水稻节水灌溉水量的确定方法

江苏如皋市农田水利试验站的试验技术人员为了给节水灌溉提供科学的依据,确保水稻高产、稳产,对水稻耗水量进行了多年的观测试验,掌握了水稻耗水量的一般规律,找出了影响水稻耗水量的主要因素,建立了水稻耗水量和光、温、水等主要气象要素的数学模式,并考虑未来天气趋势、土壤性质等诸多因素的综合作用,科学地确定水稻的灌溉水量。

1.水稻耗水量与气象条件的关系

水稻耗水量影响因素较多,主要有蒸腾、蒸发、渗漏(含旁渗和垂直渗漏)。水稻本身光合作用所需的水分,相比之下较少,可以忽略不计。蒸腾和蒸发消耗水分的多少主要受气象条件的制约,而在气象条件中,温、光对水稻蒸腾、蒸发的量起着决定性作用。

(1)水稻生育阶段耗水量与温度的关系

利用水稻生育阶段耗水量与其大于0℃的积温(用∑T表示)建立数学算式:

气温越高,水稻耗水量越大。这是因为随着气温的升高,水面蒸发量就增大;同时,在一定的温度范围之内,随着温度的升高,作物体内各种酶的活性也随之增强,新陈代谢、光合作用、蒸腾等消耗的水分也就越多。

(2)水稻生育阶段耗水量与日照的数量关系

水稻生育阶段耗水量与其日照(用∑S表示)有较好的一一对应关系。

水稻拔节至灌浆期是水稻由营养生长逐渐向生殖生长过渡的时期,植株日趋长大定型,群体日趋茂盛,需要足够的日照,用于增强光合作用,用于蒸腾、蒸发,因此耗水量也就多。

2.水稻灌溉量的确定方法

(1)确定水稻生育期耗水量的综合模式

水稻耗水量是在诸多因素共同作用下促成的,这些因素的作用有主次之分,若其他条件相对稳定时,水稻的耗水量(用E表示),基本就是(∑T)、(∑S)的函数。因此运用相关集成综合法就得到关于水稻耗水量的数学关系式:

(2)某一时段耗水量的确定方法

由于外界条件、生理和生态的影响,不同阶段的耗水量有明显差异,存在一定的规律。要知道水稻某时段的耗水量,只要算出某时段前后两次的耗水量的差值即可。

(3)水稻耗水量与渗漏及地下水位的关系

根据试验资料,水稻生长期间,水稻田地下水位的变幅不大。渗漏量因土壤性质而异,高沙土田块渗漏量大,黏壤土渗漏量较小。对同一土壤性质而言,渗漏量基本是一个定数,可用G=dn表示。式中G为渗漏量,d为日渗漏量,n为天数。

(4)灌溉量的确定

一是计算灌溉量的确定。

水稻灌溉量主要用于蒸腾、蒸发、渗漏;它的多少还受降水量的影响。因此,灌溉量用函数关系式表示为:

式中:G为渗漏量,R为降水量,当日降水量大于50mm时,只计算50mm,多余的降水量视为被排除。

二是实际灌溉量的确定。

某时段的灌溉量可以计算出来,但还必须考虑未来3~4d的降水趋势和土壤性质来决定灌溉的水量。现设计了灌溉量决策分级表(表1),基本能综合考虑上述三者的作用,然后采取相应的灌溉量。

表1 灌溉量决策分级表

计算灌溉量(mm) 高沙土降水量级 砂壤土降水量级 壤土地降水量级

无 小 中 大 无 小 中 大 无 小 中 大

10~20 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅳ

20~40 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅳ

≥40 Ⅰ Ⅰ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

表1根据计算灌溉量,预测未来降水量和土壤性质,将灌溉量明确分为4级,分别采取4种相应的决策。

Ⅰ:灌溉量为计算灌溉量;

Ⅱ:灌溉量为计算灌溉量的80%;

Ⅲ:灌溉量为计算灌溉量的50%;

Ⅳ:暂不灌溉。

当计算灌溉量小于10mm时,无论是什么土壤性质,无论是未来有没有降雨,均不予灌溉。

运用表1对如皋市2001年水稻生长期的灌溉量进行测报,预报结论和实际基本吻合。

(5)灌溉方法

在实际操作中要考虑到劳力和电灌站的工作安排,一般是每4~5开机灌溉一次,灌溉量为前4~5d各种要素输入模式后计算的耗水量加上这4~5d的渗漏量和与降水量的差值。因此,水稻田就形成了以浅水和湿润相结合,以湿润为主的一种灌溉技术,同时根据水稻生长特性在分蘖末期,当苗数达到有效穗数的80%左右时,为抑制无效分蘖,实行落干晒田,晒到人可以在稻田走而不陷脚为止。

3.结 语

(1)2001年运用试验结果动态模式确定的水稻灌溉量,灌溉试验田与以常规灌水方法为对照田比较,平均节水5476.5m3/hm2,节电87kW·h/hm2,平均增产906kg/hm2,按照水稻1.40元/kg计算,平均每公顷增收1168.4元。

(2)该节水灌溉技术的特点是根据水稻各生育期耗水规律,结合防治病虫害,适时采取浅、湿、干调节,合理利用自然降水。突破水稻长期淹水的灌溉模式,使稻田水分多样化,促控结合,既满足了水稻需水要求,又改善了农田小气候,增加土壤中空气流动,促进根系的发育。故试验田水稻茎秆粗壮,成熟时秸青籽黄,籽粒黄亮饱满,未发现纹枯病及倒伏现象。

(3)因水稻耗水量是多种气象因素作用的结果,本文考虑了主要因素,还有一些起次要作用的不确定因素,如风的大小对蒸发量的多少有一定影响等等有待进一步研究。

参考文献:

1 北京农业大学农业气象专业.农业气象学.科学出版社,1982.

2 杨永岐.农业气象中的统计方法.气象出版社,1983.

3 王馥棠等.农业气象预报概论.农业出版社,1991.

4 彭世彰,俞双恩.水稻节水灌溉技术.中国水利水电出版社,1997.

(作者单位:江苏省如皋市农田水利试验站) (记者 佚名)


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