全 文 ：9 9 5 1年
第 n卷第4 期
张家 口农专学报
J o r un al o fZ h angj i ak o uA g rie ul t ur al C ol l e ge
9 9 15
Vol
.
1 1 No
.
4
冀西北高原降水旱地土壤水分变化
和筱麦需水规律的研究
马文奇 牛瑞明 徐长金 黄亚群
(农学系 )
摘 要 分析 了冀西北坝土高原筱麦生育期间降水特点和 旱地土攘水分周年变化规
律 , 在旱枷控水条件下 , 研究 了筱麦需水规律 。 结果表明 , 本区 6 月中旬是稳定于旱期 ;
4 c0 m 以下土攘水分作物利用 不充分 ; 拔 节到孕穗期是筱麦水分敏感期和高速耗水期 。 本
文提 出 了促根下扎深层摄水和调整播期使需水敏感期与稳定干 旱期错位 、 高速耗水期与
雨季重合是提 高筱麦产量的技米关键 。
关键词 旱地筱麦 土壤水分 降水规律 坝土
冀西北坝上高原界于内蒙古牧区和华北农区之间 , 属农牧交错带 , 其 自然 、 环境和
社会经济条件与中国其他地区有明显差别 , 是一个特殊的社会经济生态区域 。 水热资源
短缺 、 多风少雨 、 灾害频繁 、 生态结构脆弱 、 粮草产量低而不稳一直是该区的首要问题 。
该区上壤砂薄 , 尤为难中之最 , 占 60 %一 70 %的农田产量仅及 7 5 o k g h a 一 `上下 , 这是导致
经济贫困根本之所在 。 旱薄地的粮草产量能否有重大突破就成为牵动全局 、 影响农村经
济整体发展的关键 。 针对坝上旱地农田生态系统肥 、 根 、 _水三个主要方面 , 经过四年研
究 , 提出了旱薄地增产技术 。 本文是此研究一部分 , 分析研究了冀西北坝上高原筱麦生
育期间降水特点 、 旱地土壤水分周年变化规律和筱麦需水规律 。
1 材料与方法
试验在国家 “ 八五 ” 科技攻关项目张北旱地试验区进行 。
1
.
1 试验 1 : 试验设 6 个水分处理 , 分别为生育期供水 1 3 5 、 2 0 0 、 2 4 4 、 2 9 4 、 3 7 5 、
4 6 7m m
。 根据各水分条件下常年降雨分布按旬供水 , 采用地面容量灌水 。 试验采用塑料
袋 ( D 一 16 c m L ~ l o oc m ) , 按层装入 l m 土壤 , 埋入地下 。 分别于五叶一心 (7 月 6
日 ) 、 孕穗 (7 月 2 日) 、 灌浆 (8 月 18 日 ) 和成熟 ( 9 月 2 日 ) 取根系和地上样品 , 同
来稿 日期 : 1 9 9 5 年 s 月 1 4 日
第 4期 冀西北高原降水旱地土壤水分变化和筱麦需水规律的研究
时每 1 c 0m一层测土壤含水量 (重量法 )。 筱麦品种为 “ 品五 ” 。 生育期间采用塑料棚遮盖
挡雨 。
试验 2 :试验设 1 0个处理 (表 ) 1, 其他过程同试验 1
筱麦不同时期控水试验方案
} 生 育 阶 段
单位 : m m
总供水出 苗 拔 节 孕 穗 开 花 灌 浆
12一理L表一.NO
.
.一处]
3 2 0
2 8 8
2 2 4
2 5 6
2 5 6
2 5 6
2 5 6
2 5 6
2 5 6
3 2 0
64一64一96一432一64月咬4J任ùb魂内叹UR甘一bōCK I
2
3
4
5
6
7
8
9
C K Z
表 2
时 期
旬
张北县 3 6
平 均
111】11
年各句降雨分析
置 信 限 标准差
( 1 9 5 6一 1 9 9 1 )
变异系数
%
8 8
`
4 7
1 0 6
.
9 7
6 9
.
9 8
7 6
.
2 6
6 5 9 3
5 9
.
8 1
7 3
`
7 9
6 6
.
6 5
7 6
.
0 5
7 4 3 3
6 7
.
2 4
1 0 5
.
6 0
odOJù吕亡d4Cnū匕d011比d4OJ.…武é4cJCO0八b10自IQOéO乙9自
.1八jqó勺乙0一洲六乃八J411…4宁自O白07.勺dO山乙心Q乙11八匕
八己乃了0tLU心口O
,
11Q山叮者月O乙d勺J六6C以山月了OJ肖比O曰
.…月任ùUgdē己乃了八乙庄`4八b门只ù11心乙口O八jQd4难性月任1弓370982541614232868n0八60乙4OJ07.8内匕0反」内b亡口ó吕0001.一勺J4口. .…只ùO自八6011口亡dōhQ。;d月土O自1CJqUOd合口心丹jl上
中下上月7.弓J六八一吕只甘0以
总 量
1 6
.
1 9
3 1 9
.
6 6 2 9 8
.
2 8 3 4 1
.
0 4 1 9
.
7 7
2 结果与分析
2
.
1 生育期间降雨特点
表 2 是据张北县气象站 1 9 5 6一 1 9 9 1 年 36 年从 5 月下旬到 9 月中旬各旬降雨量资料
统计的旬降雨和总降雨平均值 、 95 %置信限和变异系数 。 由表中可以看 出 , 总降雨平均
值 31 .9 6 6m m , 变异系数 19 · 7 % , 变异小 , 比较稳定 ; 各旬降雨年度分布变异大 , 变异
系数范围为 5 9 . 81 %一 10 6 . 97 % ; 6 月中旬降雨分布形成低谷 , 是一个稳定干旱期 (图
2 2
张家 口农专学报 第 n卷
1)
。 从 6月下旬进人雨季 , 8 月上旬达高峰 , 中旬回落 , 此期间雨量充沛 , 平均值达 30 m m
以上 。
降雨量(mrn)
,I
口J
/
/
、
、
, 、健. .百西月..`
/
/
/
/
`
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.
0
勺乃
下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上
5 月 6 月 7 月 8 月
中 下
9 月
图 1 张北县 1 9 5 6一 1 9 9 1 年各旬平均降雨量及 95 %置信限
2
.
2 土壤持水特点
本 区主要土壤是栗钙土 , 严重缺乏养分且易干旱 。 土壤物理性状列于表 3 , 土壤持水
力差 , 易干易湿 , 水分下渗快 。 从水分周年分布看 (图 2 ) , 水分变化可分为 3 层 , 0一 4 0c m
土层水分受土壤蒸发和作物吸水影响 , 比较活跃 , 是活跃层 ; 40 一 80 c m 土层水分周年相
对稳定 , 为相对稳定层 ; 8 0c m 以下水分周年稳定 , 为稳定层 。 40 c m 以下土层水分比较稳
定 , 表明作物利用不充分 , 仍有利用潜力 。
表 3 张北试区坡梁地土壤物理性质
哲 容重 比重 总孔隙度 田 间 持 水 量 凋 萎 系 数% % m m % rn m
0 ~ 1 5 1
.
4 5 2
.
5 8 4 0
.
5 1 1
.
1 9
.
0 3 4 1 5 6
·
9 5
1 5~ 2 5 1
.
5 7 2
.
6 1 3 9
.
8 5 1 0
.
8 6 1 7
.
0 5 4
.
1 5 6
·
5 2
2 5~ 6 0 1
.
5 8 2
.
6 1 3 9
.
4 6 9
.
5 1 5 2
.
5 9 3
.
8 8 5
·
6 3
6 0 ~ 1 0 0 1
.
5 3 2
.
6 0 4 1
.
1 5 7
.
1 0 4 3
.
4 3 3
.
8 8 2 3
·
7 5
1 0 0 ~ 1 5 0 1
.
5 4 2
·
6 0 4 0
.
7 7 6
.
1 5 4 7
.
3 6 3
.
6 0 2 7
·
7 2
1 5 0 ~ 2 0 0 1
.
5 5 2
.
6 0 4 0
.
3 8 6
.
1 0 4 7
.
2 7 3
.
6 0 2 7
·
7 2
0 ~ 2 0 0 2 3 1
.
8 6 1 1 6
.
2 0
第4 期 冀西北高原降水旱地土壤水分变化和筱麦需水规律的研究
6( ) 9〔) 12 关) 15( , 1 8 () 2 1 ( ) 2 4 0 2 7 ( ) 3 () ( ) 3 3 0 3 6 ( )
一 2 0
n
4一(
尸;é)
侧 _ 肋
迷
一 8 ()
日期 (天 ) 1 9 9 2
图 2 旱地土壤水分动态变化
筱麦不同生育阶段耗水量
处理 6· 3~ 7 · 6 7· 6~ 7 · 2 2 7 · 2 2~ 8 · 1 8 8 . 1 8一 9 . 1 2 总耗水 产 量
1 11111 m m % m m % m m % m m % m m 籽粒 生物
1 3 5 5 4
.
0 3 5
.
2 3 6
.
8 2 3
.
3 4 0
.
2 2 5
.
5 2 5
.
8 1 6
.
1 1 5 6
.
0 1 3 1 8
.
5 5 6 3 1
2 0 0 6 3
.
6 2 9
.
0 6 0
.
0 2 7
.
5 6 0
.
6 2 9
.
1 3 4 8 1 4
.
3 2 1 9
,
0 1 8 7 2
.
0 7 7 1 6
2 4 4 7 8
.
6 2 9
.
6 6 1
.
2 2 3
.
0 7 8
.
6 3 1
.
0 4 8
.
6 1 6
.
4 2 6 7
.
0 2 2 9 6
.
5 8 6 1 1
2 9 4 9 9
.
6 3 0
.
5 7 6
.
8 2 3
.
6 8 8
.
8 2 7
.
1 6 1
.
2 1 8
.
7 3 2 6
.
0 3 0 6 1
.
5 1 1 3 0 2
3 7 5 1 1 5
.
8 2 8
.
4 1 2 6
.
0 3 0
.
9 9 7
.
8 2 4
.
0 6 7 8 1 6
.
7 4 0 7
.
4 3 4 5 1
.
5 1 4 4 9 1
4 6 7 1 2 1
.
8 2 4
.
5 1 7 1
.
0 3 4
.
2 1 3 4
.
0 2 7
.
0 7 1
.
4
、
1 4
.
3 4 9 8
.
6 3 4 8 4
.
5 1 5 1 5 0
表 5 筱麦不同生育阶段平均每天耗水量
瓮奢 6 . 3一 7 . 6 7 . 6一 7 . 2 2 7 . 2 2~ 8 . 1 8 8 . 1 8一 9 . 1 2 平均 e . v %、 m m 天 一 `
1 3 5 1
.
6 4 2
.
6 3 1
.
4 9 1
.
0 3 1
.
6 2 3 2
.
5
2 0 0 1
.
9 3 3
.
7 5 2
.
2 4 1
.
3 9 2
.
3 3 4 3
.
5
2 4 4 2
.
3 8 3
.
8 3 2
.
9 1 1
.
9 4 2
.
7 7 2 9
.
4
2 9 4 3
.
0 2 4
.
8 0 3
.
2 9 2
.
7 1 3
.
4 6 2 6
.
8
3 7 5 3
.
5 1 7
.
8 8 3
.
6 2 2
.
7 1 4
.
4 3 5 2
.
7
4 6 7 3
.
5 1 1 0
.
6 9 4
.
9 6 2
.
8 6 5
.
5 5 6 3
.
7
平均 2 . 6 9 5 . 5 4 3 . 0 9 2 . 0 6
c
.
v
% 3 1
.
6 5 6
.
6 3 8
.
7 3 5
.
9
2
.
3 筱麦耗水特点
2
.
.3 1 筱麦生育期各阶段耗水
筱麦籽粒和生物产量及生育期总耗水量和阶段耗水量均随着供水量增加而增加 (表
4) ; 各生育阶段耗水比例在低水分 ( 1 3 5 、 2 0 m m ) 时 , 五叶一心之前最大 ; 高水分 ( 3 7 5 、
46 7 m m ) 时 , 五叶一心到孕穗最多 ; 而 中水分 (2 4 、 29 4 m m ) 五叶一心之前和孕穗到灌
浆最多 。 在所有水分处理中 , 五 叶一心之前耗水占总耗水 24 . 5 %以上 , 此时土壤蒸发大
2 4
张家 口农专学报 第n 卷
于植物蒸腾 , 因此如何减少此时水分蒸发是增产的一个关键 。 各阶段平均每天耗水量也
随供水量增多而增加 ,其中以五叶一心到孕穗期增加最多 ,变幅 2 . 30 一 10 , 6 9 m m 天 一 ’ , 变
异系数 56 . 6% (表 5 ) 。 同一水分 , 均随着生育进程表现慢快慢变化趋势 , 以五 叶一心到
孕穗期最快 , 此时是高速耗水期 。
表 6 筱麦不同时期控水试验结果
般奢 供水量 产 量 水分利用效率 生物产量 耗水量k g h a 一 ` 占 e k % k g m m 一 , h a 一 ` k g h a 一 , m m
e k l 3 2 0 3 5 3 8
.
5 1 0 0 1 0
.
2 1 2 7 9 9
.
9 3 4 8
.
3
2 2 8 8 3 4 1 2
.
5 9 6
.
4 1 0
.
8 1 7 0 7 9
.
0 3 1 5
.
9
3 2 2 4 8 3 2
.
5 2 3
.
5 3
.
3 1 1 7 0 1
.
5 2 5 4
.
0
4 2 5 6 2 7 6 1
.
5 7 8
.
0 9
.
7 1 1 9 6 1
.
0 2 8 4
.
3
5 2 5 6 3 2 0 4
.
0 9 0
.
5 1 1
.
2 1 2 1 8 1
.
5 2 8 6
.
1
6 2 5 6 2 8 4 7
.
0 7马. 3 1 0 . 0 1 4 2 8 6 . 0 2 8 4 . 3
7 2 5 6 1 8 4 0
.
5 5 1
.
3 6
.
4 1 2 7 6 3
.
5 2 8 8
.
1
8 2 5 6 3 3 2 5
.
5 9 2
.
7 1 1
.
6 1 0 4 1 1
.
5 2 8 7
.
7
9 2 5 6 3 4 2 9
.
0 9 5
.
5 1 1
.
7 1 2 0 1 5
.
0 2 9 4
.
0
e
k Z 3 2 0 3 5 8 8
.
0 1 0 0 1 0
.
0 1 5 1 5 8
.
5 3 5 8
.
1
2
.
3
.
2 筱麦不同生育阶段对水分的敏感性
筱麦不同时期控水试验结果 (表 6) 表明 , 生育期间减少供水 , 筱麦产量降低 。 当拔
节期少供水 10 %时 , 产量为对照的 96 . 4% , 少供 20 % 时 , 产量降为对照的 79 . 3% ; 当
出苗到拔节供总水量的 30 % , 孕穗期少供 30 % , 产量降为对照的 23 . 5% ; 若出苗到拔节
供 4 0%水 , 孕穗缺 20 %的水 , 产量降为对照的 51 . 3% ; 若开花或灌浆时缺 20 %水 , 产
量分别为对照的 98 %或 9 0 . 5% 。 这些结果表 明 , 筱麦对水分缺乏最敏感 的时期是拔节到
孕穗期 。
3 讨 论
筱麦 , 学名裸燕麦 , 是一种粮饲兼用作物 , 在坝上农牧交错带占有重要地位 , 同时
它又是营养价值极高的作物 〔` 〕 。 本研究表明 , 筱麦生育期间总降雨量稳定在 3 20 m m 左右 ,
变异小 , 能满足 2 2 5 0一 3 0 0 0k g h a 一 `产量的水分需求 , 说 明筱麦具有很大增产潜力 ; 但各
旬降雨变异大 , 各生育阶段都有发生干旱减产的可能 。 筱麦拔节到孕穗是需水敏感期 , 又
是高速耗水期 , 这与其他研究结果是一致的 〔艺 , 3〕 , 此时受旱将引起产量大幅度下降 。 土壤
水分动态变化表明 , 4 c0 m 以下水分周年相对稳定 , 仍有利用潜力 , 可以通过促进根系下
扎 , 增加下层根量来实现利用下层水分的 目的 , 以弥补关键期水分不足 。 因此 , 在坝上
地 区 , 促进根系下扎和调整播种期使需水敏感期和稳定干旱期错位 、 高速耗水期与雨季
重合是获得筱麦丰产的关键 。
第4 期 冀西北高原降水旱地土壤水分变化和筱麦需水规律的研究
参考文献
[1 〕 杨海鹏 , 孙泽 民编 . 中国燕麦 . 农业出版社 , 1 9 8 9
「2〕 崔 林 , 范银燕 . 提高旱地筱麦对 自然降水利用率的途径 .
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: 1 2~ 1 9
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内蒙古农业科技
1 9 8 5
,
( 1 )
: 1 6~ 1 7
T H E R E G U L A R I T Y O F P R E C I P I T A T IO N
D R Y L A N D S O I L M O I S T U R E C H A N G E A N D W A T E R
R E Q U I R E M E N T O F N A K E D O A T S
IN T H E N O R T H W E S T
·
P L A T E A U O F H E B E I
M a w e n q i e t a l
.
( D eP a rt m e n t of A g or
n o l尹ly , Z了K A C , 0 7 5 1 3 1 )
A b s t r a e t
T h i s p a p e r a n a l y z e d t h e l a w o f p r e e i p i t a t i o n a n d d r y la n d 5 0 11 m o i s t u r e e h a n g e a n d
s t u d ie d t h e r e g u l a r i t y o f w a t e r r e q t
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.
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t e n d a y s i n J
u n e w a s t h e s t a b l e d r o u g h t s t a g e a n d t h e 5 0 11 w a t e r e o n t e n t u n d e r 4 o e m
h o r i z o n w a s n o t e n o u g h l y u s e d b y t h e e r o p
.
I t w e r e a l s o s h o w e d t h a t t h e s t a g e f r o m e
-
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w h e n w a t e r e o n s u m p t i o n o f t h e n a k e d o a t s w a s t h e f a s t
.
I t w a s a d v a n e e d t h a t p r o m o t i n g
t h e r o o t g r o w t h d e e p e r t o a b s o r p w a t e r f r o m d e e p e r 5 0 11 h o r i z o n a n d t o m e e t t h e n e e d s o f
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-
t i v e s t a g e o f t h e n a k e d o a t s t o w a t e r s t r e s s e o u ld m i s s t h e s t a b l e d r o u g h t p e
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t h e n a k e d o a t s y i e ld i n t h e d r y la n d s o i l o f t h i s r e g io n
.
K e y w o r d s
:
d r y l a n d ; n a k e d o a t s ; 5 0 11 m o i s t u r e ; p r e e i p i t a t io n ;
r e g u l a r i t y ; w a t e
r r e -
q u i r e m e n t ; B a s h a n g
26