甘蔗需水量与灌溉

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1、 106甘蔗需水量与灌溉 甘蔗需水量与灌溉 古璇清 罗怀彬 陈洁芳 （ （ 广东省水利水电科学研究院，广州, 510610） 摘 要：） 摘 要：本文以全省多年灌溉试验资料为基础，着重研究分析了春植甘蔗的需水量及其变化规律，探讨了甘蔗需水量的预测预报方法，以及灌溉科学控制指标。 关键词：关键词：甘蔗 需水量 灌溉 指标 我省三分之二的土地处于南亚热带地区，水热条件好，发展甘蔗生产具有优越的气候优势。本省种蔗历史悠久，素有“甘蔗之乡”之称，是全国最主要的蔗糖产区。新中国成立以来，本省的糖蔗生产发展很快，1949 年全省糖蔗种植面积仅 28.9 千公顷，总产量 66.91 万吨。到 1992 年已

2、扩大到 307.4 千公顷,单产 73.88t/hm2，总产达 2271 万吨，单产和总产居全国首位，面积居第二位。近几年，由于受自然灾害和种蔗效益偏低的影响，其种植面积和产量有所下降，据 2001年统计，全省甘蔗种植面积为 163.5 千公顷，总产 1213.0 万吨。 我省各地均有种蔗习惯，尤以汕头、惠州、和珠江三角洲的种植历史最长，珠三角洲曾是本省最大的糖蔗产区。1985 年以来，糖蔗种植已向粤西迁移，目前以湛江地区种植面积最大，其种植面积占全省面积的 67.9%，产量占全省总产的 66.6%。另外珠海、江门、茂名、清远等也有一定的种植面积。 我省虽然雨量充沛，但时空分布不均，变率较大，

3、干湿季节明显，因此，灌溉对发展甘蔗生产和提高产量十分重要。自 1958 年起，本省就开展了甘蔗需水量与灌溉的试验研究，在甘蔗的科学用水和合理排灌方面积累了丰富的经验，对促进甘蔗生产的发展和提高产量发挥了重要作用。 1 甘蔗需水量 1 甘蔗需水量 甘蔗需水量系指在适宜的土壤水分和肥力水平条件下，使甘蔗正常生长，并获得高产时蔗体的蒸腾量与棵间蒸发量之和，简称腾发量，以水层深度（mm）或单位面积上的水量（m3/hm2）表示。 1.1 甘蔗需水量 1.1 甘蔗需水量 1.1.1 甘蔗的需水量 甘蔗的生长期长，植株高，叶面积大，需水较多。根据试验资料统计，本省春植蔗的生长期长短差异较大， 大体为 280

4、402 天， 平均 328 天； 由于生长期的差异， 其总需水量的变化也较大，大体为 845.61611.9mm，平均 1119.1mm（表 1） 。 甘蔗的需水量与其生长期长短、产量高低、气候、土壤以及耕作栽培技术等因素密切相关。通常是生长期长、产量高，其需水量大，但获得单位产量所消耗的水分少，水的利用率高。从表1 可以看出，我省的粤西和雷州半岛地区与粤东粤北地区相比较，前者甘蔗的生长期长，产量高，需水量大， 但需水系数小。 湛江、 西涌、 高州、 新兴等试验点的甘蔗平均产量比梅县、 韶关高 55.8%（约 49.8t/hm2）,需水量大 21.8%（约 212.8 mm） ，但需水系数却小

5、 22.0%（约 24.2Kg 水/Kg 蔗） 。 据全省多年的试验资料综合统计，不同产量水平的甘蔗需水量为：产量在 120t/hm2以下，其需水量为 845.61293.0mm，平均 1056.6mm，生产 1 吨蔗约消耗水量 100.3t；产量 120150t/hm2，其需水量为 898.31611.9mm， 平均 1226.9mm， 生产 1t 蔗约消耗水量 92.9t； 产量超过 150t/hm2，其需水量为 1163.31608.3 mm，平均 1414.9mm，生产 1t 蔗只消耗水量 75.6t。可见，甘蔗的产量越低，生产每吨蔗所消耗的水量就越多，水分的利用率就越低，用水不经济。

6、因此，采取各种农业技术措施提高单产，有利于降低单位产量的耗水量，从而提高水分的利用率。 1071.1.2 甘蔗需水量与产量的关系 根据多年耒甘蔗灌溉试验资料统计分析，甘蔗的需水量与产量之间有显著的相关关系。仅管影响甘蔗产量的因素是复杂的，但在品种和其它环境条件基本一致的情况下，一定的范围内，甘蔗的需水量随产量的提高呈上升趋势。试验研究表明，只要土壤水分控制在适宜的范围内，甘蔗的需水量与产量之间呈线性或近似线性关系。粤西和雷州半岛各灌溉试验站的多年试验研究显示 ，春植蔗的需水量与产量之间呈直线关系，其表达式为： 表 1 春植蔗需水量、产量统计表 试验点 湛 江 西 涌 高 州 新 兴 梅 县 韶

7、 关 全省平均 平均 351 338 316 330 355 280 328 生长期 （天） 变幅 310402 306365301326310360 280402 平均 129.8 128.7 127.0 170.7 102.6 75.9 122.5 产量 (t/hm2) 变幅 97.3 176.5 118.1 142.0123.9 133.2128.0 203.475.9 203.4 平均 1366.7 972.4 977.5 1443.6 1108.9845.6 1119.1 需水量 （mm） 变幅 1193.1 1611.9 898.3 1052.7877.5 1042.31163.3

8、 1608.3845.6 1611.9 ETc=405.89+4.9Y （R=0.817） 式中： ETc春植蔗需水量（mm） ； Y春植蔗产量（t/hm2） 1.1.3 甘蔗的需水系数 需水系数是指生产 1Kg 甘蔗所需要的水量，一般表示为： YETKC10= 式中： K甘蔗的需水系数（Kg 水/Kg 蔗） ； 其余符号，意义同前。 需水系数是体现生产技术水平的一个重要标志。生产技术先进，产量水平高，需水系数就低，反之需水系数就高，水分生产率就低。有时产量虽高，但灌水过多，其需水系数亦高，这表明生产技术水平不高，浪费水。 根据全省各地的试验资料统计，春植蔗的需水系数为 75.6111.4，平

9、均 91.4Kg 水/Kg 蔗。随着甘蔗产量的提高，需水系数呈降低的趋势，需水系数与产量之间呈双曲线关系，其表达式为： 5279. 00169. 0=YYK （R=0.950） 式中符号意义同前。 1.1.4 甘蔗需水量的估算 甘蔗的需水量与产量水平以及日照、气温、空气相对湿度、风速等气象条件密切相关，而水面蒸发量则反映了各气象要素的综合作用。因此，可以根据需水量与产量、水面蒸发量之间的相关关系，估算甘蔗的需水量。根据全省各试验点多年实测资料综合分析，春植蔗需水量与产量、水面蒸发量之间呈以下关系： ETc=5.748Y+0.563E20-488.54 式中： E2020cm 蒸发皿，全期水面蒸

10、发总量（mm） ； 108其余符号，意义同前。 当无试验资料时，可以根据产量水平以及相应水文年的水面蒸发量，运用上式估算甘蔗的需水量。 1.2 甘蔗需水规律 1.2 甘蔗需水规律 甘蔗需水包括生理需水和生态需水两部分。生理需水是指蒸腾作用、光合作用等各项生理活动所需要的水分； 生态需水则是为甘蔗创造良好的生长环境所需要的水分。 其需水规律大体是 “两头少，中间多” ，即苗期、分蘖期和成熟期需水较少，伸长期需水最多。 1.2.1 甘蔗的阶段需水量及其变化 甘蔗分为苗期、分蘖期、伸长期、成熟期四个生长发育阶段。阶段需水量的多少是考虑灌水时期与灌水量分配的依据，它不仅表明甘蔗各生育期的需水特性和要求

11、，也反映出不同生育阶段对水分的敏感程度和灌溉的重要性。根据本省多点多年的试验资料统计，春植蔗的需水规律呈单峰曲线变化，伸长期是需水高峰期。各不同生育阶段的需水量：苗期为 85.5387.2mm，平均166.8mm；分蘖期为 124.3351.7mm，平均 238.7mm，伸长期为 391.4694.1mm，平均 579.4mm；成熟期为 45.8254.4mm，平均 134.2mm（表 2） 。 从表 3 可以看出，春植蔗的需水高峰值出现在伸长期的 7-9 月份，此前的日需水量呈上升趋势，且曲线变化较为平缓，而达到高峰值后，日需水量急剧下降，曲线急变。这是因为，苗期大多在 4 月底以前，气温较

12、低，蔗苗生长缓慢，叶面积尚小，主要以生态需水为主，需水不多。进入分蘖期，分蘖大量萌发，气温也不断升高，生理需水比苗期增多，但其叶片细而叶数不多，叶面蒸腾作用不大，故仍以生态需水为主，需水也不多。转入伸长期，蔗茎伸长、增粗，根系发达，叶面积大，是甘蔗生长最旺盛的阶段，此期气温又较高，叶片光合作用和蒸腾作用极为旺盛，甘蔗需水转入以生理需水为主，需水强度最大，需水量最多，达到高峰。转入成熟期后，生长转慢，同化作用的速率也逐渐降低，同化作用的产物也主要用于蔗糖分的积累，叶面枯萎，叶面积减少，气温也降低，蔗株蒸腾作用减弱，故需水急速减少。 1.2.2 甘蔗阶段需水模系数 各不同生育阶段的需水量占全期需水

13、总量的百分比，称之为需水模系数，它反映了需水量在各个不同生育阶段的分配状况。根据全省多点多年的试验资料综合分析，春植蔗各生育阶段的平均需水模系数，伸长期最大，分蘖期次之，成熟期最小。苗期平均 77 天，需水模系数 14.9%；分蘖期平均 57 天，需水模系数 21.3%；伸长期平均 132 天，需水模系数 51.8%；成熟期平均 62 天，需水模系数 12.0%。各试验点各月、各生育期的平均需水模系数见表 2。 2 甘蔗灌溉 2 甘蔗灌溉 甘蔗是一种含水量很高的作物，保证供给充足的水分是获得高产的重要措施。因为水是生理活动的基础，有了充足的水分就能使甘蔗的各种生理生化过程正常、旺盛地进行，生长

14、快，产量高。我省虽然雨量丰富，但年内、年际间分配不均，7580%的雨量集中在 49 月份，常出现季节性旱情，冬、春两个旱季最为突出。在粤西雷州半岛地区，这种旱情威胁尤为严重。蔗田水分不足会限制甘蔗的生长和产量的提高，因此，进行灌溉是提高甘蔗产量的重要保证。试验研究和生产实践表明，甘蔗进行合理灌溉，有显著的增产效果，越是偏旱年份，增产越显著。全省多年多点的试验结果显示，甘蔗灌溉比不灌溉增产 10.933.3t/hm2，增幅 8.7%60.5%（表 4） 。 当出现旱情时，为了保证蔗田有足够的水分满足甘蔗生长的需求，就要进行灌溉，灌水定额的大小，决定于土壤计划湿润层深度和适宜土壤含水率。 2.1

15、灌水计划湿润层深度的确定 2.1 灌水计划湿润层深度的确定 灌水计划湿润层的深度是制定作物灌溉制度的一个重要参数，它应等于作物主要耗水土层的深度，大致与作物根系密集层的深度相同。甘蔗根系的生长与土质及其通气状况有密切的关系。109土壤容重越大，土中空气越少，则蔗根的生长速度就越小。通常是砂壤土蔗田其蔗根数目比重粘土的多，且分布较深。同时，土壤中的水分含量和地下水位的高低亦影响蔗根的生长与分布，如果表层土壤经常处于湿润状态，根向下层生长便少；假若表层土壤水分不足，则根群有向深层发展的趋势。因此，偏旱或地下水位较低的蔗田，其蔗根往往分布较深。 据调查，蔗根的总根量及其分布深度随生长期的发展而增长，

16、其中以伸长期增加最快。蔗根的分布深度在不同的生育阶段有所不同，但吸收水分的活跃根区通常局限于表层，根群的分布大多集中于 040cm 土层，尤以 020cm 的表土层最多。广东省制糖工业公司甘蔗试验场调查，040cm 土层根的鲜重占总根鲜重的 93.1%，其中 020cm 处占 60.1%；1978 年，在东深农场（壤质土）开挖土壤剖面观测，春植蔗伸长期的根系密集层深度在 030cm 左右，许多根群还接近地表面；1979 年在省水科所试验区（粘质土）开挖土壤剖面观测，春植蔗伸长期的根系密集层深度在025cm 至 30cm 范围内；1992 年，在湛江西涌灌溉试验站（沙质土地区）测定，根系密集层亦在030cm 范围内。 从土壤剖面水分消失的趋势看：在没有地下水影响的情况下，由于蒸腾作用，剖面土壤水分消失的速度自上而下递减，到达某一定的深度其水分消失极少，通常把这一土层深度称之为作物主要耗水层深度，它