黔中岩溶山区水稻田间需水量供需平衡及灌溉制度研究

1、贵 州 科 学 28(1 :76-79, 2010Guizhou Science收稿日期 :2009-06-17; 修回日期 :2009-12-08基金项目 :贵州科技计划项目 , 黔科合 S 字 20071020; 国家科技支撑 计划子课题 , 子课题任务书编号 :2006BAC01A09-5。作者简介 :兰序书 女 (1970- 农业技术员 , 从事农业研究。 通讯作者 :吴士章 , 研究员 。 E -mail:wushizhang 555163.cm 。黔中岩溶山区水稻田间需水量供需平衡及灌溉制度研究兰序书 1 李 坡 2 吴士章2(1贵州省修文县久长农业综合服务中心 , 贵州 修文 5

2、50201; 2贵州科学院 喀斯特资源环境与发展研究中心 , 贵阳 550001摘 要 : 本文主要对岩溶山区水稻田间需水规律研究 , 探索水稻在不同的生育期的需水定额 , 为农业节水提供理论依据 , 把 传统用水转到现代的高效用水的轨道上来 , 建立合理 、 节水 、 高产 、 高效的与生态良性循环的水资源体系 。 关键词 : 黔中岩溶山区 , 水稻 , 需水定额 , 灌溉制度中图分类号 S511. 1S274. 1 文献标识码 A 文章编号 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 在贵州岩溶山区水稻灌溉用水量及在年内不同 生育期需水变化过程是进行农田灌溉规划 、 设计和 管理工作的重要依据 (曲达良 , 1984 。因岩溶山区 存在漫灌 、 乱灌 、 满灌现象严重 , 极大的浪费水资源 。 灌溉用水定额的确定 , 必须按照作物的需水特性 , 有 效的制定合理的灌溉制度 (吴士章 , 2003 。恰如其 分的满足作物高产稳产对农田水

6、分状况调节的要 求 。1 实验区域概况实验区域自然条件较好 , 以丘陵为主 , 地势在 1300-1400m 之间 。 冬无严寒 , 夏无酷暑 , 雨量充 沛 (修文综合区划办 , 1990 。年均温 13. 2 , 降雨 1200mm , 无霜期 258d, 日照时数 1254. 9h, 具有春迟 、 夏短 、 秋早 、 冬长的气候特点 。 农业水资源 , 利 用率较低 。 土壤以黄壤为主 , 占全区域 60%以上 , 水稻土占 30%左右 , 土壤肥力浅薄 , 质地较差 。森林覆盖率仅为 24. 5%, 水源含养率底下 , 林膏下垫 面覆盖层浅 , 岩溶发育 , 下渗强烈 , 由于这些劣势

7、 , 以 致形成本区域水资源匮乏 。 发展节水型农业是本区 域的重要战略 。2 试验设计方法在黔中地区久长镇驴坊村作田间试验 , 3个重 复 9个处理 , 即设 9小区 , 每小区 100m 2, 分为 3组 , 每组 3小区 。 A 区为对照区 , B 区为蓄水灌溉区 , C 区为节水灌溉区 , 每小区作灌溉定额研究 。每小区 用围梗隔离方法 , 在梗边开孔 , 严格控制水位 , 在小 区中央设蒸发皿 , 作水面蒸发资料累积分析 。在不 同水位的条件下 , 田间管理和追肥全部相同 , 主要作 收获时的总产量对比 。3 需水模系数研究根据实验区的水文气象 、 土壤等自然条件的分 析和作物田间耗

8、水 (包括作物叶面蒸发 、 水面蒸发 、 棵间蒸发和深层渗漏等方面 的分析研究 , 确定作 物在不同生育期的需水特征 , 探求出作物在不同生 育期的需水系数 k 值 , 见表 1。3. 1 以水面蒸发为参数研究田间需水量的确定 气象因素的影响是田间作物需水量的重要因素 (沈阳农学院主编 , 1980 , 而气象因素都与当地的 水面蒸发和水文分布过程之间有较为密切的关系 , 用下式方程表示 :E =E 0 式中 :E 全生育期作物田间需水量 (mm ; 需水系数 (3年实测资料分析为 1. 01 ; E 0 与 E 同时段的水面蒸发量 (mm , 采用 3年蒸发平均值 。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生育时期 返青 分孽 抽穗 乳熟 黄熟需水模系数 K 值 (% K 12K 3K 4K 5K 6 . 819. 015. 023. 512. 0水模系数最大 , , 说明在分孽期需水量 大 , 返青期需水量小 。4 岩溶山区水稻生育阶段累积田间需水研究 根据“ 乌江流域上游岩溶地区分布式水文研究 极其应用 ” 黔科合 S 字课题对本区域的水文气象过 程研究 , 水稻在全生育期水面蒸发为 340mm , 需水 系数为 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、水系数 1. 01, 求出 全生育期的田间需水量用公式 。E =E 0=1. 01×340=343. 4(mm 各生育期的需水系数利用表 1的研究值 返青期为 :E1=K 1E =4. 2%×343. 4=14. 4(mm 分孽期为 :E2=K 2E =26. 8%×343. 4=92(mm 拔节期为 :E3=K 3E =19%×343. 4=65. 2(mm 抽穗期为 :E4=K 4E =15. 0%×343. 4=51. 5(mm 乳熟期为 :E 5 =K 5E =23. 0%×343. 4=79. 0(mm 黄熟期为 :E6=K

11、 6E =12%×343. 4=41. 2mm 4. 2 水稻在各生育阶段累积田间需水量返青阶段需水量 :E 1=0. 042×343. 4=14. 4(mm 返青 -分孽阶段需水量 :E 1-2=0. 31×343. 4=106. 5(mm 返青 -拔节阶段需水量 :E 1-3=0. 5×343. 4=171. 7(mm 返青 -抽穗阶段需水量 :E 1-4=0. 65×343. 4=223. 2(mm 返青 -乳熟阶段需水量 :E 1-4=0. 88×343. 4=302. 2(mm 返青 -黄熟阶段需水量 :E 1-4=1. 0

12、×343. 4=343. 4(mm 5 供需平衡研究5. 1 供水研究据 “ 农业高效用水产业工程 ” 和“ 黔科合 S 字课 题的试验研究 ” , 水稻生育阶段的供水值如下表 2。 77 1期 兰序书 , 等 :黔中岩溶山区水稻田间需水量供需平衡及灌溉制度研究 从表 2中分析 , 各生育阶段耗流量 >供水量 , 耗 水主要是蒸发量多 , 岩溶山区下渗量大的因果关系 。表 2 水稻生育阶段田间供水量表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生育阶段 返

13、青 分孽 拔节 抽穗 乳熟 黄熟 全生育期 田间供水 (m 3/hm 2 15. 693. 774. 655. 485. 244. 73550渗透量 (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 产水分析研究根据 “ 黔科合 S 字课题 ” 的 24年资料研究 , 对本 试验流域的分析采用 2006年为典型年研究 , 降水量 、 蒸发量 、 下渗量见表 3。表 3 水稻生育期 (5-10月

14、 降雨 、 蒸发 、 下渗 、 径流分析表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 分蘖 拔节 抽穗 乳熟降雨量 (mm 180. 8124. 7200. 0137. 9. . 781. 9蒸发量 (mm 72. 062. 695. 6. 152. 0403. 3植物蒸腾 (mm 0. 51. 01. 00. 50. 54. 5下渗量 (mm 2. 22. 52. 52. 21. 514. 2径流量 (

15、m 3/s 0. . 0. 0890. 0650. 0510. 047 由表 3>蒸发 , 说明供水比较足 。5. 3 供需平衡5. 3. 1 根据黔科合 S 字课题对流域水文过程的研究 , 来水量 (本流域加上其他外流域的客水 以下列分析公式计算 :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 其他来水 。即 :全生育期来水量 =781. 9+60. 5+70. 0+15. 0+9. 0+8. 0=944. 4式中降雨量 P 值为省水文局资料 , W x 、 W c为贵州水

16、文地质资料分析值 , W d 、 Wp为分析估算值 。5. 3. 2 供水分析降雨笼罩到整个流域后 , 除去其他损失才进入 田间水量 (沈阳农学院主编 , 1980 , 其分析式为 :W =P -Z -f -S -d 式中 :P 降水量 ;Z 蒸发量 ;f 下渗量 ;S 植物蒸发蒸腾截流量 ;d 其他损失量 。整个生育期的供水量为 :W =781. 9-403. 3-4. 5-14. 2-3. 8=356. 1mm5. 3. 3 供需平衡研究从整个生育期的各个供水量为 356. 1mm , 需水 量为 343. 4mm , 供需达到平衡 , 在不同的生育阶段 可以进行调节使用 , 在特殊年份可

17、以特殊处理 。在 各生育期的有效降水均达到饱和值 , 见下表 4。6 水稻灌溉制度灌溉制度是根据作物生育期内一定的气象 、 水 文 、 土壤和耕作技术等条件 , 为获得高产 、 稳产进行 适当 、 适量的一种制度 (吴士章 , 2003 。一般遵循 的原则 :一是根据水稻的需水规律和当地的自然地87贵 州 科 学 28卷 理条件 , 适时 、 适量的进行灌水 ; 二是运用灌溉试验 成果 ; 三是按水量平衡原理研究制定灌溉定额 。水 稻本田的灌溉制度在本区域可分为 2个时段 , 即 :泡 田期和插秧期 。6. 1 泡田期泡田用水定额饱和土层所需要的水量按下式计算 :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 饱和土层水量 (1. 49m 3/h m 2 ;H 地下水埋深 (m ;A 深度 H 以下土壤空隙率 (% ; 深度土层内原有含水率 (% 。深层渗漏量按下式计算 :W 2=667Kt 1 式中 :W 2 深层渗漏量 (mm ;K t 1t 1 8-。:W 3=667et 2 式中 :W 3 田间蒸发量 (1. 49m 3/h m 2 ;e t 2时期内水田蒸发强度 (m /d 。田面建立水层

19、的水量按下式计算 :W 4=667 式中 :W 4 田面水层的水量 (1. 49m 3/h m 2 ; 插秧时期田面所需建立的水层深度 (m 。 经上式 - 分析计算 , 泡田期的泡田定额为 : W b =W 1+W 2+W 3+W 4 如在泡田期遇有降雨时 , 则泡田定额为下式 : W z =W b -0. 667P 6. 2 插秧后水稻生育期内灌溉制度的确定插秧之后可按下列水量平衡公式计算 :H =h +P +m -e -d 式中 :H 当天末的田面水层深度 ;h 前一天末的田面水层深度 ;P 当天降雨量 ;m 当天灌溉水深 ;e 日平均耗水量 ;d 当天排除的水量 (式中各值均以 mm

20、为计量 单位 。7, , 是水资源评价体系 (吴士章 , 2004a, b , 同时也是实现灌溉节水 制度的基础 。 经几十年的农灌归纳和 24a 的资料分 析及 3年的试验具体实践 , 在贵州岩溶山区水稻灌 溉必须采用浅水勤灌方式 , 分蘖期末进行晒田 。由 于稻根有趋水性 , 通过晒田可使稻根向下伸展范围 扩大 , 增强禾苗地上部分的支持能力 。 另外 , 晒田后 可加强土壤通气作用 , 能起到控制禾苗的无效分蘖 和茎叶徒长以及减轻病虫害的发生 。在分蘖阶段 , 需水系数最大 , 需水量最多 , 返青阶段需水量少 , 其 次是黄熟期 。由于贵州存在岩溶地貌发育强烈的先天性不 足 , 水资源

21、受到环境容量上 、 时空分布上 、 季节上等 的限制 , 灌溉定额还可以降低一些 , 把过去传统用水 (33. 33m 3/hm 2 转到现代的高效用水的轨道上来 (15. 33m 3/hm 2 , 建立合理 、 节水 、 高产 、 高效 、 提高 水分生产率的与生态良性循环的水资源保障体系 。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 (下转第 92页 97 1期 兰序书 , 等 :黔中岩溶山区水稻田间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附中文参考文献 中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19771中国植物志 (第 66卷 M1北京 :科学出版社 , 124-1251中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19881中国植物志 (第 62卷 M1北京 :科学出版社 , 269-2701中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19911中国植物志 (第 57卷第三分册 M1北京 :科学出版社 , 136-1391中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19961中国植物

26、志 (第 30卷第一分册 M1北京 :科学出版社 , 2381中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19831中国植物志 (第 73卷第一分册 M1北京 :科学出版社 , 1561中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19901中国植物志 (第 69卷 M1北京 :科学出版社 , 156-1571中国科学院中国植物志编辑委员会 , 19991中国植物志 (第 45卷第二分册 M1北京 :科学出版社 , 34-351(上接第 79页 D ivisi ons of Xiuwen County, 1990. Xiuwen Comp rehensive Ad m inistrative D ivisi onsM.Peop les Publ