黑龍江省半干旱區界定與注水灌溉抗旱能力的確定

安清平，陶延懷

(1. 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;2. 黑龍江省水利科學研究院，哈爾濱150080)

0 引 言

黑龍江省總面積約45.6 萬km2，耕地總面積約1 173 萬hm2，水資源總量約810 億m3，畝均水資源總量不足全國平均水平的1/4。受氣候變化和人類活動的影響，旱災發生的頻率、程度正逐年加重，旱災造成的損失正逐年提高，2009年全省春季受旱面積達600 多萬公頃，嚴重受旱面積達200 多萬公頃，旱災已成為農業生產的主要限制因素之一。

1 半干旱區的界定

黑龍江省半干旱區主要分布在西部松嫩平原。該區域多年平均降水量低于500 mm，年蒸發量( E20) 平均1 300 ～1 500 mm，生育期內降水總量嚴重不足，且時空分布不均。在春季播種期和苗期總降水量不足全年的20%，夏季降水總量接近全年的80%，季節性缺水干旱嚴重，有“十年九春旱”之說。

1.1 雨量標準界定半干旱區

依據聯合國氣象組織給出的標準，年平均雨量0 ～250 mm為干旱區;250 ～500 mm為半干旱區;500 ～1 000 mm為半濕潤區。

經查黑龍江省水文圖集，黑龍江省半干旱區多年平均降水量為400 ～500 mm，且＜500 mm，該區域都分布在西部松嫩平原。主要有齊齊哈爾地區，包括: 齊齊哈爾市、甘南縣、龍江縣、克山縣、克東縣、龍江縣、富裕縣、泰來縣、依安縣、拜泉縣;大慶地區，包括: 大慶市、肇州縣、肇源縣、杜爾伯特蒙古族自治縣、林甸縣;綏化地區部分縣市，包括:綏化市西部、肇東市、安達市、青岡縣、明水縣、望奎縣、蘭西縣。

1.2 干旱指數界定半干旱區

干旱指數是反映氣候干旱程度的指標，通常定義為年蒸發能力和年降雨量的比值，即:

式中:r 為干旱指數;E0為多年平均蒸發量，常以E20 蒸發皿水面蒸發量代替，mm;P 為多年平均降水量，mm。

經查黑龍江省水文圖集，上述齊齊哈爾地區、大慶地區、及綏化地區西部，E20 蒸發皿多年平均蒸發量為1 300 ～1 500 mm。根據(1) 式，以年蒸發能力1 500 mm和年平均雨量250 ～500 mm為計算依據，可得出黑龍江省半干旱區的干旱指數r 值為3 ～6。因此，可用干旱指數r 界定半干旱區，即:當1≤r ＜3 時，為半濕潤區; 當3≤r ＜6 時，為半干旱區;當r≥6 時，為干旱區。

1.3 作物干旱指標界定半干旱區

干旱指數反映的是氣候干旱，為了直接反映土壤干旱與作物生長發育之間關系，在此引入作物干旱指標，用K 表示，其計算公式為:

式中:K 為作物干旱指標;P 為生育期或月降雨量，mm;PX=E－S/2( mm) ;E 為生育期或各月作物需水量，mm;S 為樣本標準差。

甘南縣是黑龍江省半干旱區非常有代表性的縣份，因此，本文以甘南縣為例，確定黑龍江省半干旱區的作物干旱指標K 值。經查黑龍江省參考作物和主要作物需水量等值線圖，黑龍江省西部大豆和玉米的需水特征值，見表1。

表1 作物需水特征值

經統計分析甘南縣多年降水量，可得到生育期( 5—9月)年平均雨量及樣本標準差，見表2。

表2 生育期年平均雨量與樣本標準差

依據公式(2) ，可得到作物干旱指標K 值，見表3。

表3 作物干旱指標

通過上述計算，當降雨量大于作物生育期需水量時，K 值＞0.5;當降雨量等于作物生育期需水量時，K 值=0.5; 當年降水量為500 mm時，K 值=－1.0。因此，本文用K 值作為指標界定了黑龍江省半干旱區，即當K≥0.5 時，為半濕潤區;－1.0≤K ＜0.5 時，即為半干旱區;K ＜－1.0 時，為干旱區。

2 抗旱指標的確定

2.1 注水灌溉技術

注水灌溉技術是機械化暗式注水播種技術和機械化苗期補水灌溉技術的統稱。為了實現節水抗旱，通過使用專門設備，將灌溉水直接埋入地表以下一定深度，依靠其上覆蓋一定厚度的土層，延緩水分蒸發，保證灌溉水僅供種子萌發或作物生長，提高灌溉水的利用效率。

2.2 干土層的保墑作用

隨著干旱季節和枯水期的到來，即使土壤中涵蓄再多的水分，土壤由于蒸發也會出現干土層，此時土壤水分蒸發不是發生在土壤表面，而是在土壤內部，蒸發的水分以水蒸氣的方式穿過干土層后散發到大氣中。受干土層的抑制作用，蒸發量隨著干土層厚度的增加而減小。依據黑龍江省肇州縣水利灌溉試驗站測試的數據，可得到黑龍江省半干旱區4、5、6月不同干土層厚度前提下的騰發量值。見表4。

2.3 抗旱能力指標

黑龍江省主要旱作物的播種深度均在5 ～8 cm，注水灌溉的注水深度需控制在地表10 cm以下。由于干土層的保墑作用，其騰發量會更小。因此，注水灌溉技術的抗旱效果非常明顯。根據試驗，結合干土層厚度、注水量及抗旱天數等指標，確定了抗旱能力指標，具體見表5。

表4 不同干土層厚度及其各月日E 值

表5 抗旱能力指標表

3 結 語

自20個世紀80年代開始，黑龍江省連年發生春旱，每年因春旱造成的農業損失越來越大，抗春旱保春種已成為黑龍江省的主要農事。目前，注水灌溉( 坐水種) 技術已被廣大農民所接受，每年應用注水灌溉( 坐水種) 技術完成的抗旱保苗面積已達200 萬hm2以上。本文提出的注水灌溉抗旱能力指標可用于指導農業生產，服務黑龍江省的經濟建設。

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