黑龙江省半干旱区界定与注水灌溉抗旱能力的确定

安清平，陶延怀

(1. 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;2. 黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

0 引 言

黑龙江省总面积约45.6 万km2，耕地总面积约1 173 万hm2，水资源总量约810 亿m3，亩均水资源总量不足全国平均水平的1/4。受气候变化和人类活动的影响，旱灾发生的频率、程度正逐年加重，旱灾造成的损失正逐年提高，2009年全省春季受旱面积达600 多万公顷，严重受旱面积达200 多万公顷，旱灾已成为农业生产的主要限制因素之一。

1 半干旱区的界定

黑龙江省半干旱区主要分布在西部松嫩平原。该区域多年平均降水量低于500 mm，年蒸发量( E20) 平均1 300 ～1 500 mm，生育期内降水总量严重不足，且时空分布不均。在春季播种期和苗期总降水量不足全年的20%，夏季降水总量接近全年的80%，季节性缺水干旱严重，有“十年九春旱”之说。

1.1 雨量标准界定半干旱区

依据联合国气象组织给出的标准，年平均雨量0 ～250 mm为干旱区;250 ～500 mm为半干旱区;500 ～1 000 mm为半湿润区。

经查黑龙江省水文图集，黑龙江省半干旱区多年平均降水量为400 ～500 mm，且＜500 mm，该区域都分布在西部松嫩平原。主要有齐齐哈尔地区，包括: 齐齐哈尔市、甘南县、龙江县、克山县、克东县、龙江县、富裕县、泰来县、依安县、拜泉县;大庆地区，包括: 大庆市、肇州县、肇源县、杜尔伯特蒙古族自治县、林甸县;绥化地区部分县市，包括:绥化市西部、肇东市、安达市、青冈县、明水县、望奎县、兰西县。

1.2 干旱指数界定半干旱区

干旱指数是反映气候干旱程度的指标，通常定义为年蒸发能力和年降雨量的比值，即:

式中:r 为干旱指数;E0为多年平均蒸发量，常以E20 蒸发皿水面蒸发量代替，mm;P 为多年平均降水量，mm。

经查黑龙江省水文图集，上述齐齐哈尔地区、大庆地区、及绥化地区西部，E20 蒸发皿多年平均蒸发量为1 300 ～1 500 mm。根据(1) 式，以年蒸发能力1 500 mm和年平均雨量250 ～500 mm为计算依据，可得出黑龙江省半干旱区的干旱指数r 值为3 ～6。因此，可用干旱指数r 界定半干旱区，即:当1≤r ＜3 时，为半湿润区; 当3≤r ＜6 时，为半干旱区;当r≥6 时，为干旱区。

1.3 作物干旱指标界定半干旱区

干旱指数反映的是气候干旱，为了直接反映土壤干旱与作物生长发育之间关系，在此引入作物干旱指标，用K 表示，其计算公式为:

式中:K 为作物干旱指标;P 为生育期或月降雨量，mm;PX=E－S/2( mm) ;E 为生育期或各月作物需水量，mm;S 为样本标准差。

甘南县是黑龙江省半干旱区非常有代表性的县份，因此，本文以甘南县为例，确定黑龙江省半干旱区的作物干旱指标K 值。经查黑龙江省参考作物和主要作物需水量等值线图，黑龙江省西部大豆和玉米的需水特征值，见表1。

表1 作物需水特征值

经统计分析甘南县多年降水量，可得到生育期( 5—9月)年平均雨量及样本标准差，见表2。

表2 生育期年平均雨量与样本标准差

依据公式(2) ，可得到作物干旱指标K 值，见表3。

表3 作物干旱指标

通过上述计算，当降雨量大于作物生育期需水量时，K 值＞0.5;当降雨量等于作物生育期需水量时，K 值=0.5; 当年降水量为500 mm时，K 值=－1.0。因此，本文用K 值作为指标界定了黑龙江省半干旱区，即当K≥0.5 时，为半湿润区;－1.0≤K ＜0.5 时，即为半干旱区;K ＜－1.0 时，为干旱区。

2 抗旱指标的确定

2.1 注水灌溉技术

注水灌溉技术是机械化暗式注水播种技术和机械化苗期补水灌溉技术的统称。为了实现节水抗旱，通过使用专门设备，将灌溉水直接埋入地表以下一定深度，依靠其上覆盖一定厚度的土层，延缓水分蒸发，保证灌溉水仅供种子萌发或作物生长，提高灌溉水的利用效率。

2.2 干土层的保墒作用

随着干旱季节和枯水期的到来，即使土壤中涵蓄再多的水分，土壤由于蒸发也会出现干土层，此时土壤水分蒸发不是发生在土壤表面，而是在土壤内部，蒸发的水分以水蒸气的方式穿过干土层后散发到大气中。受干土层的抑制作用，蒸发量随着干土层厚度的增加而减小。依据黑龙江省肇州县水利灌溉试验站测试的数据，可得到黑龙江省半干旱区4、5、6月不同干土层厚度前提下的腾发量值。见表4。

2.3 抗旱能力指标

黑龙江省主要旱作物的播种深度均在5 ～8 cm，注水灌溉的注水深度需控制在地表10 cm以下。由于干土层的保墒作用，其腾发量会更小。因此，注水灌溉技术的抗旱效果非常明显。根据试验，结合干土层厚度、注水量及抗旱天数等指标，确定了抗旱能力指标，具体见表5。

表4 不同干土层厚度及其各月日E 值

表5 抗旱能力指标表

3 结 语

自20个世纪80年代开始，黑龙江省连年发生春旱，每年因春旱造成的农业损失越来越大，抗春旱保春种已成为黑龙江省的主要农事。目前，注水灌溉( 坐水种) 技术已被广大农民所接受，每年应用注水灌溉( 坐水种) 技术完成的抗旱保苗面积已达200 万hm2以上。本文提出的注水灌溉抗旱能力指标可用于指导农业生产，服务黑龙江省的经济建设。

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