阴山北麓干旱荒漠草原人工饲草料作物节水灌溉制度.docx

阴山北麓干旱荒漠草原人工饲草料作物节水灌溉制度胡雨琴1 , 佘国英1 , 王桂林2(1. 水利部牧区水利科学研究所, 内蒙古 呼和浩特 010010; 2. 四子王旗水利局, 内蒙古 四子王 011800)摘 要 针对阴山北麓干旱荒漠草原降雨量稀少, 水资源严重短缺的特点, 分析研究了适合当地采 用的节水灌溉制度, 以节约保护水资源, 最大限度地改变当地生态环境, 为区域经济可持续发展创造 条件。关键词 干旱荒漠; 关键灌水期; 节水灌溉中图分类号: S275. 5文章标识码: B文章编号: 1009-0088 (2004) 02- 0019- 02ed 实际水汽压 (kp a) ;饱和水汽压曲线斜率 (kp a- 1 ) ; 干湿表常数 (kp a- 1 ) ;G 土壤热通量 (M J m 2 day- 1 ) ;T 2 m 高处平均气温 () ;V 2 2 m 高处平均风速 (m s)。 根据气象观测站 1960 1990 年 31 年月平均气象资料, 计算内蒙古阴山北麓干旱荒漠草原参考作物腾发量 E T 0 见表 1。阴山北麓干旱荒漠草原包括乌拉特草原、乌兰察布草原及鄂尔多斯草原大部, 约占内蒙古草原面积的110。这一地区年降雨量在 150 250 mm 之间, 干旱 少雨, 草地植被盖度多在 30% 以下。 90 年代以来, 因草场超载过牧, 沙化退化严重, 局部出现砾石化, 失去 利用价值, 发展灌溉饲草料基地, 解决牲畜补饲及冬 春季节性舍饲问题是该地区保护草原生态, 遏制草原 沙化退化的根本保证。但由于这一地区本身地表水缺 乏, 地下水资源有限, 因此, 应大面积发展牧区节水灌 溉, 满足牧草关键灌水期需水量, 使有限的水资源产 生更大的经济和生态效益。表 1干旱荒漠草原参考作物腾发量mm4 9 月份各月 E T 04 9 月份合计 E T 0地 区4567891饲草料作物需水量的确定作物需水量是指在土壤水分适宜、可以保证作物达 茂 旗四子王旗132. 0 179. 2 189. 3 172. 4 147. 6 119. 4119. 4 174. 8 181. 8 163. 4 136. 4 113. 5939. 9889. 31. 2作物系数 k c 值的确定作物系数是计算作物需水量的重要参数, 它反映 了作物本身的生物学特征、产量水平、土壤耕作条件 对作物需水量的影响。 是指在一定条件下, 某种作物的 实 际 腾 发 量 ( E T c ) 与 同 一 时 间 参 考 作 物 腾 发 量(E T 0 ) 的比率, 即: k c = E T c E T 0根据内蒙古达茂旗人工牧草灌溉试验资料计算 饲草料作物系数 k c , 结果见表 2。正常生长, 获得较高产量条件下的棵间土壤蒸发与植株蒸腾量之和, 饲草料作物需水量受作物、气象、土壤 以及耕作措施等多方面因素的影响, 各地相差不一, 但有一定的规律性。计算作物需水量的方法有很多, 但近年来多利用FA O P enm an - M o n te ith 进行潜在腾发量的计算研 究。1. 1计算参考作物腾发量 E T 0表 2人工饲草料作物系数 (k c)9000. 408 (R n - G ) + V 2 (es -ed )草原类型人工饲草料品种作物系数T + 273E T 0 =苏丹草等 1 年生禾本科牧草披碱草等多年生禾本科牧草 苜蓿等多年生豆科牧草 玉米等饲草饲料作物0. 810. 850. 710. 83+ (1+ 0. 34V 2 )荒漠草原区E T 0 参考作物腾发量 (mm ) ;R n 地面净辐射项 (M J m 2 day- 1 ) ;es 饱和水汽压 (kp a) ;式中1. 3阴山北麓荒漠草原饲草料作物需水量的计算2004 年第 2 期 (总第 97 期)20内 蒙 古 水 利根据干旱荒漠草原饲草料作物生育期, 计算不同作物生育期 E T 0 值, 然后采用公式: E T c = k c E T 0。 计算不同作物多年平均需水量, 结果见表 3。表 3 荒漠草原饲草料作物多年平均需水量在拔节 抽穗期; 豆科牧草需水临界期一般在分枝初期, 需水最大效率期在初花期。 牧草关键需水期详见 表 5。 为了使少量水发挥较大的灌溉效益, 以适应北 方牧区水资源不足的现状, 可以实行牧草关键需水期 灌溉。生育期 ET 0 (mm )ET c (mm )饲草料品名作物生育期kc达茂旗 四子王旗 达茂旗 四子王旗表 5牧草关键灌水期305 288(91 d)204 158 (118 d)164 287 (104 d)96 169 (100 d)1 年生苏丹草0. 81506. 5479. 7410. 3388. 6牧草种类需水临界期最大效率期1 年生禾本科牧草1 年生饲草饲料作物 多年生豆科牧草 多年生禾本科牧草分蘖期分蘖期 分枝初期 分蘖期拔节 抽穗期拔节 抽穗期 孕蕾 初花期 拔节 抽穗期多年生披碱草0. 85660. 7629. 8561. 6535. 3多年生苜蓿0. 71590. 2563. 9419. 0400. 41 年生青贮玉米0. 83522. 1503. 5433. 3417. 92. 3 牧草优化灌溉制度优化灌溉制度是指以获取最大经济效益为目的, 合理确定各种牧草的灌溉面积、灌溉水量和灌水时 间, 是一种具有节水、增产、高效的灌溉制度。 它的理论基础在于充分利用牧草植物体对缺水具有的抗逆性能, 允许牧草在某一生长期内遭受一定程度的水分 亏缺, 使牧草实际耗水量减小, 从而节约灌溉用水、扩大灌溉面积。 执行这种灌溉制度, 虽然牧草的单位面 积产量可能降低, 但在水源、水量一定的条件下, 通过 扩大灌溉面积, 可提高灌溉水的生产效率, 达到牧草 生产总经济效益最大。制定优化节水灌溉制度的基本依据是牧草水分 生产函数, 一般以获取最大经济效益为目标, 确定最优的灌溉面积和灌溉定额。通常利用动态规划的方法 和相乘模型确定有限水量在全生育期的最优分配。阴 山北麓干旱荒漠草原利用这一思路在干旱年可采用 表 6 中的节水型优化灌溉制度。1. 4阴山北麓荒漠草原不同水文年型饲草料作物缺水量的计算根据作物生育期水量平衡原理, 在不考虑地下水 补给的基础上, 作物缺水量应等于需水量减去生育期有效降雨量, 计算结果见表 4。表 4 干旱荒漠草原区饲草料作物不同水文年缺水量 mm生育期不同频率有效降雨量不同水文年型缺水量地区作物生育期需水量作物品种25%50%75%25%50% 75%1 年生苏丹草多年生披碱草 多年生苜蓿410. 3561. 6419. 0227. 1227. 1227. 1227. 1267. 9267. 9267. 9267. 9200. 0200. 0200. 0200. 0235. 9235. 9235. 9235. 9175. 3175. 3175. 3175. 3206. 9206. 9206. 9206. 9183. 2334. 5191. 9206. 2120. 7267. 4132. 5150. 0210. 3 235. 0361. 6 386. 3219. 0 243. 7233. 3 258. 0152. 7 181. 7299. 4 328. 4164. 5 193. 5182. 0 211. 0达茂旗1 年生饲料玉米 433. 31 年生苏丹草多年生披碱草 多年生苜蓿388. 6535. 3400. 4417. 9四子王旗 1 年生饲料玉米2不同灌溉条件下饲草料作物的节水灌溉制度2. 1节水灌溉我国牧区水资源贫乏, 阴山北麓干旱荒漠化草原 地处内陆区, 水资源大部分地区严重不足。 在水资源 不足的条件下必须从节水角度出发, 采取非充分灌溉方式, 使有限的水资源发挥出最大的经济效益, 这对 于缓解牧区水资源供需矛盾将起到一定作用。2. 2牧草关键灌水期的确定牧草需水规律因牧草品种及生育阶段的不同而 不同, 一般生育期前后需水较少, 生育中期需水量较多。 牧草全生育期一般有 2 个需水关键期: 需水临界期, 既缺水对牧草生长发育和产量影响最大的生育 阶段; 需水最大效率期, 既牧草对水分利用率最高的生育阶段, 不同牧草需水关键期也不同。 水利部牧 区水科所曾在阴山北麓干旱荒漠草原区 (包头市的达茂旗和乌兰察布盟的四子王旗) 对苜蓿等人工牧草不 同生育阶段的缺水损失进行研究, 资料分析表明: 禾本科牧草需水临界期一般在分蘖期, 需水最大效率期表 6 牧草及饲料作物节水型灌溉制度m 3hm 2牧草种类灌水定额 灌水次数 灌溉定额灌水时间分 蘖 初、盛 期、拔 节 初、盛期、抽穗分 蘖 初、拔 节 初、孕 穗、抽 穗、花期 返 青、分 蘖 初、盛 期、拔 节 初、盛期、抽穗 返青、分枝初、盛、孕蕾期、 初花期禾本科300 45051 500 2 250一年生饲 料300 45051 500 2 250禾本科375 52562 250 3 150多年生豆 科375 45051 875 2 250喷灌灌溉系统灌水定额采用 300 375 m 3hm 2;注: 12 低压管道灌溉系统灌水定额采用 450 525 m 3hm 2。3结论( 1) 阴山北麓干旱荒漠草原水资源短缺, 采用节水型灌溉制度非常必要。( 2) 根据牧科所有关试验观测资料, 对阴山北麓 干旱荒漠草原常见饲草料作物不同水文年型的缺水 量 进 行 了 研 究, 玉 米 等 饲 料 作 物 为 150 260 mm (1 500 2 595 m 3 hm 2 )、苜蓿等多年生豆科牧草 130内蒙古河套灌区渠道衬砌防冻试验研究张义强21【试验研究】内蒙古河套灌区渠道衬砌防冻试验研究张义强(内蒙古河套灌区管理总局, 内蒙古 临河 015400)摘要 内蒙古河套灌区地处季节性冻土地区。自 1999 年开始实施以渠道防渗衬砌为主的节水改造工程以来, 渠道衬砌防冻试验受到灌区管理和科研部门的高度重视。 先后在灌区内永刚分干渠、西 济支渠、杨家河干渠建立了渠道衬砌防冻试验场, 以探索不同级别渠道、不同自然地理条件下, 各种衬砌结构形式及防冻措施的防冻效果, 以选择经济、适用、合理的渠道衬砌结构型式。以杨家河防冻试验 场为代表, 介绍近年来河套灌区渠道衬砌防冻试验方面的一些初步成果。关键词 渠道衬砌; 防冻试验中图分类号: TV 223. 4文章标识码: B文章编号: 1009- 0088 (2004) 02- 0021- 02随着黄河水资源的日益紧缺, 内蒙古河套灌区1999 年开始实施以节水为主要目标, 以渠道防渗为 主要内容的灌区节水改造工程。由于河套灌区冬季严寒而且土壤封冻期长, 渠道衬砌必须采取合理有效的 防冻胀措施。否则, 衬砌工程将受冻胀破坏, 缩短工程 使用寿命。为了选择科学有效、经济合理的衬砌防冻措施,河套灌区管理总局先后在永刚分干、西济支渠、杨家 河干渠建立了防冻试验场, 开展渠道衬砌防冻胀措施的研究工作。 由于杨家河试验场规模较大, 而且渠道属半填半挖型, 在灌区内有较广泛代表性, 故以杨家 河防冻试验为代表, 介绍近年来在渠道衬砌防冻试验 方面取得的一些初步研究成果。1杨家河防冻试验场概况杨家河灌域位于河套灌区西部, 总控制面积为6. 742 万 hm 2 , 现灌溉面积 4. 52 万 hm 2。该灌域以冲湖积相为主, 南高北低, 地面坡降 12000 110000之间。 冬季严寒少雪, 冻土层厚度最大为 1. 2 1. 4 m , 冻结始于 11 月中旬, 融通在次年 5 月中旬; 夏季 高温干热, 蒸发量大, 降雨量少。该灌域多年平均引黄水量为 4. 24 亿m 3 , 水质含盐量 0. 4 0. 63 gL , 水质 较好。 地下水埋深随季节有较大变幅, 属灌溉入渗 蒸发型, 作物生育期一般埋深 0. 8 1. 5 m , 秋浇后水 位急剧上升, 一般埋深 0. 2 1. 0 m , 封冻前埋深 1. 5 2. 0 m , 低水位期 (3 4 月) 埋深 2. 0 3. 0 m 。杨家 250 mm ( 1 305 2 505 m 3 hm 2 )、披碱草等多年生禾本科牧草 260 390 mm ( 2 595 3 900 m 3 hm 2 )、 苏丹草等 1 年生禾本科牧草 120 240 mm ( 1 2002 400 m 3 hm 2 )。( 3) 阴山北麓干旱荒漠草原饲草料作物灌溉, 需 采用非充分灌溉, 其关键灌水期禾本科牧草为分蘖期、拔节 抽穗期, 豆科牧草为分枝初期 初花期; 节 水型灌溉制度饲料玉米等在一般水文年型灌水次数为 5 次, 灌水定额 300 450 m 3 hm 2 , 灌溉定额 1 500 2 250 m 3 hm 2; 苜蓿灌水次数 5 次, 灌水定额 375450 m 3 hm 2 , 灌溉定额 1 875 2 250 m 3 hm 2; 披碱草 灌水次数 6 次, 灌水定额 375 525 m 3 hm 2 , 灌溉定额 2