如何利用 PAR 提高灌溉效率

How to use PAR for more efficient irrigation

良好的灌溉管理需要回答两个问题:何时开水,何时关水。 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。

博士GAYLON S. CAMPBELL坎贝尔

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,正确回答这两个问题是非常重要的。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。通过气孔导度的降低(导致叶温升高)和叶片水势的负值增加,植物的嫩枝伸长率和叶片膨大率都会发生变化,这表明植物受到了压力。也可以通过土壤水分测量来推断。种植者通常利用对蒸发需求的估计来决定何时关水(或作物需要多少水)。

蒸发需求量通常以作物系数Kc 与潜在蒸散量 PET 的乘积来计算。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。

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)。为了得到一个很好的近似值,蒸腾作用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的值会因使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)用照片测量了正午前后树冠下的阴影面积,并将这些值与Kc 联系起来。这些正午值与全天截流值成正比(参见操作手册)。 ACCUPAR LP-80操作手册)。其他方法则使用冠层上方和下方的光照测量值。

使用LP-80 计算作物系数非常简单

ACCUPAR 是一种测量植物树冠光照的仪器。它可测量 0.4 至 0.7 微米波段的光合有效辐射 (PAR)。80 厘米长的探头上有 80 个传感器,因此可以轻松快速地平均树冠下高度变化的光照水平。截获量的计算公式为1 - t,其中t(传输分数)是冠层下方一个或多个测量值与上方一个或多个测量值的比值。

利用ACCUPAR 和 Williams(2001 年)的相关性计算葡萄园作物系数的程序如下:

  1. 在晴朗天气的中午几小时内进行测量。
  2. 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。
  3. 不要偏好在阳光下或阴凉处取样,要采集足够的样本,以得出该地区的平均值。
  4. ACCUPAR 会自动计算t。从 1.0 中减去该值就得到截获量。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。

何时关闭水龙头

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。作物系数与截获辐射成正比,截获辐射可通过ACCUPAR 测得。

有问题吗?

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参考资料

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"。农业与森林气象学》第 132 卷第 3 期(2005 年):"葡萄用水量和作物系数是冠层下测量的阴影面积的线性函数"。3 (2005):201-211.(文章链接)

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