不同降水條件下的水稻作物蒸散發(fā)影響及入滲補(bǔ)給的試驗(yàn)測定分析

胡 娜

(大連市水務(wù)事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116021)

蒸散發(fā)和降雨入滲補(bǔ)給是影響水稻作物需水量的2個關(guān)鍵要素，如何定量分析這2項(xiàng)指標(biāo)對水稻作物的需水影響是較為關(guān)鍵的科學(xué)問題。遼寧省是全國糧食主要產(chǎn)區(qū)，水稻作物是遼寧省南部區(qū)域主要的農(nóng)作物之一，當(dāng)前，農(nóng)業(yè)用水矛盾日益突出，特別是遼寧地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)干旱情況，使得水稻作物正常生長期的需水量難以得到有效保證。為盡力保證水稻作物的農(nóng)業(yè)需水量，需要對其農(nóng)業(yè)需水的規(guī)律進(jìn)行分析。近些年來，對于水稻作物農(nóng)業(yè)需水規(guī)律的研究較多[1- 6]，需水規(guī)律分析主要采用2種方式，一種方式為結(jié)合模型對農(nóng)業(yè)需水進(jìn)行預(yù)測，統(tǒng)計分析需水規(guī)律；第二種方式為采用需水觀測試驗(yàn)的方式，對農(nóng)作物的需水規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)分析[7- 10]。第二種方式較為貼合作物生長實(shí)際，但是大都針對需水量進(jìn)行試驗(yàn)分析，而對影響需水量的2個重要參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)分析的還較少，為此本文以大連為試驗(yàn)區(qū)域，對試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)作物水稻生長期不同降水條件下的蒸散發(fā)和降雨入滲補(bǔ)給進(jìn)行試驗(yàn)分析。

1 試驗(yàn)方案

(1)降雨入滲補(bǔ)給試驗(yàn)方案。在進(jìn)行降雨入滲補(bǔ)給分析時，考慮入滲儀器高度對其入滲量的影響，主要設(shè)置安裝滑動式儀器進(jìn)行試驗(yàn)測定，在每0.4m的梯度位置安裝一個儀器，當(dāng)某一個高度的入滲量達(dá)到穩(wěn)定變化后，逐步升高儀器的高度，主要設(shè)置3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1、0.5m共7個高度，儀器安裝現(xiàn)場如圖1所示。在對每個高度進(jìn)行入滲量的觀測時，結(jié)合雨量計對整個觀測試驗(yàn)進(jìn)行同步試驗(yàn)，這樣可以對整個試驗(yàn)水田的降雨入滲情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握。

(2)蒸發(fā)量試驗(yàn)方案。本次試驗(yàn)主要采用E601蒸發(fā)器進(jìn)行水稻葉面蒸騰觀測，在具體觀測時，將E601蒸發(fā)器埋入水稻觀測試驗(yàn)的土壤中，另外一個E601蒸發(fā)器主要用于觀測水稻葉面的蒸騰量，將2個蒸發(fā)觀測儀器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相減得到水稻的蒸散發(fā)量。對于水稻作物的潛水蒸發(fā)，主要采用地中滲透儀對不同地下水埋深下的水稻潛水蒸發(fā)進(jìn)行觀測試驗(yàn)，儀器的埋深高度分別為0.25、0.5、0.75、1.2m。每個埋深高度進(jìn)行2次觀測試驗(yàn)，在儀器觀測到不同埋深下的潛水蒸發(fā)量后，結(jié)束觀測試驗(yàn)。

圖1 試驗(yàn)儀器現(xiàn)場安裝

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同降水條件下的降雨入滲補(bǔ)給關(guān)系試驗(yàn)分析

結(jié)合降雨入滲觀測試驗(yàn)方案，對2017年主要降水期間不同埋深高度下的降雨入滲補(bǔ)給量進(jìn)行試驗(yàn)分析，試驗(yàn)分析結(jié)果見表1。

表1 不同降水條件下的降雨入滲補(bǔ)給關(guān)系的確定

從表1中可以看出，次降雨量和入滲補(bǔ)給量并非呈現(xiàn)單一變化關(guān)系，即降雨量大，其入滲補(bǔ)給量并不一定大，這主要是因?yàn)槿霛B補(bǔ)給量除受到降雨影響外，還與土壤前期影響雨量有關(guān)。若土壤前期影響雨量較大，在下滲水量達(dá)到土壤蓄水容量后，不再下滲。此外從表中還可看出，其下滲補(bǔ)給量和土壤埋深關(guān)系影響較大。

2.2 土壤類型對不同降水條件下的水稻入滲補(bǔ)給關(guān)系的影響

考慮到土壤特性不同，其蓄水能力不同，為此針對不同土壤類型分析不同降水及埋深條件下的降水入滲關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見表2—3，如圖2所示。

表2 不同埋深下壤土的降雨入滲補(bǔ)關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果

表3 不同埋深下水稻作物生長期入滲補(bǔ)給試驗(yàn)結(jié)果

圖2 降雨、埋深-入滲補(bǔ)給量關(guān)系曲線試驗(yàn)結(jié)果

由表2的試驗(yàn)分析結(jié)果可看出，對于同一種土壤類型而言，隨著土壤埋深的增加，相同降水量條件下的入滲補(bǔ)給量增加，其入滲補(bǔ)給系數(shù)也隨著埋深的增加而增加。對于不同土壤類型而言，相同降水條件下亞沙入滲補(bǔ)給量最大，按照入滲能力排序，分別為亞砂>亞黏>黏土>砂土。圖2給出了降雨、埋深-入滲補(bǔ)給量之間的變化曲線，從圖2中可看出，降雨-入滲補(bǔ)給關(guān)系曲線呈現(xiàn)較為明顯非線性變化關(guān)系，而埋深-入滲補(bǔ)給曲線呈現(xiàn)較為明顯的線性變化關(guān)系。

2.3 不同埋深下水稻作物整個生長期入滲補(bǔ)給關(guān)系的試驗(yàn)分析

考慮水稻作物生長期需水量不同，分別對0.25、0.5、0.75m 3個埋深下的水稻生長期的入滲補(bǔ)給進(jìn)行試驗(yàn)分析，分析結(jié)果見表4—5。

表4 水稻作物不同埋深下整個生長期的入滲補(bǔ)給試驗(yàn)結(jié)果(壤土)

表5 不同土壤下不同埋深的降雨入滲補(bǔ)給關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果

由表4可看出，水稻不同生長期隨著埋深的增加，其入滲補(bǔ)給量逐步增加，上層入滲補(bǔ)給量明顯高于下層。在整個作物生長期，乳熟期和分蘗末期的入滲量最大，這2個時期也是水稻作物需水量最大的2個時期。在水稻的分蘗初期，其作物需水量最低，因此在乳熟期和分蘗末期應(yīng)該加大其降水入滲補(bǔ)給量，可以考慮在前期不進(jìn)行人工澆水。由表5可看出，各土壤特性下水稻不同生長期的下滲能力較為相似，和總的下滲能力變化特點(diǎn)一致。

2.4 水稻作物整個生長期潛水蒸發(fā)試驗(yàn)分析

結(jié)合水稻蒸發(fā)試驗(yàn)方案，對水稻作物不同生長期的潛水蒸發(fā)進(jìn)行觀測試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 不同生長期水稻作物的潛水蒸發(fā)試驗(yàn)結(jié)果 單位：mm/d

圖2 不同生長期各埋深下水稻作物水面蒸發(fā)試驗(yàn)結(jié)果

表7 不同埋深下水稻作物整個生長期的潛水蒸發(fā)量試驗(yàn)結(jié)果 單位：mm

由表6可看出，地下水埋深越淺，水稻的潛在蒸發(fā)越大，潛在蒸發(fā)最大值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期，各生長期潛在蒸發(fā)能力的排序?yàn)椋喊喂?jié)孕穗期>抽穗開花期>乳熟期>黃熟期>分蘗末期>分蘗初期，分蘗初期水面蒸發(fā)最大，這主要是因?yàn)樗旧L初期葉面較小，其蒸發(fā)主要為水面蒸發(fā)，而黃熟期由于葉面較大，葉面蒸騰量較大，使得其水面蒸發(fā)最小。就水面蒸發(fā)能力而言，其排序?yàn)椋悍痔Y初期>分蘗末期>拔節(jié)孕穗期>抽穗開花期>乳熟期>黃熟期。

2.5 水稻作物單日潛水蒸發(fā)試驗(yàn)分析

綜合考慮水稻作物總體潛水蒸發(fā)變化規(guī)律，對其單日的潛水蒸發(fā)進(jìn)行觀測試驗(yàn)分析，分析結(jié)果見表7。

從表7中可看出，14∶00水稻作物潛水蒸發(fā)最大，這只要是受到地區(qū)日平均氣溫影響，基本上各個時間點(diǎn)水稻潛水蒸發(fā)即為當(dāng)日氣溫的變化表征。日平均氣溫最高的時段段，其潛水蒸發(fā)最大，日平均氣溫最低時間段，其潛水蒸發(fā)量最小。

3 結(jié)論

(1)水稻的場次降水-入滲補(bǔ)給呈現(xiàn)明顯非線性變化，水稻的入滲補(bǔ)給除受到降水影響外，還受土壤蓄水能力的影響。

(2)同一降水條件下，埋深-入滲補(bǔ)給呈現(xiàn)明顯線性變化關(guān)系，對于同一土壤而言，其埋深越大，其入滲補(bǔ)給量越小，不同土壤類型按照入滲能力排序，分別為亞砂>亞黏>黏土>砂土。

(3)水稻各生長期潛在蒸發(fā)能力的排序?yàn)椋喊喂?jié)孕穗期>抽穗開花期>乳熟期>黃熟期>分蘗末期>分蘗初期，水稻日潛水變化和氣溫變化相關(guān)度較高。

(4)本文還未討論水稻耕作方式對其下滲量和潛水蒸發(fā)的影響，在以后還需要進(jìn)一步深入研究。