位于美国得克萨斯州布什地区的美国农业部/美国农业研究所养护和生产研究实验室,实际上不仅对降雨量和灌溉量进行了衡量,而且还对水平衡的所有组成部分进行了衡量,包括深度渗流和作物用水,或蒸散(ET),从捕捉所有水资源使用的研究项目中得到的启示,规划指导德克萨斯州的规农作物优化用水。
人们相信古埃及人在公元前3100年发明了第一个尺度。由于他们还没有使用硬币进行商品交易,所以他们按重量计算不同种类的金属的价值,包括金、银和铜。具有讽刺意味的是,德克萨斯州的一大套鳞片仍被用来确定一种珍贵商品--水的价值。
虽然生产者有几种方法来测量适用于农田的降雨量和灌溉量,但位于得克萨斯州布什地区的美国农业部/美国农业研究所养护和生产研究实验室实际上不仅对降雨量和灌溉量进行了衡量,而且还对水平衡的所有组成部分进行了衡量,包括深度渗流和作物用水,或蒸散(ET)。
实际上,该实验室有四个设备,正式称为大型称重仪。每一个溶质计都含有一个不受扰动的土块,它在表面大约10x10英尺,而且是7英尺深。计量仪被放置在配备有负荷电池的规模平台上,所有的设备都被放置在可进入的地下围栏内。两个位于农田中央的横向移动洒水系统,而另外两个是由地下滴灌(SDI)系统灌溉。
测量所有水分
实验室的农业工程师加里·马莱克解释说,这些测量仪使研究小组能够直接、准确地测量作物的水分使用情况,而其他方法是不可能的。利用从溶解计和周围田地中收集的作物生长和产量数据进行季节性测试,以确定区域作物的洒水器和SDI系统的作物水分生产率。
"在能力下降的同时,我们还需要考虑在灌溉系统和管理方面,有限的灌溉将会是什么样子,"马里克说。"然而,在研究背景下,我们仍然经常灌溉以获得最大的产量,这意味着我们提供了作物所能使用的水,称为"充分"灌溉。
"我们这样做,尽管一些地下水地区已经限制灌溉到大约18英寸或更少的年,"他继续说。"这是因为我们正试图确定无压力作物产量潜力和相关的作物系数,这些系数可以缩小,以用于生产能力有限的生产者。为了了解这种缩减的结果会是什么,我们经常包括一个"赤字"灌溉。自上世纪80年代后期安装了液体流量计以来,研究小组已经从带头顶冲击洒水器的高压系统转向低压洒水系统和地下滴灌。"
低压洒水装置包括在地面上方约5英尺处使用中高喷头(MESA),在地面上方约18英寸处使用低高度喷头(LESA)。该实验室还在2013年从比较旱地农田到灌溉农田,再到评价头顶灌溉和SDI。
他说:"我们试图在任何一项作物系数研究中包括至少三年的某一特定作物的测量数据,以捕捉天气条件的逐年变化。""遗憾的是,我们正在做的事情和油井生产能力有限的生产者正在做的事情之间可能存在明显的脱节,因为我们正在试图确定农作物生产的上限。然而,我们继续学习能够帮助所有生产者更有效地灌溉的东西,包括那些水资源有限的生产者。"
产量与用水不成比例
粮食产量与减少用水不成比例.他说:"我们知道,比如说,玉米需要30到34英寸的水分才能达到每英亩250到300蒲耳的产量,而灌溉是其中的一部分。""然而,我们也已经表明,如果我们在缺乏灌溉的情况下减少了25%的用水量,根据作物将使用的全部产量,我们只能看到产量减少15%。所以这是很多井容量有限的人的目标。"
马莱克补充说,玉米通常提供了最大的投资回报,但也需要大量的投入成本。"随着这些成本的增加,我们不得不看一下余额,找出我们认为效率最高的地方。"
地下滴灌效率更高。"每年和产量都有变化,但总的来说,我们看到地下滴灌减少了大约13%到15%,通过使用莱萨喷头对洒水机进行滴灌,SDI的产量相同或更好。他说:"与洒水器相比,我们已经有几年的时间比滴水少了6英寸。"
另一方面,SDI往往需要更多的管理,他指出。除了维护砂过滤和反冲水系统外,生产者还必须监测油管的泄漏情况。一旦农作物出现,地下泄漏就很难找到,这种做法使干旱年份的种子难以在干肥中灌溉和发芽。"用地下滴注系统促进发芽是很困难的,"马莱克承认。
他说:"要把水推到水面需要大量的灌溉。""我们的深而重的土壤可以容纳大多数多余的水分,我们已经看到在剩余的季节里农作物使用它。有沙土的人就不会这么幸运了。必须这样做,或错过发生的泄漏,可以抵消节约的水,否则你会实现滴灌。"
棉花需要的水比玉米少."考虑到节约用水的棉花和新的遗传学的存在,我们看到棉花作为玉米的替代作物向北迁移并不奇怪,"马莱克指出。"根据我们的野外研究,你可以用大约60%的完全灌溉玉米所需的水种植棉花。事实上,在2019年,我们在每英亩的总水量不到20英寸的情况下种植了三包棉花,其中包括降雨、灌溉和土壤水。与玉米不同的是,由于增加灌溉,玉米产量往往更多,但如果过度灌溉,棉花往往会以较少的粗木产生更多的植被。"
小市场可以减少灌溉用水
有时,正是这种小众市场提供了减少灌溉的意想不到的机会。他说:"牛肉饲养场对谷物的需求导致该地区出现了玉米短缺,需要在中西部地区将玉米围起来。""然而,近年来,我们看到大量的乳品厂涌入了南德克萨斯州和其他州,这就产生了对饲料作物的需求。
"运输玉米青贮品很贵。当然,这为一些位于乳业附近的生产商创造了一个当地化的玉米青贮市场。"一些生产商正在以合同的方式种植这种产品,并将水分配到更少的土地上,以生产最高产量。其他人只是从收割谷物的计划开始,但相反,如果缺乏降雨,就将其削减为青贮。"
无论在哪种情况下,灌溉需求都比在季节后期必须灌溉以填充穗的谷物要少。他说:"我们在研究农场里的青贮量已经增加了几年,但这可能是我们应该多调查的事情。"
最后,马莱克说,一切都有其优缺点。"希望,我们在这里学到的将有助于生产者做出明智的决定,因为我们的研究结果会通过大学合作伙伴、顾问和自然资源保护服务区来过滤。"

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