如何计算葡萄灌溉生产的作物系数

How to find crop coefficients for irrigated grapevine production

良好的灌溉管理需要回答两个问题: 何时开水,何时关水?

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良好的灌溉管理需要回答两个问题:何时开水,何时关水?

对于现代葡萄园管理者来说,正确回答这些问题是一件严肃的事情。有了正确的知识和工具,灌溉管理就能控制葡萄树的生长,最大限度地提高坐果率,并调节果实质量。马铃薯或甜菜等一年生作物的水分管理需要灌溉,这样作物就不会对水产生压力。葡萄生产则更为复杂。在开花期需要避免压力,但在后期则需要利用压力来控制同化物的分配和葡萄藤的生长。树冠的大小和形状以及各种果实品质因素都取决于保持精确的压力水平。但是,面对千变万化的供水和蒸发需求,如何才能做到这一点呢?

何时打开水龙头

种植者使用各种方法来决定何时开水。有些方法涉及监测植物。压力的表现有:嫩枝伸长和叶片扩展速度的变化、气孔导度的降低(导致叶片温度升高,可通过测量仪测量)以及叶片水势的负值增加。 SC-1 leaf porometer),以及叶片水势变负。也可以通过土壤水分测量来推断。

Photograph of researchers using SC-1 leaf porometer on grape leaves
SC-1 leaf porometer

何时关闭水龙头

种植者通常使用蒸发需水量估算值来决定何时关水(或作物需水量)。蒸发需水量通常计算为作物系数Kc 与潜在蒸散量 PET 的乘积。PET 值可从当地气象站获得(有时是收费服务)。截光、风速、蒸气压差、可用水量和气温都会影响Kc,但其中最重要的是作物的截光。最近的研究表明,截光率的变化占作物系数变化的 85% 以上(L.E. Williams, 2001;Johnson, 2000)。这是有道理的,因为蒸发需要能量,而能量来自太阳。

您的树冠和水分流失

为了更清楚地说明这一点,蒸散量是指田间蒸发失水的总量。它包括蒸发(从土壤中流失)和蒸腾(从作物或植被中流失)。近似地讲,蒸发蒸腾的部分等于作物截获的太阳辐射的部分。土壤潮湿时,未被截获的部分全部用于蒸发,但土壤干燥时,土壤蒸发量远小于潜在蒸发量。当土壤表面潮湿时,Kc约为 1.0,但当土壤表面干燥且冠层稀疏时,Kc可能远小于 1。因此,Kc 的值会因采用滴灌还是架空灌溉以及灌溉频率的不同而变化,但主要取决于作物冠层对辐射的拦截情况。

有几种测量截流的方法。Williams (2001 年)通过照片测量了正午前后树冠下的阴影面积,并在这些值与Kc 之间建立了相关关系。这些正午值与全天截获量成正比(见 METERAccuPAR LP80操作手册)。其他方法则使用冠层上方和下方的光照测量值。

计算作物系数

该仪器 AccuPAR LP-80是一种测量植物冠层光照的仪器。它可测量 0.4 至 0.7 微米波段的光合有效辐射 (PAR)。在一个 80 厘米长的探头中,有 80 个传感器,因此可以轻松快速地对树冠下高度变化的光照水平进行平均。截获量的计算公式为 1 - t,其中 t(透射分数)是冠层下方一个或多个测量值与冠层上方一个或多个测量值的比值。使用AccuPAR 和 Williams(2001 年)相关公式计算葡萄园作物系数的步骤如下。在晴朗的日子里,在正午前几个小时内进行测量。按照AccuPAR 手册中的说明,在冠层上方进行一次 PAR 测量,在冠层下方从行中心到行中心等间距进行几次测量。不要偏向于在阳光下或阴凉处采样,要采集足够多的样本,以得出该区域的平均值。AccuPAR 会自动计算 t。从 1.0 中减去该值即可得到截距。因此,如果 t 为 0.60,截距为 1 - 0.60 = 0.40,Kc为 1.7 x 0.40 = 0.68。

Researcher using AccuPAR LP-80 in the field
AccuPAR LP-80

这一切意味着什么?

总之,让我们回到一开始提出的问题:何时开水,何时关水。管理人员通过监测葡萄树的生长速度、叶片水势或气孔导度来决定何时开始灌溉。他们通过了解施水量、土壤储水量和葡萄树用水量来决定何时关水。用水量是 PET(根据当地天气数据计算得出)乘以作物系数。作物系数与截获的辐射量成正比,截获的辐射量可通过......测量。 AccuPAR LP-80.

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参考资料

Ayars, J., T. Trout, R. Mead, C. Phene, and R. S. Johnson."成熟桃树的作物系数与正午树冠截光率密切相关"。第 III 届园艺作物灌溉国际研讨会 537 号论文,第 455-460 页。1999.(文章链接)。

Johnson, R. S., J. Ayars, T. Trout, R. Mead, and C. Phene."成熟桃树的作物系数与正午树冠截光率密切相关"。园艺学报》(2000 年)。(文章链接)。

Williams, Larry E. "加利福尼亚的葡萄灌溉"。实用酒庄与葡萄园23》(2001 年):42-55.

Williams, L. E., and J. E. Ayars."葡萄树用水量和作物系数是树冠下阴影面积的线性函数"。Agricultural and Forest Meteorology132, no.3-4 (2005):201-211.(文章链接)

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