FAO-56在盐渍环境条件下评估应力系数的方法：对马铃薯和蚕豆作物的验证外文翻译资料

 2022-12-22 17:40:27

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FAO-56在盐渍环境条件下评估应力系数的方法：对马铃薯和蚕豆作物的验证

摘要: 本研究旨在验证Allen等人提出的方法。（1998）计算不受土壤缺水影响的盐碱环境条件下的应力系数ks（实际蒸散量与最大蒸散量之比）。在地中海地区（巴里，意大利南部）对两种作物进行了验证：一种是冬季作物（蚕豆），另一种是春季作物（马铃薯），生长在具有不同盐度的粘土和壤土上。进行初步观察以验证Allen等人建立的条件。（1998）应用该Ks计算方法已实现。

测得的Ks值在生长周期内呈演化趋势。Ks值在出苗后接近1，在生长周期结束时下降。与此相反，计算得到的Ks值在整个作物周期内都表现出稳定的值，低于实测的Ks值。只有在作物循环结束时，计算得出的ks值才接近测量值。本文分析了Ks测量值与计算值差异的各种原因。观测到的Ks计算值和测量值之间的差异导致作物生长周期不同阶段计算的实际蒸散量（AET）平均低估了12%。作为土壤盐度函数的季节蒸散量分析允许调节这个平均值。如果作物循环期间ECE的平均值接近或低于3 ds m-1，则低估的程度可以忽略不计（接近4%）。相反，当ECE上升到6 ds m-1时，蒸散发量的低估接近20%。

根据Allen等人提出的方法，低估了盐环境条件下计算的AET。（1998年），由于土壤缺水和水质的综合作用，导致额外的水压力出现，主要是当土壤盐度增加时。在此条件下，提出了不同的解决方案，以提高AET的计算精度。

引言

农业用淡水资源相当有限，特别是在干旱和半干旱地区。在这些地区，主要通过使用盐水来扩大灌溉种植系统（El Beltagy，2004年）。

盐水环境中的可持续作物管理（Rhoades等人，1992年；Minhas，1996年；Rains and Goyal，2003年；Oster和Birkle，2004年）需要对作物的需水量（即实际蒸散发量，AET）进行准确评估（Ragab，2004年）。事实上，AET高估意味着在水稀少的地区浪费水资源，导致土壤盐分增加。

盐积累导致的城市化（Bresler等人，1982年；Ould Ahmed等人，2010年）。此外，由于土壤缺水和土壤盐分增加，对作物需求的低估可能导致额外的水压力（Ayers和Westcott，1985年）。这种组合降低了作物的水资源利用率及其生产力，比盐度或土壤缺水的单独影响更为显著（Katerji等人，2009年）。

(1)

式中ks为水应力系数。对于土壤限水条件，kslt;1。无土水应力，ks=1。Met是在标准条件下，在水分胁迫下，在同一作物上测定的最大蒸散量。可测量MET由Rana和Katerji，2000）或通过以下公式计算：

(2)

其中kc是作物系数。ETO是参考面（通常是灌溉草地）的蒸散量。

艾伦等人。（1998）在粮农组织56手册中详细说明了计算ETO的程序，同时指出了在大量栽培物种的营养循环期间要采用的KC值。

土壤缺水、土壤盐分及其组合导致土壤水分应力降低ks系数。对于这三种情况中的每一种，Allen等人（1998）指出计算ks的具体公式。

1.对于仅由土壤缺水引起的土壤水应力，建议采用以下公式计算Ks:

(3)

式中Dr为根区贫化（mm），TAW为根区可利用的土壤水总量（mm），RAW为根区可利用的土壤水总量（mm）。根区的总（TAW）和现成（原始）可用土壤水由以下方程式确定：

(4)

W (5)

式中，fc和wp分别是田间容量和枯萎点的含水量（m3 m-3）；zr是生根深度（m），p是作物在不受水分胁迫的情况下可从根区提取的taw分数。在高AET率下，浅根植物的p值为0.3，在低AET率下，深根植物的p值为0.7。p值0.5通常用于许多作物（Allen等人，1998年）。

2.对于仅由土壤盐度引起的土壤水分应力或由“土壤盐度-土壤缺水”综合效应引起的土壤水分应力，Allen等人（1998）提出两个不同的方程来计算ks。它们是基于Ayers和Westcott（1985年）在粮农组织29号手册和Doorenbos和Kassam（1979年）在粮农组织33号手册中发表的关于盐分和土壤缺水的产量反应的先前工作。

为了预测土壤盐分引起作物压力时作物产量的下降，Ayers和Westcott（1985）提出了以下模型：

(6)

其中，ece是根区饱和萃取物的平均导电率（ds m-1），ya是实际作物产量，ym。是当ECElt;ECESethold时的最大预期作物产量。EceThreshold和B系数的值见粮农组织公告29。它们可能在相当大的VAL范围内变化。-

根据物种（EcethThreshold在0.9和8.6之间，B系数在2和33之间）确定。尤其是在这种情况下马铃薯和蚕豆的EcethThreshold值分别为1.7和1.55 ds mminus;1；而B系数分别为12和9.6。

根据Doorenbos和Kassam（1979），当作物压力由土壤缺水引起时，作物产量的减少可通过以下方式得出：

(7)

其中，Ky是季节性产量响应系数。粮农组织33手册报告了23种栽培作物的KY季节值。至于马铃薯KY为1.1。对于Ky未知的作物，如蚕豆，Allen等人（1998）建议选择具有类似行为的作物类型的KY。豆子和豌豆的KY值为1.15。蚕豆也可以保留这种价值。然而应该提醒的是，与呈现较大变化范围的ECESETHOLD和B系数不同，KY系数值可能略有不同。23个列出物种的平均值为1.02（plusmn;0.16）。

根据上述关系6和7，Allen等人（1998）提出了盐环境条件下K的两个计算公式。第一种方法只有当土壤盐分与土壤缺水无关时才有效。如果drlt;raw，则满足该假设。在这种特殊情况下，Ks系数为：

(8)

如果土壤盐分与土壤缺水相结合，则可采用第二个公式。如果drgt;raw，则验证这种情况。在这种特殊情况下，Ks系数为：

(9)

上述公式（8）和（9）仅适用于以下情况：ECe gt; ECethreshold。

艾伦等人。（1998）然而，强调了一系列限制时，方程（8）和（9）适用。它们可以应用于长周期ODS（周或月），但不能应用于特定日期。此外，它们在高盐度下失去了有效性。公式的使用。（8）和（9）通常应限制为ECElt;ECESethold 50/b。对于土豆和蚕豆，此COR响应的ECE值分别等于5.9和6.8 ds m-1。

科学文献也提供了限制公式应用的其他原因。（8）和（9）。只有在盆栽或蒸渗仪（半封闭系统）中生长的作物才能准确测定TAW。对于田间生长的作物，生根深度难以准确确定。此外，在深层土壤中，无根土层可通过盖层水稻贡献30%的季节蒸散量（Katerji等人，1984）。在田间条件下，根系所探索的不同土层中，ECE的测定不易按形态进行。在某些情况下，一个更简单的程序，包括根据灌溉水盐分测定土壤盐分（Allen等人，1998），可能是错误的重要来源，因为它忽略了作物周期开始时土壤中的盐分水平（van Hoorn等人，1997）。最后，由于P系数的高变异性，影响生料比的P系数很难从操作上确定。实际上，除了气候和土壤深度，如Allen等人所述。（1998年），其他变量也在原始计算中起作用，包括土壤质地。Smith和Harris（1981）证明了在壤土或沙土中生根的深度比在粘土中生根的深度大。此外，根据Turner（2004年）的研究，作物在粘土上生长时不会使用土壤剖面中的所有水分。此外，Katerji和Mastrorilli（2009）还发现，与其他作物相比，某些栽培品种对土壤质地的影响更为敏感。

以上报告的分析结果表明，如果仅仅基于P系数，对植物水分应力的诊断是不准确的（见Tardieu和Katerji，1991年的评论）。使用适当的指标（见Hiler和Howell，1983年；Katerji等人，1987年）可以更准确地评估电厂水平的水应力程度。然而，这些指标需要定期（在许多情况下是手动的）调查以及特定设备的使用。

所有这些限制都解释了为什么到目前为止都是公式。（8）和（9）只是很少使用，而大量文献致力于验证艾伦等人提出的方法。（1998）用于评估无应力条件下的AET。

这些工作允许在不同的气候条件下分析通过估算与ETO相关的AET得出的误差。确定或保留的KC值（见审查katerji和Rana，2006）。本文旨在验证艾伦等人（1998）通过计算应力系数ks方程式式（8）中，在不受土壤影响的盐碱环境条件下缺水。验证将通过以下比较进行：

bull;Ks值，由式（8）计算，Ks值由马铃薯和蚕豆作物的溶解测定方法在粘土和含盐量大的壤土上种植。

bull;通过引入ks计算的实际蒸散量式（1），与测量的蒸散发量。双时标将分析：整个作物季节和较短的季节间隔，参照采用的相同间隔计算KS。

解释观察到的差异的假设将显示测量和计算的Ks。最后，为了提高盐下蒸散量估算的准确性将讨论环境条件、可能的操作解决方案。

2．材料和方法

该实验装置是在年的CIHEAM-IAM设计的。Valenzano（Bari）是开发的长期研究项目的一部分。1989年至2001年，旨在分析土壤盐分对11种栽培物种的影响。主要结果是物种是在以前的一篇论文中合成的（Katerji等人，2003）11种植物中有2种（土豆和蚕豆）在本研究中选择用于测试等式（8）。这两个的选择物种基于初步分析（见以下段落），表明在他们的作物周期符合艾伦（1998）要求的条件应用等式（8）。马铃薯属于中等耐性品种，而蚕豆对土壤盐分非常敏感（见弗朗索瓦和马斯之后的分类，1994年和卡特尔吉之后等人，2001）马铃薯和蚕豆的试验最初是旨在分析土壤质地和盐度对植物水分状况、叶表和生物量生长、产量、水分对两个物种的耗水量和用水效率。得出了这两个物种的实验方案和主要结果。在之前的论文中有详细介绍（van Hoorn等人，1993；Katerji等人，2002年、2003年）。在本文中，我们提供了一个描述与参数（土壤盐分，参与ks的植物水分状况和实际蒸散量）精明的。

2.1．实验装置

该装置由30个增强玻璃纤维溶解仪组成。直径1.20 m，深度1.20 m。一层粗砂砾石，厚0.10米，上面覆盖着重新填充的粘土。在蒸渗计底部1米处，用作排水的管道出口连接到一个排水水库的蒸渗计。设置被一张透明塑料板覆盖4米，以保护蒸渗计电池不受沉淀影响。一系列15个蒸渗计充满壤土和第二系列15个粘土分析仪。表1显示了土壤。含壤土（159mm）的蒸渗仪中的TAW较低。比粘土土（180mm）厚。

在马铃薯试验期间，用三种不同品质的水灌溉每一系列的溶菌计：局部淡水（对照处理）含有3.7毫摩尔cl l-1和0.9 ds m-1的电传导率（EC）和两种盐水。在壤土上，盐水的氯化物浓度分别为15和30毫摩尔cl l-1和ec，分别为2.3和3.6 ds m-1。在粘土上，盐水的氯化物浓度分别为15和20毫摩尔cl l-1和ec，分别为2.3和2.7 ds m-1。对于每种水质，可提供5个分析仪。

在蚕豆试验期间，对壤土和粘土的溶解测定仪进行了平行灌溉，三种不同水质的水：当地淡水（对照处理）含有3.7毫摩尔cl l-1，电导率为0.9 ds m-1，两种含15和30毫摩尔cl l-1和EC的盐水含有2.3和3.6 ds m-1。.对于每种水质，也可使用5个溶解计。最后，在马铃薯和蚕豆作物播种前，在所有处理中加入10升淡水，以获得充分的出苗。灌溉水的化学成分如表2所示。

每次灌溉后测定土壤盐度。根据灌溉水和排水水之间的平衡（Katerji等人，1992年）计算土壤水的平均氯化物浓度，并将其转换为土壤水的EC，方程式：ln ec=0.824 ln clminus;1.42，针对这类灌溉水和土壤建立（van Hoorn等人，1993年）。此外，在每台渗计中连续四个深度（17.5、42.5、67.5和92.5 cm）安装土壤水分采样器，以测定不同土层土壤水分的EC和化学成分。

如果植物生长时没有因土壤缺水引起的水分胁迫，则计算ks的公式（8）适用。为了验证这一条件是否得到严格满足，每当控制处理的黎明前叶水势（b）达到minus;0.4兆帕时，就计划对所有溶解计（控制和盐水处理）进行灌溉。

从对几种作物的实地调查中得出minus;0.4 MPa的阈值（Itier等人，1992年）。实验表明，当黎明前叶水势保持在minus;0.4兆帕左右或以上时，实际蒸散量与最大蒸散量之比（AET/MET）在0.9~1之间变化。低于此阈值时，AET/MET比值与黎明前叶水势呈线性下降。对于一些物种，包括马铃薯和蚕豆（Katerji等人，2003年），对“黎明前叶水势与气孔导度”关系的分析证实了（Itier等人，1992）的观察结果。（1992）。

在两次连续灌溉之间的时间间隔内，实际蒸散量计算为灌溉量和排水量之间的差异。每次灌溉时，都会添加额外的水以提供淋滤。平均浸出率约为0.2。过去土壤水分采样显示，几乎相同的水分含量，每次灌溉后，相应的田间容量。

2.2作物

马铃薯（龙葵属，品种“spunta”）种植密度为每蒸渗计11个块茎。在收获期逐渐减少到6个块茎，以确定生长期的生物学参数。以250 kg p2 05 ha-1和200 kg n ha-1的速率施用肥料。根据火花标准（Doorenbos和Kassam

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