遼河平原區(qū)水稻農(nóng)作物生育期潛水蒸發(fā)影響試驗(yàn)分析

辛宏章

（遼寧巨隆達(dá)建設(shè)工程管理咨詢有限公司，遼寧 沈陽 110003）

作物根系蒸騰以及地表水蒸發(fā)為農(nóng)作物的潛水蒸發(fā)總量。潛水蒸發(fā)是土壤水和大氣水的主要轉(zhuǎn)化形式，是水循環(huán)重要組成部分［1]。農(nóng)作物潛水蒸發(fā)的分析對(duì)于探討農(nóng)田節(jié)水措施具有重要的意義［2]。遼河平原是遼寧省水稻重要種植基地，水稻潛水蒸發(fā)量較大，是水稻需水重要組成要素，通過對(duì)于其不同生育期潛水蒸發(fā)的分析，對(duì)于提高水稻需水轉(zhuǎn)化利用率和產(chǎn)量具有重要的研究意義［3]。研究成果表明水稻作物潛水蒸發(fā)影響因素較為復(fù)雜，影響因素也較多，需要進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過對(duì)水稻作物潛水蒸發(fā)規(guī)律的分析，從而制定對(duì)應(yīng)的節(jié)水措施［4]。王姝［5]對(duì)盤錦地區(qū)水稻田間的潛水蒸發(fā)規(guī)律進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明地下水埋深對(duì)于水稻潛水蒸發(fā)影響較為明顯。羅玉峰等［6]以河南柳園灌區(qū)為例，對(duì)區(qū)域農(nóng)作物潛水蒸發(fā)規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)果表明無效潛水蒸發(fā)量占比高達(dá)51.6%，需要采用對(duì)應(yīng)措施提高有效潛水蒸發(fā)的占比。陳勝利［7]對(duì)遼河下游水稻不同灌溉方式下的潛水蒸發(fā)進(jìn)行分析，結(jié)果表明淺顯灌溉方式下的潛水蒸發(fā)小于淹沒灌溉方式下的潛水蒸發(fā)量。韓姝嫻［8]對(duì)寧夏引黃灌區(qū)旱作水稻膜下微灌節(jié)水問題進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明膜下微灌節(jié)水方式下對(duì)于降低水稻作物潛水蒸發(fā)具有較為顯著的作用。胡娜［9]對(duì)不同降水條件下的水稻作物蒸散發(fā)影響進(jìn)行了測定，測定結(jié)果表明潛水蒸發(fā)是水稻生長需水影響的重要因素。王雙菊［10]秸稈還田條件下潛水埋深對(duì)土壤水分的影響進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明稈還田條件下對(duì)水稻作物具有蓄水保墑的作用。各研究成果均表明水稻作物潛水蒸發(fā)對(duì)于其生長需水具有明顯作用，但考慮水稻整個(gè)生育期潛水蒸發(fā)以及不同土質(zhì)對(duì)其蒸發(fā)影響的研究還較少，為此本文通過對(duì)不同土質(zhì)及整個(gè)生育期水稻作物的潛水蒸發(fā)進(jìn)行測定，探討水稻潛水蒸發(fā)變化規(guī)律。

1 潛水蒸發(fā)試驗(yàn)概況

蒸滲計(jì)用來進(jìn)行水稻作物生育期田間潛水蒸發(fā)的觀測，平衡瓶、連通管、平衡瓶、馬利奧特瓶以及過濾器實(shí)驗(yàn)筒為蒸滲計(jì)的六個(gè)組成部分。田間地表與試驗(yàn)筒之間無水力關(guān)聯(lián)，試驗(yàn)桶內(nèi)的水分直接與大氣相通進(jìn)行水汽交換。當(dāng)試驗(yàn)桶內(nèi)水位由于蒸發(fā)下降時(shí)，試驗(yàn)桶內(nèi)的水分通過馬利奧特瓶進(jìn)行水分的輸送，此時(shí)試驗(yàn)桶內(nèi)潛水蒸發(fā)量即為馬利奧特瓶計(jì)量的水分瞬時(shí)量。

本文以遼河平原作為研究區(qū)域，區(qū)域第四紀(jì)含沙層厚度一般在200 mm 左右，屬于遼河沖積形成的平原區(qū)域，平原區(qū)域土壤上層為亞砂、亞粘土以及砂土三個(gè)部分組成，深層土層主要為較粗的細(xì)砂土質(zhì)，在上層和深層之間的土層為亞砂土隔水層。遼河平原多年平均降水量為630 mm，屬于大陸半濕潤季風(fēng)氣候，年降水量在6月～9月份的比重約為75%，最大和最小年降雨量實(shí)測值分別為967 mm 和412 mm，年際之間的降水變化較大。地下水埋深由于地勢低平一般在1.0 m～2.5 m 之間，降雨入滲系數(shù)一般在0.25～0.35 之間，屬于土壤水入滲補(bǔ)給較大的區(qū)域。由于地下水埋深的影響區(qū)域地表徑流系數(shù)一般在0.1左右，地表徑流系數(shù)較小。地下水流以垂向?yàn)橹?，降雨入滲是地下水主要的補(bǔ)給方式，而潛水蒸發(fā)是土壤入滲補(bǔ)給水分主要消耗因素?？紤]到不同土質(zhì)對(duì)區(qū)域潛水蒸發(fā)影響程度不同，本次試驗(yàn)在進(jìn)行水稻作物生育期全過程潛水蒸發(fā)觀測試驗(yàn)，還重點(diǎn)考慮不同土質(zhì)和地下水埋深條件下對(duì)水稻作物潛水蒸發(fā)的影響，在考慮不同土質(zhì)影響時(shí)，選取遼河平原區(qū)砂土、亞砂土、粘土和亞粘土四種主要土樣作為研究土質(zhì)，并以0.5 m 作為不同土桶地下水埋深的觀測梯度進(jìn)行分析，各試驗(yàn)土桶分布及地下水埋深情況見表1。

表1 試驗(yàn)土筒分布及埋深情況

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 水稻整個(gè)生育期潛水蒸發(fā)試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)遼河平原區(qū)水稻作物整個(gè)生育期不同過程下兩種灌溉方式下的潛水蒸發(fā)量進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。

表2 試驗(yàn)水稻作物整個(gè)生育期潛水蒸發(fā)觀測結(jié)果

從試驗(yàn)測定結(jié)果可看出，水稻整個(gè)生育期天數(shù)為133 d，整個(gè)生育期兩種灌溉方式下的水稻潛水蒸發(fā)量分別為56.1 mm和45.6 mm，孕穗和抽穗開花期的潛水蒸發(fā)量占總蒸發(fā)量的比重最高，達(dá)到40.4%，這一時(shí)期為水稻作物耗水量最大的時(shí)間段。其次分蘗期和乳熟期的潛水蒸發(fā)量也相對(duì)較大。從表2 還可看出，不同灌溉方式下對(duì)水稻作物的潛水蒸發(fā)影響程度不同，淺濕灌溉下水稻作物在孕穗期相比于淹水灌溉方式減少比例達(dá)到32.4%，在分蘗末期潛水蒸發(fā)減少比例可達(dá)36.8%，而在抽穗開花期潛水蒸發(fā)強(qiáng)度減少比例有所遞減，但也可以達(dá)到19.4%。采用淺濕灌溉方式下的水稻作物潛水蒸發(fā)強(qiáng)度其他生育期較淹水灌溉方式都有不同程度的減少，這表明淺濕灌溉方式可以達(dá)到節(jié)水灌溉的目的，有效減少水稻作物棵間蒸發(fā)以及葉面蒸騰量，節(jié)水效果在孕穗期和分蘗末期更為顯著。

2.2 不同地下水埋深下水稻生育期潛水蒸發(fā)試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)水稻作物三種地下水埋深條件下的水稻作物整個(gè)生育期的潛水蒸發(fā)進(jìn)行觀測，試驗(yàn)觀測結(jié)果見表3 和圖1。

表3 不同地下水埋深條件下水稻作物生育期潛水蒸發(fā)觀測結(jié)果

圖1 不同地下水埋深條件下各生育期潛水蒸發(fā)觀測結(jié)果

表3 和圖1 為不同地下水埋深條件下水稻作物下日潛水蒸發(fā)變化測定結(jié)果，從表3 可看出水稻作物各生育期在不同地下水埋深下潛水蒸發(fā)變化較為明顯，首先是在水稻生育初期的分蘗前期和分蘗末期，從地下水埋深從0.25 m 增加到0.75 m以后，水稻潛水蒸發(fā)變化較小且與水面日蒸發(fā)差異較小，該階段水稻作物植株個(gè)體蒸騰以及株間蒸發(fā)量均較小，分蘗后期水稻潛水蒸發(fā)高于分蘗前期，這主要是因?yàn)樵诜痔Y后期水稻作物由于作為每隔7 d 進(jìn)行補(bǔ)水灌溉，使得淺層地下水的補(bǔ)給水量一般較高。而進(jìn)入水稻作為拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期及乳熟期，水稻植株生長處于旺盛期，增加了株間蒸發(fā)量，土壤從根系吸收的水分增加，不同埋深下的水稻潛水蒸發(fā)量有所遞增，從圖1 中也可看出在拔節(jié)孕隨期水稻作物0.25 m 地下水埋深下的潛水蒸發(fā)和水面蒸發(fā)之間的差異較小。抽穗開花期及乳熟期潛水蒸發(fā)變化和拔節(jié)孕穗期潛水蒸發(fā)變化較為相似，但不同埋深條件下的潛水蒸發(fā)日均值相比于拔節(jié)孕穗期有所減少。進(jìn)入水稻作物黃熟期后，潛水蒸發(fā)和水面蒸發(fā)變化總體相對(duì)較為穩(wěn)定，這主要是因?yàn)樵撾A段進(jìn)入水稻作物生育末期，由于無有效降水和灌溉補(bǔ)給，潛水蒸發(fā)由于無抑制因此未有明顯波動(dòng)變化。

2.2 不同土質(zhì)下潛水蒸發(fā)分析結(jié)果

對(duì)遼河平原區(qū)四種主要土質(zhì)下的水稻作物的不同生長月份的淺水蒸發(fā)進(jìn)行分析，潛水蒸發(fā)測定結(jié)果見表4。

表4 不同土質(zhì)下水稻作物生育期潛水蒸發(fā)觀測結(jié)果

從測定結(jié)果可看出，不同土質(zhì)條件下水稻作物潛水蒸發(fā)影響程度不同，粘土的潛水蒸發(fā)量最高，其次是亞沙以及亞粘，沙土的潛水蒸發(fā)量最小，粘土由于毛細(xì)管分布較為緊密，使得其具有相對(duì)較強(qiáng)的汲水能力，因此潛水蒸發(fā)高于其他土質(zhì)，而沙土和粘土的特性正好相反，因此其潛水蒸發(fā)最低。水稻作物根系吸收的水分來自于土壤，少部分水分留存在植物根系組織中，大部分水分均通過葉面蒸發(fā)到大氣中。

3 結(jié)語

（1）在水稻作物整個(gè)生育期中，孕穗和抽穗開花期的潛水蒸發(fā)量占總蒸發(fā)量的比重最高，達(dá)到40.4%，這一時(shí)期為水稻作物耗水量最大的時(shí)間段；

（2）相比于淹水灌溉方式，淺濕灌溉下水稻作物在孕穗期相比于淹水灌溉方式減少比例達(dá)到32.4%，在分蘗末期潛水蒸發(fā)減少比例可達(dá)36.8%，節(jié)水效果較為明顯；

（3）水稻作物潛水蒸發(fā)量隨地下水埋深增大而減小，地下水埋深對(duì)拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期及乳熟期潛水蒸發(fā)的影響最為明顯，而進(jìn)入黃熟期，基本無影響；

（4）粘土由于毛細(xì)管分布較為緊密，使得其具有相對(duì)較強(qiáng)的汲水能力，因此潛水蒸發(fā)高于其他土質(zhì)，而沙土和粘土的特性正好相反，因此其潛水蒸發(fā)最低。