重庆市渝北区水稻需水量研究

江文芳

摘 要：本研究通过收集重庆市气象局关于渝北区的近27年的气象数据，运用渝北区农业局的主要农业气象资料确定水稻的生育期，均以中熟地区的中熟品种为例，采用联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman— Monteith公式（彭曼公式），借助CROPWAT8.0软件作分析，计算出渝北区水稻在各个生育期的需水量。

关键词：水稻；需水量；变化特点

重庆市常年雨量时空分布不均，常常出现干旱、涝灾等气象灾害。本研究收集了渝北区1990年以来的气象相关数据，以种植面积大的水稻为作物载体，分别计算出作物在各年度的需水量，最后通过曲线分布图来观察分析农作物的需水量随年分变化情况，从而探索出一定的需水规律。

一、材料与方法

1.试验材料。本文所用数据为重庆市气象局提供的渝北区1990—2016年的地面气象观测资料，要素包括日最高温度、日最低温度、日平均相对湿度、日平均风速、日照时数及日降雨量，渝北区农技站多年统计的一季中稻生育期观测资料。渝北区稻田的主要土壤类型是水稻土，主要成分有石谷子、大土泥等，本研究主要以接近的黑粘土来代替。

水稻全生育期从播种—移栽—成熟，以中熟品种为例共150天。将该地的水稻全生育期分为5个阶段，苗期、返青分蘖期、拔节孕穗期、抽穗扬花期、灌浆成熟期。根据目前渝北区的水稻种植模式，基本都是单季稻。只是根据多年的经验得出，全区大致分为早熟区、中熟区和晚熟区。通过计算平均数，早熟区在4月25日移栽，8月22日收获；中熟区在5月5日移栽，9月1日收获；晚熟区在5月20日移栽，9月16日播种，依次相差半个月的时间。中熟区大致分布在大湾镇、王家街道、木耳镇、玉峰山镇、古路镇和王家街道，由于时间有限，选择了以中熟区的中熟品种为研究对象。

有效降水量等于总降水量减去径流量、蒸发量和深层渗漏量，该部分降水量保留在根区并能供植物利用，即代表总降水量中的有效部分。因本研究是借住CROPWAT8.0软件作分析，该软件自动使用经验数据0.8为系数计算。

Pe=0.8p 式中pe为有效降水量，mm/d，p为总降水量，mm/d。

2.试验方法。水稻生育期需水量的确定采取FAO推荐的公式

（1）

公式（1）中，ETc 为作物需水量，mm/d，kc为作物系数，ETo为参考作物蒸散量，mm/d。

参考作物蒸散量（ETo）的计算采用FAO（1998）推荐的彭曼公式计算。参考作物蒸散量（ETo）定义为：假定参考作物的高度为0.12m，作物冠层阻力为常数且等于70s/m，地表反射率为0.23，则Eto可由下式表示：

（2）

公式（2）中，Eto为参考作物蒸散量，mm/d；Rn为到达作物表面的净辐射，MJ/m2*d；G为土壤热通量密度，MJ/m2*d；T为作物冠层2m高处的空气温度，℃；U2为2m高处的风速，m/s；ed为饱和水汽压，Kpa；ea为实际水汽压，Kpa；△为饱和水汽压与温度关系曲线斜率，Kpa/℃；r为干湿常数；其中Rn、G、△、U2可通过气象台站观测资料计算求得。

二、结果与分析

1.水稻需水量分析。本文以渝北区中熟水稻为例，选择的插秧（大秧）日期是每年的5月5日。根据各年的月平均气候参数表、月平均降雨量表、作物参数表、土壤参数表得出的1990年—2016年水稻需水量表及灌溉需水量柱形图，然后再作年度间分析和不同生育期的需水量分析。

（1）水稻典型年需水量分析。以1991年、1998年、2000年、2007年均为典型年份，作物系数Kc值最高达1.20，在播种时期，最低值为0.97，在灌浆成熟后期。总之，Kc值在播种期、拔节孕穗期及抽穗扬花期较大，返青分蘖和灌浆成熟期的取值较小。水稻的作物需水量Etc从播种期到抽穗扬花期，基本上一直在增大，在抽穗扬花末期到收获期才缓慢降低，最低值为播种期的0.28mm/day，最高值除1998年特殊年份在苗期外、均在抽穗扬花期或灌浆成熟期，高达6.46mm/day。

4月中下旬的降雨量满足不了水稻的需水量，需要灌溉，特别是在4月中下旬苗期需要大量灌溉，最大需灌量出现在4月下旬，达94.9mm/dec。在7月份和8月分，部分年份需要灌溉。

（2）水稻需水量年度间分析。1990年至2016年，水稻灌溉需水量的平均值为572.9mm。从平均需水量看，90年代属于低值期，从90年代后期到2010年呈现上升趋势，特别是从2000年到2004年每年都在平均值之上。90年代中期和2010年代中期起伏最大，需水最大值出现在2006年766.5 mm，最低值出现在1993年502.4 mm；有效降雨量的平均值为624 mm，90年代前期和2010年代前期为低值区，90年代后期为高值区，2010年代末又有所上升。90年代末起伏最大。有效降雨量最大值出现在1998年1094.4 mm，最低值出现在2001年426.8 mm；灌溉需水量平均值为349.5 mm。90年代末明显为低值区，2010年代后期明显为高值区，90年代前期和2010年代前期比较平缓。2010年代后期起伏最大。灌溉需水量最大值出现在2008年632.5 mm，最低值出现在1999年185 mm。

（3）水稻各生长期平均需水量分析。1990年至2016年，渝北区中熟水稻的需水规律为：随着水稻的生长和叶面积的增加，从苗期到拔节孕穗期，需水量不断增大；在整个孕穗期基本稳定，到了抽穗扬花期又不断增大，直到灌浆成熟期需水量才迅速下降。其中最低需水量在苗期0.31 mm/day，最高需水量在抽穗扬花期5.31 mm/day。

三、结论与建议

1.结论。（1）水稻需水量在不同生长阶段变化规律。随着水稻的生长和叶面积的增加，从苗期到拔节孕穗期，需水量不断增大；在整个孕穗期基本稳定，到了抽穗扬花期又不断增大，直到灌浆成熟期需水量才迅速下降。拔節孕穗期和抽穗开花期是水稻生育过程中需水强度最大的时期。其中最低需水量在苗期0.31 mm/day，最高需水量在抽穗扬花期5.31 mm/day。（2）水稻需水量水分盈亏情况。通过对近27年的分析，无论是在湿润年、平水年还是枯水年，降水不能满足水稻米的正常生长需要。其主要原因是降水分布不均衡，从年份上只有一半的年份出现需水量亏缺，却每年都需要灌溉，证明雨水利用之差。总的27年当中，整个水稻生长季节，富余的降水量大于亏缺的降水量。亏缺最严重的季节出现在4月份和8月份，5月份和7月份有一半的年份亏缺，6月份仅有93年、94年和2000年亏缺。其中灌溉需水量最多的为2008年632.5 mm，灌溉需水量最低的为99年185 mm。

拔节孕穗期和抽穗开花期是水稻生育过程中需水强度最大的时期，也是水分亏缺最敏感的时期，水稻的分蘖和灌浆期对水分亏缺不十分敏感。不同阶段的不同程度受旱玉米生长发育及产量的影响各不相同，相同程度受旱对产量影响最大的阶段为拔节孕穗期，抽穗开花期次之，但在分蘖期实施适当的水分亏缺不会对产量构成较大影响，灌浆期采取一定程度的受旱不会对产量构成影响。而拔节孕穗期和抽穗开花期在5月下旬到7月份，根据分析结果，这段时间仅有91年、96年、97年、99年4年不亏缺，大多数年份都需要人为灌溉满足。

2.建议。渝北区一方面是较丰富的降水，另一方面面对的是几乎每年都会发生的干旱。因此，在全区特别是在粮食主产区的丘陵山区兴修水利工程以抗旱救灾，是稳定全市粮食生产、促进农村经济发展的重要举措。在丘陵山区兴修水利工程，要根据当地的地形、土质、气象条件及社会经济状况，充分利用当地丰富的降雨资源和有利的地形条件，发展适合丘陵山区特征的节水灌溉技术。

参考文献：

[1] 姜文来.21世纪中国水资源安全战略研究[J].中国水利，2000，（8）：41-44.

[2] 何军.作物需水量估算和实时灌溉预报研究[D].华北水利水电学院，2007.

[3]《中国农业年鉴》编辑委员会.中国农业年鉴[M].北京：中国农业出版社，2000：280-300.

[4] 单鱼洋等.彭曼公式在参考作物需水量中的应用[J].安徽农业科学，2008，（10）.

[5] 温随群等.作物需水量计算方法研究[J].安徽农业科学，2009，（2）.