辽河平原区水稻农作物生育期潜水蒸发影响试验分析

2021-04-16辛宏章

陕西水利 2021年3期

辛宏章

（辽宁巨隆达建设工程管理咨询有限公司，辽宁沈阳 110003）

作物根系蒸腾以及地表水蒸发为农作物的潜水蒸发总量。潜水蒸发是土壤水和大气水的主要转化形式，是水循环重要组成部分［1]。农作物潜水蒸发的分析对于探讨农田节水措施具有重要的意义［2]。辽河平原是辽宁省水稻重要种植基地，水稻潜水蒸发量较大，是水稻需水重要组成要素，通过对于其不同生育期潜水蒸发的分析，对于提高水稻需水转化利用率和产量具有重要的研究意义［3]。研究成果表明水稻作物潜水蒸发影响因素较为复杂，影响因素也较多，需要进行系统分析，通过对水稻作物潜水蒸发规律的分析，从而制定对应的节水措施［4]。王姝［5]对盘锦地区水稻田间的潜水蒸发规律进行分析，研究结果表明地下水埋深对于水稻潜水蒸发影响较为明显。罗玉峰等［6]以河南柳园灌区为例，对区域农作物潜水蒸发规律进行分析，结果表明无效潜水蒸发量占比高达51.6%，需要采用对应措施提高有效潜水蒸发的占比。陈胜利［7]对辽河下游水稻不同灌溉方式下的潜水蒸发进行分析，结果表明浅显灌溉方式下的潜水蒸发小于淹没灌溉方式下的潜水蒸发量。韩姝娴［8]对宁夏引黄灌区旱作水稻膜下微灌节水问题进行分析，分析结果表明膜下微灌节水方式下对于降低水稻作物潜水蒸发具有较为显著的作用。胡娜［9]对不同降水条件下的水稻作物蒸散发影响进行了测定，测定结果表明潜水蒸发是水稻生长需水影响的重要因素。王双菊［10]秸秆还田条件下潜水埋深对土壤水分的影响进行分析，分析结果表明秆还田条件下对水稻作物具有蓄水保墒的作用。各研究成果均表明水稻作物潜水蒸发对于其生长需水具有明显作用，但考虑水稻整个生育期潜水蒸发以及不同土质对其蒸发影响的研究还较少，为此本文通过对不同土质及整个生育期水稻作物的潜水蒸发进行测定，探讨水稻潜水蒸发变化规律。

1 潜水蒸发试验概况

蒸渗计用来进行水稻作物生育期田间潜水蒸发的观测，平衡瓶、连通管、平衡瓶、马利奥特瓶以及过滤器实验筒为蒸渗计的六个组成部分。田间地表与试验筒之间无水力关联，试验桶内的水分直接与大气相通进行水汽交换。当试验桶内水位由于蒸发下降时，试验桶内的水分通过马利奥特瓶进行水分的输送，此时试验桶内潜水蒸发量即为马利奥特瓶计量的水分瞬时量。

本文以辽河平原作为研究区域，区域第四纪含沙层厚度一般在200 mm 左右，属于辽河冲积形成的平原区域，平原区域土壤上层为亚砂、亚粘土以及砂土三个部分组成，深层土层主要为较粗的细砂土质，在上层和深层之间的土层为亚砂土隔水层。辽河平原多年平均降水量为630 mm，属于大陆半湿润季风气候，年降水量在6月～9月份的比重约为75%，最大和最小年降雨量实测值分别为967 mm 和412 mm，年际之间的降水变化较大。地下水埋深由于地势低平一般在1.0 m～2.5 m 之间，降雨入渗系数一般在0.25～0.35 之间，属于土壤水入渗补给较大的区域。由于地下水埋深的影响区域地表径流系数一般在0.1左右，地表径流系数较小。地下水流以垂向为主，降雨入渗是地下水主要的补给方式，而潜水蒸发是土壤入渗补给水分主要消耗因素。考虑到不同土质对区域潜水蒸发影响程度不同，本次试验在进行水稻作物生育期全过程潜水蒸发观测试验，还重点考虑不同土质和地下水埋深条件下对水稻作物潜水蒸发的影响，在考虑不同土质影响时，选取辽河平原区砂土、亚砂土、粘土和亚粘土四种主要土样作为研究土质，并以0.5 m 作为不同土桶地下水埋深的观测梯度进行分析，各试验土桶分布及地下水埋深情况见表1。

表1 试验土筒分布及埋深情况

2 试验结果

2.1 水稻整个生育期潜水蒸发试验结果

对辽河平原区水稻作物整个生育期不同过程下两种灌溉方式下的潜水蒸发量进行测定，结果见表2。

表2 试验水稻作物整个生育期潜水蒸发观测结果

从试验测定结果可看出，水稻整个生育期天数为133 d，整个生育期两种灌溉方式下的水稻潜水蒸发量分别为56.1 mm和45.6 mm，孕穗和抽穗开花期的潜水蒸发量占总蒸发量的比重最高，达到40.4%，这一时期为水稻作物耗水量最大的时间段。其次分蘖期和乳熟期的潜水蒸发量也相对较大。从表2 还可看出，不同灌溉方式下对水稻作物的潜水蒸发影响程度不同，浅湿灌溉下水稻作物在孕穗期相比于淹水灌溉方式减少比例达到32.4%，在分蘖末期潜水蒸发减少比例可达36.8%，而在抽穗开花期潜水蒸发强度减少比例有所递减，但也可以达到19.4%。采用浅湿灌溉方式下的水稻作物潜水蒸发强度其他生育期较淹水灌溉方式都有不同程度的减少，这表明浅湿灌溉方式可以达到节水灌溉的目的，有效减少水稻作物棵间蒸发以及叶面蒸腾量，节水效果在孕穗期和分蘖末期更为显著。

2.2 不同地下水埋深下水稻生育期潜水蒸发试验结果

对水稻作物三种地下水埋深条件下的水稻作物整个生育期的潜水蒸发进行观测，试验观测结果见表3 和图1。

表3 不同地下水埋深条件下水稻作物生育期潜水蒸发观测结果

图1 不同地下水埋深条件下各生育期潜水蒸发观测结果

表3 和图1 为不同地下水埋深条件下水稻作物下日潜水蒸发变化测定结果，从表3 可看出水稻作物各生育期在不同地下水埋深下潜水蒸发变化较为明显，首先是在水稻生育初期的分蘖前期和分蘖末期，从地下水埋深从0.25 m 增加到0.75 m以后，水稻潜水蒸发变化较小且与水面日蒸发差异较小，该阶段水稻作物植株个体蒸腾以及株间蒸发量均较小，分蘖后期水稻潜水蒸发高于分蘖前期，这主要是因为在分蘖后期水稻作物由于作为每隔7 d 进行补水灌溉，使得浅层地下水的补给水量一般较高。而进入水稻作为拔节孕穗期、抽穗开花期及乳熟期，水稻植株生长处于旺盛期，增加了株间蒸发量，土壤从根系吸收的水分增加，不同埋深下的水稻潜水蒸发量有所递增，从图1 中也可看出在拔节孕随期水稻作物0.25 m 地下水埋深下的潜水蒸发和水面蒸发之间的差异较小。抽穗开花期及乳熟期潜水蒸发变化和拔节孕穗期潜水蒸发变化较为相似，但不同埋深条件下的潜水蒸发日均值相比于拔节孕穗期有所减少。进入水稻作物黄熟期后，潜水蒸发和水面蒸发变化总体相对较为稳定，这主要是因为该阶段进入水稻作物生育末期，由于无有效降水和灌溉补给，潜水蒸发由于无抑制因此未有明显波动变化。

2.2 不同土质下潜水蒸发分析结果

对辽河平原区四种主要土质下的水稻作物的不同生长月份的浅水蒸发进行分析，潜水蒸发测定结果见表4。

表4 不同土质下水稻作物生育期潜水蒸发观测结果

从测定结果可看出，不同土质条件下水稻作物潜水蒸发影响程度不同，粘土的潜水蒸发量最高，其次是亚沙以及亚粘，沙土的潜水蒸发量最小，粘土由于毛细管分布较为紧密，使得其具有相对较强的汲水能力，因此潜水蒸发高于其他土质，而沙土和粘土的特性正好相反，因此其潜水蒸发最低。水稻作物根系吸收的水分来自于土壤，少部分水分留存在植物根系组织中，大部分水分均通过叶面蒸发到大气中。