黔中巖溶山區(qū)水稻田間需水量供需平衡及灌溉制度研究

1、貴 州 科 學 28(1 :76-79, 2010Guizhou Science收稿日期 :2009-06-17; 修回日期 :2009-12-08基金項目 :貴州科技計劃項目 , 黔科合 S 字 20071020; 國家科技支撐 計劃子課題 , 子課題任務書編號 :2006BAC01A09-5。作者簡介 :蘭序書 女 (1970- 農業(yè)技術員 , 從事農業(yè)研究。 通訊作者 :吳士章 , 研究員 。 E -mail:wushizhang 555163.cm 。黔中巖溶山區(qū)水稻田間需水量供需平衡及灌溉制度研究蘭序書 1 李 坡 2 吳士章2(1貴州省修文縣久長農業(yè)綜合服務中心 , 貴州 修文 5

2、50201; 2貴州科學院 喀斯特資源環(huán)境與發(fā)展研究中心 , 貴陽 550001摘 要 : 本文主要對巖溶山區(qū)水稻田間需水規(guī)律研究 , 探索水稻在不同的生育期的需水定額 , 為農業(yè)節(jié)水提供理論依據 , 把 傳統(tǒng)用水轉到現(xiàn)代的高效用水的軌道上來 , 建立合理 、 節(jié)水 、 高產 、 高效的與生態(tài)良性循環(huán)的水資源體系 。 關鍵詞 : 黔中巖溶山區(qū) , 水稻 , 需水定額 , 灌溉制度中圖分類號 S511. 1S274. 1 文獻標識碼 A 文章編號 1003-6563(2010 01-0076-04Research on the Ba l ance of W a ter D e mand i n

3、g Ra ti on i n R i ce and I rr i ga ti on Syste m i n Cen tra l Gu i zhou Karst Area sLAN Xu 2shu 1 L I Po 2 W U Sh i 2zhang2(1X iuw en J iuchang Cen tre for A g iuw en China; 2R esea rch Center for Karst S ources, En 2vironm ent and D evelo m ent of Guiyang 550001, China Abstract: has on the balanc

4、e of the water de manding rati on in rice field in different peri 2ods of p r ocreati p r ovided acade m ic basis f or water -saving in agriculture, which transfor med the traditi onal water use int o the modern efficient water us t o establish a rati onal, water -saving, high -yield and efficient e

5、co -virtuous circle of water syste m.Key words: central Guizhou karst area, water de manding rati on, irrigati on syste m 在貴州巖溶山區(qū)水稻灌溉用水量及在年內不同 生育期需水變化過程是進行農田灌溉規(guī)劃 、 設計和 管理工作的重要依據 (曲達良 , 1984 。因巖溶山區(qū) 存在漫灌 、 亂灌 、 滿灌現(xiàn)象嚴重 , 極大的浪費水資源 。 灌溉用水定額的確定 , 必須按照作物的需水特性 , 有 效的制定合理的灌溉制度 (吳士章 , 2003 。恰如其 分的滿足作物高產穩(wěn)產對農田水

6、分狀況調節(jié)的要 求 。1 實驗區(qū)域概況實驗區(qū)域自然條件較好 , 以丘陵為主 , 地勢在 1300-1400m 之間 。 冬無嚴寒 , 夏無酷暑 , 雨量充 沛 (修文綜合區(qū)劃辦 , 1990 。年均溫 13. 2 , 降雨 1200mm , 無霜期 258d, 日照時數 1254. 9h, 具有春遲 、 夏短 、 秋早 、 冬長的氣候特點 。 農業(yè)水資源 , 利 用率較低 。 土壤以黃壤為主 , 占全區(qū)域 60%以上 , 水稻土占 30%左右 , 土壤肥力淺薄 , 質地較差 。森林覆蓋率僅為 24. 5%, 水源含養(yǎng)率底下 , 林膏下墊 面覆蓋層淺 , 巖溶發(fā)育 , 下滲強烈 , 由于這些劣勢

7、 , 以 致形成本區(qū)域水資源匱乏 。 發(fā)展節(jié)水型農業(yè)是本區(qū) 域的重要戰(zhàn)略 。2 試驗設計方法在黔中地區(qū)久長鎮(zhèn)驢坊村作田間試驗 , 3個重 復 9個處理 , 即設 9小區(qū) , 每小區(qū) 100m 2, 分為 3組 , 每組 3小區(qū) 。 A 區(qū)為對照區(qū) , B 區(qū)為蓄水灌溉區(qū) , C 區(qū)為節(jié)水灌溉區(qū) , 每小區(qū)作灌溉定額研究 。每小區(qū) 用圍梗隔離方法 , 在梗邊開孔 , 嚴格控制水位 , 在小 區(qū)中央設蒸發(fā)皿 , 作水面蒸發(fā)資料累積分析 。在不 同水位的條件下 , 田間管理和追肥全部相同 , 主要作 收獲時的總產量對比 。3 需水模系數研究根據實驗區(qū)的水文氣象 、 土壤等自然條件的分 析和作物田間耗

8、水 (包括作物葉面蒸發(fā) 、 水面蒸發(fā) 、 棵間蒸發(fā)和深層滲漏等方面 的分析研究 , 確定作 物在不同生育期的需水特征 , 探求出作物在不同生 育期的需水系數 k 值 , 見表 1。3. 1 以水面蒸發(fā)為參數研究田間需水量的確定 氣象因素的影響是田間作物需水量的重要因素 (沈陽農學院主編 , 1980 , 而氣象因素都與當地的 水面蒸發(fā)和水文分布過程之間有較為密切的關系 , 用下式方程表示 :E =E 0 式中 :E 全生育期作物田間需水量 (mm ; 需水系數 (3年實測資料分析為 1. 01 ; E 0 與 E 同時段的水面蒸發(fā)量 (mm , 采用 3年蒸發(fā)平均值 。1。表 1Tab. 1

9、W a te r dem a nd i ng co e ffi c t ri o d o c rea ti o n生育時期 返青 分孽 抽穗 乳熟 黃熟需水模系數 K 值 (% K 12K 3K 4K 5K 6 . 819. 015. 023. 512. 0水模系數最大 , , 說明在分孽期需水量 大 , 返青期需水量小 。4 巖溶山區(qū)水稻生育階段累積田間需水研究 根據“ 烏江流域上游巖溶地區(qū)分布式水文研究 極其應用 ” 黔科合 S 字課題對本區(qū)域的水文氣象過 程研究 , 水稻在全生育期水面蒸發(fā)為 340mm , 需水 系數為 1. 01。4. 1 各生育期水稻需水量利用分析研究 3年的平均需

10、水系數 1. 01, 求出 全生育期的田間需水量用公式 。E =E 0=1. 01×340=343. 4(mm 各生育期的需水系數利用表 1的研究值 返青期為 :E1=K 1E =4. 2%×343. 4=14. 4(mm 分孽期為 :E2=K 2E =26. 8%×343. 4=92(mm 拔節(jié)期為 :E3=K 3E =19%×343. 4=65. 2(mm 抽穗期為 :E4=K 4E =15. 0%×343. 4=51. 5(mm 乳熟期為 :E 5 =K 5E =23. 0%×343. 4=79. 0(mm 黃熟期為 :E6=K

11、 6E =12%×343. 4=41. 2mm 4. 2 水稻在各生育階段累積田間需水量返青階段需水量 :E 1=0. 042×343. 4=14. 4(mm 返青 -分孽階段需水量 :E 1-2=0. 31×343. 4=106. 5(mm 返青 -拔節(jié)階段需水量 :E 1-3=0. 5×343. 4=171. 7(mm 返青 -抽穗階段需水量 :E 1-4=0. 65×343. 4=223. 2(mm 返青 -乳熟階段需水量 :E 1-4=0. 88×343. 4=302. 2(mm 返青 -黃熟階段需水量 :E 1-4=1. 0

12、×343. 4=343. 4(mm 5 供需平衡研究5. 1 供水研究據 “ 農業(yè)高效用水產業(yè)工程 ” 和“ 黔科合 S 字課 題的試驗研究 ” , 水稻生育階段的供水值如下表 2。 77 1期 蘭序書 , 等 :黔中巖溶山區(qū)水稻田間需水量供需平衡及灌溉制度研究 從表 2中分析 , 各生育階段耗流量 >供水量 , 耗 水主要是蒸發(fā)量多 , 巖溶山區(qū)下滲量大的因果關系 。表 2 水稻生育階段田間供水量表Tab. 2 R i ce fi e l d w a tsupp l y i n the p e ri o d o f ri ce p r o c rea ti o n生育階段 返

13、青 分孽 拔節(jié) 抽穗 乳熟 黃熟 全生育期 田間供水 (m 3/hm 2 15. 693. 774. 655. 485. 244. 73550滲透量 (mm 12. 045. 022. 516. 516. 515. 0127. 5耗水量 (mm 27. 0138. 097. 072. 087. 560. 0481. 5日均耗水量 (mm /d 3. 54. 66. 56. 58. 06. 05. 2 產水分析研究根據 “ 黔科合 S 字課題 ” 的 24年資料研究 , 對本 試驗流域的分析采用 2006年為典型年研究 , 降水量 、 蒸發(fā)量 、 下滲量見表 3。表 3 水稻生育期 (5-10月

14、 降雨 、 蒸發(fā) 、 下滲 、 徑流分析表Ta b. 3 Ana l ysis o n the P -R -F i n the p e ri o d o f ri ce p r o c re a ti o n (m o n th5-10月 份 56789全生育期 生育期 返青 分蘗 拔節(jié) 抽穗 乳熟降雨量 (mm 180. 8124. 7200. 0137. 9. . 781. 9蒸發(fā)量 (mm 72. 062. 695. 6. 152. 0403. 3植物蒸騰 (mm 0. 51. 01. 00. 50. 54. 5下滲量 (mm 2. 22. 52. 52. 21. 514. 2徑流量 (

15、m 3/s 0. . 0. 0890. 0650. 0510. 047 由表 3>蒸發(fā) , 說明供水比較足 。5. 3 供需平衡5. 3. 1 根據黔科合 S 字課題對流域水文過程的研究 , 來水量 (本流域加上其他外流域的客水 以下列分析公式計算 :W =P +W x +W c +W g +W d +W p 式中 :P 降雨量 ;W x 地下水 ;W c 地表水 ;W g 客水 ;W d 土壤水 ;W p 其他來水 。即 :全生育期來水量 =781. 9+60. 5+70. 0+15. 0+9. 0+8. 0=944. 4式中降雨量 P 值為省水文局資料 , W x 、 W c為貴州水

16、文地質資料分析值 , W d 、 Wp為分析估算值 。5. 3. 2 供水分析降雨籠罩到整個流域后 , 除去其他損失才進入 田間水量 (沈陽農學院主編 , 1980 , 其分析式為 :W =P -Z -f -S -d 式中 :P 降水量 ;Z 蒸發(fā)量 ;f 下滲量 ;S 植物蒸發(fā)蒸騰截流量 ;d 其他損失量 。整個生育期的供水量為 :W =781. 9-403. 3-4. 5-14. 2-3. 8=356. 1mm5. 3. 3 供需平衡研究從整個生育期的各個供水量為 356. 1mm , 需水 量為 343. 4mm , 供需達到平衡 , 在不同的生育階段 可以進行調節(jié)使用 , 在特殊年份可

17、以特殊處理 。在 各生育期的有效降水均達到飽和值 , 見下表 4。6 水稻灌溉制度灌溉制度是根據作物生育期內一定的氣象 、 水 文 、 土壤和耕作技術等條件 , 為獲得高產 、 穩(wěn)產進行 適當 、 適量的一種制度 (吳士章 , 2003 。一般遵循 的原則 :一是根據水稻的需水規(guī)律和當地的自然地87貴 州 科 學 28卷 理條件 , 適時 、 適量的進行灌水 ; 二是運用灌溉試驗 成果 ; 三是按水量平衡原理研究制定灌溉定額 。水 稻本田的灌溉制度在本區(qū)域可分為 2個時段 , 即 :泡 田期和插秧期 。6. 1 泡田期泡田用水定額飽和土層所需要的水量按下式計算 :表 4 水稻生育期有效降水量表

18、Tab. 4 Effec ti ve ra i nfa ll i n t the p e ri o d o f ri ce p r o c rea ti o n W1=667HA (1- 式中 :W 1 飽和土層水量 (1. 49m 3/h m 2 ;H 地下水埋深 (m ;A 深度 H 以下土壤空隙率 (% ; 深度土層內原有含水率 (% 。深層滲漏量按下式計算 :W 2=667Kt 1 式中 :W 2 深層滲漏量 (mm ;K t 1t 1 8-。:W 3=667et 2 式中 :W 3 田間蒸發(fā)量 (1. 49m 3/h m 2 ;e t 2時期內水田蒸發(fā)強度 (m /d 。田面建立水層

19、的水量按下式計算 :W 4=667 式中 :W 4 田面水層的水量 (1. 49m 3/h m 2 ; 插秧時期田面所需建立的水層深度 (m 。 經上式 - 分析計算 , 泡田期的泡田定額為 : W b =W 1+W 2+W 3+W 4 如在泡田期遇有降雨時 , 則泡田定額為下式 : W z =W b -0. 667P 6. 2 插秧后水稻生育期內灌溉制度的確定插秧之后可按下列水量平衡公式計算 :H =h +P +m -e -d 式中 :H 當天末的田面水層深度 ;h 前一天末的田面水層深度 ;P 當天降雨量 ;m 當天灌溉水深 ;e 日平均耗水量 ;d 當天排除的水量 (式中各值均以 mm

20、為計量 單位 。7, , 是水資源評價體系 (吳士章 , 2004a, b , 同時也是實現(xiàn)灌溉節(jié)水 制度的基礎 。 經幾十年的農灌歸納和 24a 的資料分 析及 3年的試驗具體實踐 , 在貴州巖溶山區(qū)水稻灌 溉必須采用淺水勤灌方式 , 分蘗期末進行曬田 。由 于稻根有趨水性 , 通過曬田可使稻根向下伸展范圍 擴大 , 增強禾苗地上部分的支持能力 。 另外 , 曬田后 可加強土壤通氣作用 , 能起到控制禾苗的無效分蘗 和莖葉徒長以及減輕病蟲害的發(fā)生 。在分蘗階段 , 需水系數最大 , 需水量最多 , 返青階段需水量少 , 其 次是黃熟期 。由于貴州存在巖溶地貌發(fā)育強烈的先天性不 足 , 水資源

21、受到環(huán)境容量上 、 時空分布上 、 季節(jié)上等 的限制 , 灌溉定額還可以降低一些 , 把過去傳統(tǒng)用水 (33. 33m 3/hm 2 轉到現(xiàn)代的高效用水的軌道上來 (15. 33m 3/hm 2 , 建立合理 、 節(jié)水 、 高產 、 高效 、 提高 水分生產率的與生態(tài)良性循環(huán)的水資源保障體系 。R EFER ENC ES Qu DL, 1984. Cultivated Land Irrigati on ScienceM.Irrigati on and Power Press, Beijing . 48-51(in Chinese 1W ang AC, 1992. Cli m ate and A

22、griculture Pr oducti on M . Guizhou Scientific and Technol ogical Publishing House, Guiyang . 80-82(in Chinese .Office of Co mprehensive Agricultural Ad ministrative (下轉第 92頁 97 1期 蘭序書 , 等 :黔中巖溶山區(qū)水稻田間需水量供需平衡及灌溉制度研究Press, Beijing . 156(in Chinese 1Fl ora of China Chinese Acade my of Sciences Board of

23、 Edit ors, 19881Fl ora of China (Volu me 62 1Science Press, Beijing . 269-270(in Chinese 1Fl ora of China Chinese Acade my of Sciences Board of Edit ors, 19901Fl ora of China (Volu me 69 1Science Press, Beijing . 156-157(in Chinese 1Fl ora of China Chinese Acade my of Sciences Board of Edit ors, 199

24、11Fl ora of China (Volu me 57, 3fascicle 1Science Press, Beijing . 136-139(in Chinese 1Fl ora of China Chinese Acade my of Sciences Board of Edit ors, 19961Fl ora of China (Volu me 30, 1fascicle 1Science Press, Beijing . 238(in Chinese 1Fl ora of China Chinese Acade my of Sciences Board of Edit ors,

25、 19991Fl ora of China (Volu me 45, 2fascicle 1Science Press, Beijing . 238(in Chinese 1附中文參考文獻 中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19771中國植物志 (第 66卷 M1北京 :科學出版社 , 124-1251中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19881中國植物志 (第 62卷 M1北京 :科學出版社 , 269-2701中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19911中國植物志 (第 57卷第三分冊 M1北京 :科學出版社 , 136-1391中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19961中國植物

26、志 (第 30卷第一分冊 M1北京 :科學出版社 , 2381中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19831中國植物志 (第 73卷第一分冊 M1北京 :科學出版社 , 1561中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19901中國植物志 (第 69卷 M1北京 :科學出版社 , 156-1571中國科學院中國植物志編輯委員會 , 19991中國植物志 (第 45卷第二分冊 M1北京 :科學出版社 , 34-351(上接第 79頁 D ivisi ons of Xiuwen County, 1990. Xiuwen Comp rehensive Ad m inistrative D ivisi onsM.Peop les Publ