一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法

摘要

本发明涉及一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法，属于农业种植技术领域，该方法通过测墒、常年蒸散量和降水量相结合来实现拔节期一次灌水的精确控制，以实际土壤储水量导致的拔节期重度缺水的日期为灌水日期，将扬花期中度缺水作为灌水量的计算参考，结合灌溉日的土壤实际储水量、该阶段的蒸散量和降水量来计算精确的灌溉水量，使得小麦生长周期只需一次灌水，大大节省了劳动量，并且小麦能够实现深扎根、早收和高产，为雨季腾出土壤库存，为下一季玉米争取更多的光热，最终有利于周年高产的实现。

说明书

技术领域

本发明属于冬小麦栽培技术领域，具体涉及一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法。

背景技术

小麦起源于干燥少雨的黑海南岸地区，经过长期训化，成为河北平原重要的生态作物和口粮作物，为满足当地的口粮安全，在足水高产栽培条件下，小麦产量可达600kg/亩以上。河北平原属东部季风型农业气候大区北方旱作亚区，由于受气候影响，该区的降水量与冬小麦需水量吻合度极差，旱作雨养条件下籽粒产量和水分生产潜力均很低，河北低平原冬小麦生长季节多年平均降水量109mm，由土壤提供约70mm，差额需要灌溉满足，在降雨不足又无地表水补给的河北平原区，灌溉只能抽取深层地下水，河北平原区长期抽取地下水形成了世界上最大的地下水漏斗区，小麦生产对水分的需求与水资源短缺形成了尖锐的矛盾，不能够维持小麦的可持续发展，另外，生产上盲目增施化肥，导致土壤速效养分(特别是N)不能充分利用，造成养分淋溶、水体污染。

通过春灌一水实现冬小麦节水稳产是当前河北平原地区冬小麦生产的研究热点。冬小麦不同生育时期对水分的敏感系数不同，以拔节期最高。冬小麦属于深根系作物，根系形成时期，适当水分胁迫(即水分短缺)可促进根系下扎，待根系定型后的生育后期适度水分胁迫有助于提高其对深层土壤水肥的吸收，且不会造成明显减产，同时可在雨季来临前腾出土壤蓄水库容，提高周年雨水分利用效率；优化春一水管理，在减少灌水量的条件下，适度降低小麦产量，实现稳产节水，这对实现本地区农业可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法，该方法中为冬小麦实现整个生长期进行一次灌水提供了灌溉日期的精准计算方法，保证冬小麦稳产情况下最大限度的节约灌溉水。

本发明的具体技术方案是：

一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法，该生产方法依次包括整地、冬小麦播种、播后镇压以及灌溉水、肥料以及病虫草害管理，关键点是，所述的灌溉水管理为拔节期灌水一次，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

公式①中，△W为测量日期至拔节期重度缺水情况下的土壤阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γ_i为第i层土壤干容重，H_i-第i层土壤厚度，θ_i1和θ_i2分别为第i层土壤测量日期和拔节期重度缺水情况下的含水量并且以占干土重的百分数计算；

然后，将土壤阶段耗水量带入如下公式：

△Etc＝△W+P②

公式②中，△Etc为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段蒸散量，P为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段降水量，△Etc、P均通过常年实际数值的平均值表格查询获得；查表时，满足公式②时的日期即为拔节期一次灌溉日期。

所述的拔节期灌水的灌水量根据下述公式进行计算：

公式③中，△W₁为拔节期灌水日期至扬花期中度缺水情况下的土壤阶段耗水量，θ_i3是拔节期灌水日期的土壤含水量，θ_i4是扬花期中度缺水时的土壤含水量；

I＝△Etc₁-△W₁-P₁④

公式④中，I为灌水量，P₁为拔节期灌溉日期至扬花期的降水量，△Etc₁为拔节期灌溉日期至扬花期的阶段蒸散量；

将公式③计算得到的△W₁值带入公式④中，计算得到的I值即为拔节期一次灌水的灌水量。

所述的肥料管理包括底肥施用和拔节期追肥，底肥施用包括整地前每亩施用纯N6kg-8kg、P₂O₅>2O>

所述的冬小麦播种为足墒播种，0-60cm土壤相对含水量≥70％，此时土壤储水量为Wa，拔节期土壤相对含水量为55％时为拔节期重度缺水情况，此时为灌水日期，土壤储水量为Wb，播种期至拔节期的土壤有效储水量即土壤阶段耗水量为△W＝Wa-Wb，将△W带入公式②中，查表推算得到的日期即为拔节期灌水日期。

所述的足墒播种为在播种前造底墒水，在玉米收获前13-18天前后浇水，或者在玉米收获前13-18天内没有高于45mm降水时收获后浇水，浇水量为40-45方/亩。

所述的拔节期灌水采用畦灌灌溉，畦块的面积为35-45m²。

本发明的有益效果是：本发明在上茬玉米收获后进行冬小麦播种，整个生长期只在拔节期进行灌水一次，比常规冬小麦管理中定时定量灌溉相比，节省了大量的灌溉水，通过冬小麦所需有效水的精确计算，结合蒸散量值向前推算出较为精准的有效水为0的日期，该日期即为拔节期灌溉日期，为整个生长期一次灌水提供精准时间，避免灌溉水浇灌不及时造成的幼苗旱死、浇灌时间过早导致的灌溉水利用率低以及生长后期缺水的情况。

具体实施方式

本发明涉及一种冬小麦测墒预警春灌一水节水丰产栽培方法，该方法依次包括整地、冬小麦播种、播后镇压以及灌溉水、肥料以及病虫草害管理，所述灌溉水管理为拔节期灌水一次，需要进行灌水时间和灌水量的精确推算，所述肥料管理包括底肥管理和追肥管理，底肥在整地前进行施用，追肥则是在拔节期灌水时随水追肥，中后期注意病虫害防治，预防干热风，并适期早收获，通过上述过程可以实现河北平原地区冬小麦种植节水、稳产的效果，具体的操作过程通过具体实施例来进行阐述。

具体实施例，为了保证冬小麦播种时为足墒播种，结合生产实际，可在两个时期的任一时期造底墒水：一是玉米收获前15天前后浇水；二是玉米收获前15天内没有高于45mm的有效降雨，则收获后浇水。浇水量为每亩40方-45方，玉米收获时或收获后，在田间将秸秆粉碎2遍，保证秸秆长度≤5cm，铺匀；整地前还需要施用底肥，常规施用N为8kg-10kg，但为了降低干旱条件下的水分短板效应，适当减小氮肥施用量，整地前每亩施用纯N 6kg-8kg、P₂O₅8kg-10kg、K₂O4kg-6kg、硫酸锌1-1.5kg，并且增施有机肥2方-3方/亩，上述肥料作为底肥施用，然后进行整地和修整垄沟，深耕20cm以上或旋耕2遍，旋耕深度15cm左右，耕后耙耱整地，做到上虚下实，土地细平，最好采用地下水管道输水，如果采用地上垄沟输水的，结合整地修整好田间灌溉用的垄沟，垄沟宽度≤0.7m。

整地后进行播种，冬小麦种植后要求的基本苗为30万-40万株/亩，根据公式：播种量(kg/亩)＝要求的基本苗数(万株/亩)×千粒重(g)/(发芽率×80％×100)，如果播期偏晚，小麦会因为积温不足而减少分蘖，因此，应当适度增大播量，以弥补因为群体偏小而造成的穗数不足，1粒小麦种子按0.04g计算，播种1斤籽大约出苗1万株，成1万穗，普通高产田最终成穗数45万左右，每亩播种量一般不超过22.5kg，根据常年冬前单株总茎数推算，10月8日-10月12日，亩播种量15kg，10月13日-10月16日，15kg≤亩播种量≤20kg，10月17日-10月18日，亩播种量20kg，最高限22.5kg；冬小麦种子品种选用节水高产优质抗病优良品种，根据灌溉条件、地力、施肥量和品种自身的特点选择要种植的小麦品种，中低肥力的不保浇地块，选用衡观35、科麦1号、石麦15、石家庄8号等，在中高水肥地区适宜种植节水抗倒高产品种如衡4399、衡观35、科农199、冀5265、石麦18，强筋型优质品种如师栾02-1、藁优9618等，选取种子类型后进行处理：A、用农药把麦种制成包衣种子，B、药剂拌种。具体操作方法如下：

①防治地下害虫，用40％甲基异柳磷乳油按1：100:1000(农药：水：种子)拌种；或用50％辛硫磷乳油按1：50:500(农药：水：种子)拌种，拌种时先用水把农药稀释成拌种药水，然后与种子拌匀，堆闷5-6小时，晾干后播种，可有效防治地下害虫和苗期病害；

②预防种传、土传病害，如黑穗病、秆黑粉病、全蚀病、根腐病、纹枯病、白粉病等，用2％戊唑醇湿拌剂10-15克或20％粉锈宁乳油10-15毫升或12.5％禾果利可湿性粉剂10-15克，兑水700毫升，拌麦种10公斤，药剂拌种后，需堆闷5-6小时，晾干后即可播种。播种时采用窄行等行距播种技术，行距15cm，播种要均匀；冬小麦播后镇压1遍，镇压行走速度控制在100m/min～130m/min之间。

播种后还需要进行病虫草害的防治，推广杂草秋治和消灭苗期病虫害，在小麦3-5个叶，杂草2-3叶期，药剂除治禾本科杂草效果好，苗期病虫有土蝗、灰飞虱、地下害虫、叶锈病等，一旦发现，及时防治，保证小麦壮苗早发，同时注意防治野燕麦、雀麦等禾本科杂草；春季是各种病虫害多发的季节，及早备好药剂、药械，实行综合防治；返青拔节期是多种病虫混合集中发生的关键时期，要根据当地病虫发生情况，以主要病虫为目标，选用对路杀虫剂与杀菌剂混合，一次施药兼治多种病虫，重点防治纹枯病、全蚀病、根腐病、麦蜘蛛和地下害虫；遭受早春冻害的麦田，就要抓紧时间，叶面喷施植物生长调节剂等措施及时进行补救。

具体实施例，以衡水地区为例，首先测定底墒含水量是否是足墒播种，足墒播种确定标准为0-60cm土壤相对含水量不小于70％，即绝对含水量≥26.04％，足墒播种为在播种前造底墒水，在玉米收获前13-18天前后浇水，或者在玉米收获前13-18天内没有高于45mm降水时收获后浇水，浇水量为40-45方/亩。

2015年10月10日小麦播种，0-60cm播种器的底墒含水量为27.86％，属于足墒播种范围内，无需进行底墒水的补灌，拔节期灌水是在0-60cm土壤重度缺水情况下进行的，土壤缺水程度划分通过表4获得，对应的相对含水率为55％，即绝对含水率≥19.48％；小麦播种后至拔节期初期，根系主要活跃在0-100cm土壤中，播种期0-100cm土壤含水率以27.86％计算，拔节期0-100cm土壤含水率以19.48％计算，土壤容重以1.4g/cm³计算，播种期土壤水分含量W_a＝27.86％×1.4g/cm³×100cm÷1g/cm³×10mm/cm，拔节期初期土壤水分含量W_b＝19.48％×1.4g/cm³×100cm÷1g/cm³×10mm/cm，则△W＝W_a-W_b＝117mm；

然后，将△W＝117mm带入如下公式：

△Etc＝△W+P②

公式②中，△Etc为播种期至拔节期初期阶段蒸散量，P为播种期至拔节期初期阶段降水量，通过表1和表3可以查询、计算不同阶段逐日的蒸散量累进积累量和降雨量累进积累量，△Etc、P通过表1和表3查询、计算可以得到，满足公式②时的日期即为灌溉日期；

表1-小麦生育期日均蒸散量与蒸散量阶段积累量

表2-日均降雨量

表3-降雨阶段积累量和累进积累量

由于从播种到需要灌水期间的△W＝117mm，为定值，根据蒸散量累进积累量和降雨量累进积累量，计算查找满足公式△Etc＝117+P成立的日期，该日期即为拔节期一次灌水的日期，具体操作时，先确定满足公式基本成立的阶段积累量，再根据日均量，微调计算出精确日期，计算过程中还有两个要求：1)不同生育阶段日均蒸散量和日均降雨量不同，预测天数大于前一生育阶段，阶段积累量推延到下一个生育阶段，并逐日计算，确定满足公式成立的时间；2)总蒸散量的值与降雨量+土壤水之间的误差小于该阶段日均蒸散量值。

根据表1、表2和表3得到如下表a

表a中，播种期至拔节期的阶段蒸散量为143.85mm，阶段降雨量为37.38mm，拔节期至孕穗期的日均蒸散量为2.18mm，日均降雨量为0.92，土壤水为定值117mm，当进入拔节期的天数为8天时，总蒸散量为161.29mm，总降雨量+土壤水为161.74mm，两者差值为0.45mm，小于日均蒸散量，因此，在正常年份下，足墒播种时，水分可以维持至次年的4月1日之后的第八天，即为4月8日，灌溉日期应该在4月8日，范围在4月10日前后。

实际操作中，需要在播种期至拔节期初期之间进行多次墒情监测，从而确定是否需要灌溉或具体灌水时间，采用钻土干燥法测定土壤含水量，小麦播种后每隔20d(进入越冬期，麦田封冻后停止监测),第二年返青后每隔10d监测一次，灌水或降雨后加测,同一灌溉畦块钻取0-100cm土层土样，每10cm为一层进行取土测定，判断土壤水分是否在适宜范围内，灌水时间的确定通过下述公式进行推算：

公式①中，△W为测量日期至拔节期重度缺水情况下的土壤阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γ_i为第i层土壤干容重，H_i-第i层土壤厚度，θ_i1和θ_i2分别为第i层土壤测量日期和拔节期重度缺水情况下的含水量并且以占干土重的百分数计算，10为单位换算系数，土壤缺水程度划分通过表4获得；

表4-冬小麦土壤墒情指标

选取3月10日、20日以及30日分别进行土壤阶段耗水量即0-100cm土壤储水量的测定，分别得到不同测量日期时的土壤实际储水量△W₁₀＝63.78mm，△W₂₀＝44.35mm，△W₃₀＝16.67mm，将上述计算结果分别带入公式②中，公式②中，△Etc为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段蒸散量，P为测量日期至拔节期重度缺水情况下的阶段降水量，△Etc、P均通过常年实际数值的平均值表格查询获得；查表时，满足公式②时的日期即为拔节期一次灌溉日期。

为满足公式△Etc＝△W+P，分别进行灌溉日期的确定：

表b

3月10日测定土壤储水量为63.78mm，3月10日到4月22日蒸散量为73.71mm，降水量为28.28mm，73.71＜28.28+63.78，即截止到4月22日(拔节-孕穗为4月1日-4月22日)不能满足公式②成立；

从4月23日开始逐日推算(即下一个生育阶段，孕穗-开花期4月23日-5月3日)，第t天进行灌溉，建立方程73.71+2.87×t＝28.28+0.93×t+63.78,解方程得t≈9,即在5月1日进行灌溉比较适宜；

表c

3月20日测定土壤储水量为44.35mm，3月20日到4月22日蒸散量为60.41mm，降水量为24.01mm，60.41＜24.01+44.35，即截止到4月22日，不能满足公式②成立；

从4月23日开始逐日推算，第t天进行灌溉，建立方程44.35+2.18×t＝24.01+0.93×t+44.35,解方程得t≈6,即在4月28日进行灌溉比较适宜；

表d

3月30日测定土壤储水量为16.67mm，3月30日到4月1日蒸散量为1.33mm，降水量为0.43mm，从4月1日起开始推算，第t天进行灌溉，建立方程1.33+2.18×t＝0.43+0.92×t+16.67,解方程得t≈13,即4月13日进行灌溉比较适宜；

综合表b、表c以及表d的结果，预测时间越长，可变因素越多，推算的灌溉日期越近、越精准，因此，以最后一次预测作为最终灌溉日期，即4月13日实施拔节期一次灌水。

所述的拔节期灌水的灌水量根据下述公式进行计算：

公式③中，△W₁为拔节期灌水日期至扬花期中度缺水情况下的土壤阶段耗水量，θ_i3是拔节期灌水日期的土壤含水量，θ_i4是扬花期中度缺水时的土壤含水量；

I＝△Etc₁-△W₁-P₁④

公式④中，I为灌水量，P₁为拔节期灌溉日期至扬花期的降水量，△Etc₁为拔节期灌溉日期至扬花期的阶段蒸散量；

将公式③计算得到的△W₁值带入公式④中，计算得到的I值即为拔节期一次灌水的灌水量。

由于小麦拔节期到扬花期阶段为水分敏感期，因此，该阶段不能出现重度缺水的情况，灌水量应该满足到扬花期土壤水分在中度缺水下限，应该≥60％，所以0-80cm土体≥60％的土壤含水量即为有效含水量，4月13日灌溉，以5月5日为扬花日，结合表1、2、3，并通过取土测墒和公式③得到4月13日土体的实际储水量，即有效含水量，计算过程如下：

取土测墒得到的土壤深度0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm、40-50cm、50-60cm、60-70cm、70-80cm的土壤实际储水量，4月13日测得的上述八个土壤深度的含水量分别为15.8％、16.9％、18.7％、19.4％、18.9％、20.9％、20.1％、22.3％，土壤容重分别为1.48、1.55、1.69、1.57、1.66、1.6、1.52、1.47，单位为g/cm³，然后根据储水量计算公式：含水量×土壤容重×10cm÷1g/cm³×10mm/cm，得到各个土层的储水量分别为23.33mm、26.17mm、31.54mm、30.39mm、31.35mm、33、51mm、30.50mm以及32.74mm，累加后得到0-80cm土壤的实际储水量为239.53mm；扬花期储水下限为中度缺水下限，即5月5日土壤相对含水量为60％，每一土层的绝对含水量分别为22.2％、22.2％、20.88％、20.88％、20.88％、20.88％、20.58％、20.58％，根据储水量计算公式：含水量×土壤容重×10cm÷1g/cm³×10mm/cm，得到各个土层的储水量分别为32.86mm、34.41mm、35.29mm、32.78mm、34.66mm、33.41mm、31.28mm、30.25mm，累加后得到5月5日当天0-80cm土壤储水量预测值为264.94mm，则4月13日至5月日这一阶段0-80cm土壤的有效含水量，即实际储水量为△W₁＝239.53mm-264.94mm＝-25.41mm；

结合查表，得到4月13日至5月5日的降水量累计为P₁＝21.27mm；

结合查表，得到4月13日至5月5日的阶段蒸散量为△Etc₁＝2.18mm×10+31.57mm+3.57mm×2＝60.51mm；

根据公式④：I＝△Etc₁-△W₁-P₁＝60.51mm+25.41mm-21.27mm＝64.65mm，最终得到拔节期一次灌水的精确的灌水量为64.65mm。

本发明通过拔节期一次灌水的灌溉日期和灌溉水量的精确计算，使得灌溉水得到了最充分的利用，这一灌溉方式实现了春浇一水的精确控制，相比于现有技术的定期灌溉和不确定的春浇一水灌溉方式，不仅大大节省了农民的劳动量，还避免了地下水资源的浪费，同时在拔节期重度缺水情况下进行灌溉，能够促进小麦深扎根至1m以下，而到了生育后期，虽然会存在一定旱情，但此时深层根系就能够充分吸收1m以下土体的水分和养分，维持小麦后期水分供应，小麦生长情况良好，可以促进小麦早收，并避开夏季干热风，同时也可为雨季来临腾出土壤库容，利于周年水分利用效率的提高，适期早收可为下季玉米争取更多的光热资源，为获得周年高产提供了成熟的理论依据和实施过程。