公式（12）计算出冬小麦播种至子粒形成期期间所需的总补灌水量：I_ty2=‑1.2039 W_y2+382.42                         （12）所述的公式（12）中I_ty2为冬小麦播种至子粒形成期期间所需的总补灌水量，单位为mm；再用公式（13）计算增产水补灌量：I_y2= I_ty2‑I_s‑ I_ps‑I_y1                                （13）所述的公式（13）中I_y2、I_s、I_ps和I_y1分别为增产水、保苗水、促壮水和稳产水补灌量，单位为mm；增产水补灌量最多不超过60 mm。