邢臺(tái)市東部平原區(qū)作物灌溉定額分析

【摘要】通過調(diào)整種植制度、采用作物品種與土壤水資源分配相吻合等措施，充分利用土壤水資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是對(duì)于水資源短缺的區(qū)域，通過調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，精確確定灌溉定額，可以減少地下水的抽取，提高節(jié)水效益，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。

【關(guān)鍵詞】土壤水資源量；灌溉定額；土壤水量平衡

1. 區(qū)域地理氣候特征

1.1地理特征。邢臺(tái)市位于河北省南部，總面積12456Km2。西部為太行山區(qū)，面積3545Km2，東部平原區(qū)面積8911Km2，總?cè)丝?47.97萬(wàn)人，耕地面積1.52萬(wàn)hm2，其中水澆地1.14萬(wàn)hm2。西部為太行山區(qū)，山脈連綿，崗坡起伏，海拔高程多在1000m以下，最高山峰1822m，平均坡降1%左右，山區(qū)與平原間地形變化急驟，沒有明顯緩沖地段。由西向東，可分為山前沖、洪積扇平原和沖積、湖積平原兩部分，二者基本上以滏陽(yáng)河為界。滏陽(yáng)河以西稱為滏西平原區(qū)，面積3229 Km2，海拔高程一般在75～40m之間，坡度2.5‰～1‰。滏陽(yáng)河以東為黑龍港平原和滹滏平原（簡(jiǎn)稱滏東區(qū)）。黑龍港平原面積4934Km2，主要是古黃河與海河水系長(zhǎng)期泛濫淤積而成，地勢(shì)平坦，坡度1/10000左右，高程多在35～30m之間，最低處24m。滹滏平原面積748 Km2，環(huán)境與黑龍港平原類似。本區(qū)主要種植小麥、玉米、棉花和谷子等。

1.2降水量時(shí)空分布及年內(nèi)分配。邢臺(tái)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，四季分明，全市多年平均年降水量530.6mm（1956～1997年系列）。干旱指數(shù)1.5～2.9之間，平原大于山區(qū)。降水量區(qū)域分布不均，山區(qū)大于平原。降水量年內(nèi)分配集中，全年降水的75～80%形成于6～9月的汛期。降水量年際變化大，單站年降水量最大最小之比，山區(qū)一般在5～9倍，平原3～6倍。全市多年平均年徑流深44.1mm，折合年徑流量5.49億m3，其時(shí)空分布和變化特點(diǎn)與降水相似，但更顯劇烈。

2. 土壤水資源評(píng)價(jià)原理

2.1土壤水資源的概念及其特點(diǎn)。

（1）土壤水資源作為土壤層內(nèi)經(jīng)常參與陸地水分交換水量，特別是根系帶中能為植物所利用并可恢復(fù)的水量。它表現(xiàn)為土壤水分不斷補(bǔ)給與消耗的動(dòng)態(tài)水量，與常用的土壤儲(chǔ)水能力、土壤儲(chǔ)水量以及土壤有效水分等有所不同。

（2）土壤水是四水轉(zhuǎn)化的中樞. 無(wú)論是灌溉水， 還是天然降水， 都要轉(zhuǎn)化為土壤水后才能被作物根系吸收[1]。我們把可被作物根系吸收利用的地表淺層土壤空隙中的水稱為土壤水資源。土壤水資源，通過“土壤水庫(kù)”的調(diào)節(jié)被植物連續(xù)不斷的利用。土壤水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水、農(nóng)田灌溉、地下水補(bǔ)給和大氣中的水汽凝結(jié)，而其消耗主要為植物蒸騰和土壤蒸發(fā)。土壤水資源具有與其它資源不同的特點(diǎn)：其一，土壤水普遍存在于陸地表面的土壤中，具有分布的廣泛性和連續(xù)性，使土壤水資源得到充分的利用；其二，土壤水資源更新更快，具有不斷補(bǔ)給與排泄的動(dòng)態(tài)特征；其三，土壤水資源為非重力水，雖然具有“液態(tài)”特性，但并不能作為開采資源加以利用和管理；其四，土壤水更新周期一般為一年，其變化過程與植物生長(zhǎng)過程較適應(yīng)[3]。

2.2土壤水量平衡方程。在天然狀態(tài)下，土壤水份循環(huán)過程中，不斷得到大氣降水和凝結(jié)水的補(bǔ)給，又以植物蒸騰和土壤蒸發(fā)形式不斷消耗；當(dāng)土壤含水量超過田間持水量時(shí)，以重力水形式補(bǔ)給地下水；當(dāng)蒸發(fā)使土壤含水量小于田間持水量，地下水埋深小于極限埋深時(shí)，又會(huì)從地下水得到補(bǔ)充。因而，在某 一時(shí)段ΔT內(nèi)土壤水量平衡方程為：

ΔWεR=（P+ε+Cm）-（EP+RS+Pγ+Pz+E+T）

由于 P-EP-Rs-Pγ-Pz=Ps

所以 ΔWεR= Ps +ε+ Cm-（E+T）

式中： ΔWεR——某一時(shí)段內(nèi)土層蓄水變量（mm）；

P——降水量（mm）；

Ps——降水滯留在土壤中的水量（mm）；

ε——地下水通過毛管輸送到土壤中的水量（mm）；

Ep——雨期蒸發(fā)量（mm）；

Cm——大氣中或表層土壤顆粒間的水汽（mm）；

Pz——植物截留量（mm）；

Rs——降水產(chǎn)生的地面徑流量（mm）；

Pγ——降水入滲補(bǔ)給地下水量（mm）；

E——土壤蒸發(fā)量（mm）；

T——植物蒸騰量（mm）；

取一年為周期，在一年內(nèi)土壤水的總蓄水變量為ΣΔWεR= Σ（Ps +ε+ Cm）-Σ（E+T）

3. 土壤水資源的評(píng)價(jià)方法

3.1評(píng)價(jià)范圍。由土壤水資源的含義可知，土層中經(jīng)常參與陸地水分交換的那部分動(dòng)態(tài)水量作為評(píng)價(jià)對(duì)象。從土壤水分在垂直剖面上的變化情況，可以確定其變化范圍，但在不同地區(qū)，不同土壤巖性情況下，其評(píng)價(jià)范圍不同。根據(jù)對(duì)本區(qū)土壤水分垂直變化規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)位于地表至以下130cm深度土層間的土壤水分，常處于不斷的補(bǔ)給、蒸發(fā)動(dòng)態(tài)中，該土層以下的土壤水分基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。參照一般作物主要根系深度，確定本地本項(xiàng)評(píng)價(jià)范圍為地表至地表下130cm深度之間的土壤水。。

3.2土壤水資源分項(xiàng)評(píng)價(jià)。

3.2.1降水補(bǔ)給量（Ps）對(duì)每一個(gè)流域分區(qū)選擇相當(dāng)于50%頻率降水頻率的2006年降水補(bǔ)給觀測(cè)資料進(jìn)行分析計(jì)算。

（1）根據(jù)每個(gè)分區(qū)選擇的旱情監(jiān)測(cè)站實(shí)測(cè)土壤水資源量和水量平衡原理，以次降水量為單元進(jìn)行計(jì)算，最后累加求的年補(bǔ)給量。本站土壤水分基本上5日測(cè)驗(yàn)一次，與有大雨過程（日雨量超過30mm進(jìn)行加測(cè)）。因此，對(duì)于大雨過程，由于雨后空氣濕度大，測(cè)驗(yàn)間隔時(shí)間短，期間土壤水蒸發(fā)量可以忽略，降水前后實(shí)測(cè)的土壤水增量即為次雨補(bǔ)給量。但對(duì)于小雨過程，由于雨量小，測(cè)驗(yàn)間隔時(shí)間長(zhǎng)，期間土壤水分要消耗蒸發(fā)一部分，單用實(shí)測(cè)資料計(jì)算補(bǔ)給量會(huì)偏小，實(shí)測(cè)資料中常會(huì)出現(xiàn)降雨前后土壤水增量為負(fù)值的現(xiàn)象。另外，土壤水兩測(cè)次間在即有灌溉又有降水的情況下也無(wú)法分出因降水而引起的土壤水增量。遇到上述情況，便采用水量平衡方程進(jìn)行估算。水量平衡方程式為：

Ps=P-Pz-EP-Rs-Pγ式中符號(hào)意義同前，當(dāng)雨量較小時(shí)，Ep、Rs、Pγ 均為零，此時(shí)降雨對(duì)土壤的補(bǔ)給量為： Ps=P-Pz

（2）本地?zé)o實(shí)測(cè)植物截留量Pz資料，參考有關(guān)資料確定：一次降雨植物最大截留量為3mm，當(dāng)日降雨量小于5mm時(shí)，植物截留量為降雨量的1/2。據(jù)此可求得每次小雨時(shí)的土壤水補(bǔ)給量。

（3）具體成果見表1，從年平均補(bǔ)給量看，年土壤水補(bǔ)給量約占年降水量的63%。