夏玉米降雨冠层截留过程及其模拟

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1、灌溉排水学报２０１５年７月第３４卷第７期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０７－００１３－０５夏玉米降雨冠层截留过程及其模拟刘战东１，刘祖贵１，张寄阳１，宁东峰１，南纪琴１，秦安振１，牛犇２，张宵２，肖俊夫１（１．中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室，河南新乡４５３００２；２．河南省焦作市广利灌区管理局，河南沁阳４５４５５０）摘要：为探明夏玉米不同生长阶段的降雨冠层截留过程，采用模拟降雨法测定了不同生长阶段、不同降雨强度夏玉米冠层下穿透雨量、茎秆流量，并基于水量平

2、衡法量化分析了冠层截留，分别探讨了三者与其影响因素之间关系，阐明了夏玉米降雨冠层截留分布特征。结果表明，随玉米生长发育，穿透雨率先降低后增大，茎秆流率和冠层截留率则先增加后减少；茎秆流量、冠层截留量均与叶面积指数（ＬＡＩ）显著线性正相关，而穿透雨量与ＬＡＩ显著线性负相关。茎秆流量、穿透雨量均与雨强显著线性正相关，而冠层截留量与雨强呈显著的幂函数关系；茎秆流率、冠层截留率随雨强的增大而略有下降，而穿透雨率则随雨强的增大而略有增大。通过多元回归分析，建立的基于ＬＡＩ、降雨强度和降雨历时３个参数的夏玉米次降雨冠层截留特征量估算方程的相关性均达到极显著水平。关键

3、词：穿透雨；茎秆流；冠层截留；降雨强度；叶面积指数；夏玉米中图分类号：Ｓ５１３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０７．００３刘战东，刘祖贵，张寄阳，等．夏玉米降雨冠层截留过程及其模拟［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（７）：１３－１７．０引言［１］植被冠层对降雨的截留，改变了降雨在地表的分布及对降水的有效利用。目前，针对林木冠层影响降［２－４］雨空间分布的研究较多较深入，而大田作物冠层对降雨的截留分布特征研究鲜见，且大多集中于喷灌条［５－９］［１０－１１］件下，另外基于自然降雨随机性和不可操作性，还缺乏对作物全生

4、育期的系统研究。为此，以夏玉米为研究对象，在人工模拟降雨条件下系统测定不同生育期、不同降雨特性下玉米冠层下穿透雨和茎秆流，采［１２－１３］用水量平衡法计算对应的玉米冠层截留，通过量化分析探讨三者与玉米生育期和降雨特性的关系，阐明玉米冠层降雨截留分布特征，并构建夏玉米冠层降雨截留估算模型，以期为合理评价夏玉米对降雨的有效利用提供参考。１材料与方法１．１试验区概况试验于２０１４年６—９月在中国农业科学院农田灌溉研究所广利灌区灌溉试验基地进行（１１２°５５′Ｅ，３５°４′Ｎ，海拔１５０ｍ）。试验点多年平均气温１４．５℃，无霜期２１６～２４０ｄ，日照时数２２００

5、～２４００ｈ，多年平均降水量为５９３．５ｍｍ。土壤质地属砂质黏土，土质分布均匀，在该地区具有代表性。０～２００ｃｍ土层平均土壤干体积质量为１．４５ｇ／ｃｍ３，田间质量持水率为２６％，饱和质量含水率为３０．３８％。试验期间试验站内平均地下水位埋深为６．４ｍ。收稿日期：２０１５－０１－２０基金项目：国家自然科学基金项目（５１３０９２２６）；国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（ｎｙｃｙｔｘ－０２）；公益性行业（农业）科研专项（２０１２０３０７７）；国家８６３计划项目（２０１１ＡＡ１００５０９）作者简介：刘战东（１９８１－），男，河南沁阳人。助理研究员，博

6、士，主要从事作物生理与水分高效利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｚｄｄｒａｇｏｎ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：肖俊夫（１９６１－），男，辽宁庄河人。研究员，主要从事节水灌溉理论与新技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｊｕｎｆｕ６１＠１６３．ｃｏｍ１３１．２试验材料与处理供试夏玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）为“先玉３３５”。玉米播种的株距３０ｃｍ、行距５０ｃｍ，每小区４行，每行１０株。于６月１０日播种，９月２８日成熟收获，整个生育期１１１ｄ。播前施底肥沃伏特缓控复合肥６００ｋｇ／ｈｍ２，其ｗ（Ｎ）∶ｗ（Ｐ２Ｏ５）∶ｗ（Ｋ）为２８∶８∶８，玉米生育期间不再追肥。采用ＱＹＪＹ－５

7、０１便携式野外模拟降雨器人工模拟降雨。通过调整喷头的大小和压力表读数，得到不同降水强度。喷头安装在固定降水座上，降雨座高度为４ｍ，有效降雨面积为３ｍ×５ｍ，降雨均匀系数在８０％以上。试验在玉米拔节、抽雄、完熟期（２０１４年７月１０日，８月１０日和９月１日）进行，为消除风速和蒸发对降雨均匀度的影响，模拟时间选择０６：００—０９：００，试验过程中，在四周布设挡风板。试验期间无自然降雨及其他水分的影响。根据研究区多年水文资料记录的降雨频率，试验设计降雨强度依次为３．３３、２．００、１．５０、１．００和０．５０ｍｍ／ｍｉｎ，降雨历时为１３ｍｉｎ和３０ｍｉｎ，且与

8、研究区夏季多大雨的降雨特点相吻合，同时试验前应率定降雨强度。１．３测定项目与方法