平?jīng)鍪胁萜何姉l件下需水量及需水規(guī)律研究

柴福強，張永忠

（平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所，甘肅 平?jīng)?744000）

1 目的及意義

近年來，平?jīng)鍪幸愿纳迫司迎h(huán)境、提升城市品位、造福人民群眾為目的，大力開展城市園林綠化工作，充分發(fā)揮城區(qū)綠化工作的牽頭作用。根據(jù)《平?jīng)鍪?018 年創(chuàng)建國家森林城市城區(qū)綠化實施方案》，以公園綠地、街巷道路、單位小區(qū)、生態(tài)停車場綠化為重點，新增綠化面積134.8 hm2。截至2020 年，平?jīng)鍪薪ǔ蓞^(qū)綠化覆蓋率達到38%，綠地率達到34%。人均公園綠地面積達到13.08 m2。綠地系統(tǒng)海綿效應(yīng)顯著增強，城市植物多樣性有效提升，基本建成點線面結(jié)合、布局合理、總量適宜的城市綠地生態(tài)系統(tǒng)。但由于平?jīng)鍪袣夂蚋稍?，年均降雨?11.2 mm，且時空分布不均，7—9月降雨量占全年的58%～60%，而年蒸發(fā)量卻達到1 466.9 mm，為降雨量的2.9 倍。這與草坪生長持續(xù)需水的規(guī)律不相適應(yīng)，因而在草坪建設(shè)和管理中合理灌溉已成為不可缺少且極其重要的環(huán)節(jié)之一，為此研究總結(jié)草坪綠地噴灌條件下需水量及需水規(guī)律具有重要的現(xiàn)實意義[1]。試驗從2015 年開始，2020 年結(jié)束，共6 年時間。

2 材料與方法

試驗在平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所灌溉試驗站草坪園進行，以三葉草為研究對象，三葉草屬于多年生草本植物，冷季型，繁殖方法既有種子繁殖又有根系繁殖，試驗地總面積350 m2，由4 塊成型綠地組成，各區(qū)之間有0.8 m 寬的走道隔開。灌溉方式采用微噴設(shè)備，水源為井水，除含沙量較大外，水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB 5084-85）的要求，噴頭采用美國雨鳥公司生產(chǎn)的地埋式噴頭，該類型噴頭彈出高度50～300 mm，噴頭上部的安裝高度與地面標高平齊。

草坪需水量測定采用田測法，忽略地下水位上升補給和降雨的深層滲漏；水分測定用取土烘干法，取土深度80 cm，設(shè)置3個重復(fù)，每隔10 天測定1次含水量，逢生育期加測，按照《灌溉試驗規(guī)范》（SL 13-2004）標準進行。噴灌灌水量的測定采用容器法；灌水時間確定的依據(jù)是根據(jù)生態(tài)指標判斷，在進行試驗同時進行地面氣象要素觀測，按照《地面氣象觀測規(guī)范》進行[2-3]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同水文年及多年平均草坪需水量

按月或生育時段分別統(tǒng)計不同水文年及多年平均草坪需水量、需水強度（表1、表2、表3）。多年平均草坪全生育期需水量為627 mm，全生育期需水強度為3.11 mm/d。豐水年草坪需水量為626 mm，全生育期需水強度為2.9 mm/d；平水年草坪需水量為713.1 mm，全生育期需水強度為3.13 mm/d；中等干旱年草坪需水量為531 mm，全生育期需水強度為3.3 mm/d；干旱年草坪需水量為589.5 mm，全生育期需水強度為3.1 mm/d。水文年份不同，需水量也不同[4]。

表1 不同水文年份草坪逐月需水量試驗成果（mm）

表2 不同水文年份草坪各生育階段需水量試驗成果（mm）

表3 不同水文年份逐月需水強度統(tǒng)計（mm/d）

3.2 草坪需水規(guī)律

從草坪各月需水量柱形圖（圖1）可以看出，變化呈現(xiàn)2個峰值，4月小，隨著草坪的生長需水量逐月增加，6月達到第一個峰值，7月又減小，8月達到第二個峰值，以后又逐漸減小，到11月底停止生長，需水量降到最低。從各生育階段來講，多年平均需水量苗期156.1 mm，開花期123.8 mm，籽粒形成期和成熟期需水量81.1 mm，休眠期為71.0 mm，返青期為195.3 mm。

圖1 多年平均草坪各月需水量變化

作物需水規(guī)律用需水模數(shù)來表示，即作物某生育階段需水量占全生育期總需水量的百分數(shù)，公式：

式（1）中，ET為全生育期草坪需水量（mm）；ETi為第 i生育階段內(nèi)草坪需水量（mm）；Ki為第i生育階段內(nèi)草坪需水模數(shù)（%）。

經(jīng)過計算，得出不同水文年份草坪各生育時段需水模數(shù)（表4）。多年平均草坪需水模數(shù)為苗期23.8%，開花期20.5%，籽粒形成—成熟13.3%，休眠期10.8%，返青期31.5%。從模系數(shù)來看，返青期最大，其次是苗期，休眠期最小。

表4 不同水文年份草坪各生育階段需水模數(shù)統(tǒng)計（%）

3.3 計算參考作物騰發(fā)量

利用Penman-Monteith 公式，根據(jù)本站6 年來的氣象資料，求出了草坪生長期間各月的參考作物騰發(fā)量ET0值（表5）。由表5 可知，6 年平均參考作物騰發(fā)量ET0值為534.41 mm，平均日騰發(fā)量2.1 mm/d。從各月的情況來看，6月最大，11月最小。

表5 草坪逐年各月參考作物騰發(fā)量統(tǒng)計

3.4 草坪作物系數(shù)的確定

作物系數(shù)kc表達了實際作物騰發(fā)量與參考作物騰發(fā)量之間的關(guān)系，是計算作物需水量的重要參數(shù)，它反映了作物本身的生物學(xué)特性、產(chǎn)量水平、土壤耕作條件對需水量的影響，作物系數(shù)一般通過實測數(shù)據(jù)，利用式（2）確定：

式（2）中，Kci為生育階段 i 的作物系數(shù)；ETci為生育階段i實際作物騰發(fā)量mm；ET0i為生育時段i參考作物騰發(fā)量mm。

根據(jù)式（2）計算求得不同水文年份草坪生長期各月作物系數(shù)（表6）。

將表6 中各水文年份作物系數(shù)kc值繪在圖2中，從圖2 看出，作物系數(shù)的變化有以下特點：不同水文年份Kc值在全生育期內(nèi)的變化總的趨勢一致，均呈雙谷曲線，只是在出現(xiàn)的時間上有差異，一般是7月和9月各出現(xiàn)1次谷值，第一次谷值在休眠期，第二次谷值在返青期。

表6 不同水文年份草坪生長期作物系數(shù)kc 值統(tǒng)計

圖2 不同水文年份kc 值變化曲線

4 結(jié)論

通過6 年試驗研究，分析得出了不同水文年份及多年平均草坪需水量及需水規(guī)律、需水量及水面蒸發(fā)量之間關(guān)系；依據(jù)penman-monteith 公式應(yīng)用本站氣象資料計算了參考作物騰發(fā)量，求出了多年平均草坪生長期作物系數(shù)kc值。其主要技術(shù)成果：一是多年平均草坪全生育期需水量為627 mm，全生育期需水強度為3.11 mm/d。豐水年草坪需水量為626 mm，全生育期需水強度為2.9 mm/d；平水年草坪需水量為713.1 mm，全生育期需水強度為3.13 mm/d；中等干旱年草坪需水量為531 mm，全生育期需水強度為3.3 mm/d；干旱年草坪需水量為589.5 mm，全生育期需水強度為3.1 mm/d。水文年份不同，需水量也不同。二是從草坪各月需水量柱形圖可以看出，4月小，隨著草坪的生長需水量逐月增加，6月達到最大，7月又減小，8月初開始增加，到8月底達到最大，以后又逐漸減小，到11月底停止生長，需水量降到最低。三是多年平均草坪需水模數(shù)：苗期草坪需水模數(shù)為23.8%，開花期20.5%，籽粒形成—成熟期13.3%，休眠期10.8%，返青期31.5%。從模系數(shù)來看，返青期最大，其次是苗期，休眠期最小。四是采用本站氣象觀測所獲得的資料利用Penman-Monteith 公式計算得到試驗?zāi)攴莶萜荷L期平均參考作物騰發(fā)量534.4 mm，日均騰發(fā)量2.1 mm/d。全生育期作物系數(shù)kc值為1.173，各月作物系數(shù)kc值不相同，表現(xiàn)為 5月最大，為 1.658，11月最小，為 0.238。