不同降水条件下的水稻作物蒸散发影响及入渗补给的试验测定分析

胡 娜

(大连市水务事务服务中心，辽宁 大连 116021)

蒸散发和降雨入渗补给是影响水稻作物需水量的2个关键要素，如何定量分析这2项指标对水稻作物的需水影响是较为关键的科学问题。辽宁省是全国粮食主要产区，水稻作物是辽宁省南部区域主要的农作物之一，当前，农业用水矛盾日益突出，特别是辽宁地区连续出现干旱情况，使得水稻作物正常生长期的需水量难以得到有效保证。为尽力保证水稻作物的农业需水量，需要对其农业需水的规律进行分析。近些年来，对于水稻作物农业需水规律的研究较多[1- 6]，需水规律分析主要采用2种方式，一种方式为结合模型对农业需水进行预测，统计分析需水规律；第二种方式为采用需水观测试验的方式，对农作物的需水规律进行试验分析[7- 10]。第二种方式较为贴合作物生长实际，但是大都针对需水量进行试验分析，而对影响需水量的2个重要参数进行试验分析的还较少，为此本文以大连为试验区域，对试验区域内主要农作物水稻生长期不同降水条件下的蒸散发和降雨入渗补给进行试验分析。

1 试验方案

(1)降雨入渗补给试验方案。在进行降雨入渗补给分析时，考虑入渗仪器高度对其入渗量的影响，主要设置安装滑动式仪器进行试验测定，在每0.4m的梯度位置安装一个仪器，当某一个高度的入渗量达到稳定变化后，逐步升高仪器的高度，主要设置3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1、0.5m共7个高度，仪器安装现场如图1所示。在对每个高度进行入渗量的观测时，结合雨量计对整个观测试验进行同步试验，这样可以对整个试验水田的降雨入渗情况进行准确把握。

(2)蒸发量试验方案。本次试验主要采用E601蒸发器进行水稻叶面蒸腾观测，在具体观测时，将E601蒸发器埋入水稻观测试验的土壤中，另外一个E601蒸发器主要用于观测水稻叶面的蒸腾量，将2个蒸发观测仪器的试验数据相减得到水稻的蒸散发量。对于水稻作物的潜水蒸发，主要采用地中渗透仪对不同地下水埋深下的水稻潜水蒸发进行观测试验，仪器的埋深高度分别为0.25、0.5、0.75、1.2m。每个埋深高度进行2次观测试验，在仪器观测到不同埋深下的潜水蒸发量后，结束观测试验。

图1 试验仪器现场安装

2 试验结果

2.1 不同降水条件下的降雨入渗补给关系试验分析

结合降雨入渗观测试验方案，对2017年主要降水期间不同埋深高度下的降雨入渗补给量进行试验分析，试验分析结果见表1。

表1 不同降水条件下的降雨入渗补给关系的确定

从表1中可以看出，次降雨量和入渗补给量并非呈现单一变化关系，即降雨量大，其入渗补给量并不一定大，这主要是因为入渗补给量除受到降雨影响外，还与土壤前期影响雨量有关。若土壤前期影响雨量较大，在下渗水量达到土壤蓄水容量后，不再下渗。此外从表中还可看出，其下渗补给量和土壤埋深关系影响较大。

2.2 土壤类型对不同降水条件下的水稻入渗补给关系的影响

考虑到土壤特性不同，其蓄水能力不同，为此针对不同土壤类型分析不同降水及埋深条件下的降水入渗关系，试验结果见表2—3，如图2所示。

表2 不同埋深下壤土的降雨入渗补关系的试验结果

表3 不同埋深下水稻作物生长期入渗补给试验结果

图2 降雨、埋深-入渗补给量关系曲线试验结果

由表2的试验分析结果可看出，对于同一种土壤类型而言，随着土壤埋深的增加，相同降水量条件下的入渗补给量增加，其入渗补给系数也随着埋深的增加而增加。对于不同土壤类型而言，相同降水条件下亚沙入渗补给量最大，按照入渗能力排序，分别为亚砂>亚黏>黏土>砂土。图2给出了降雨、埋深-入渗补给量之间的变化曲线，从图2中可看出，降雨-入渗补给关系曲线呈现较为明显非线性变化关系，而埋深-入渗补给曲线呈现较为明显的线性变化关系。

2.3 不同埋深下水稻作物整个生长期入渗补给关系的试验分析

考虑水稻作物生长期需水量不同，分别对0.25、0.5、0.75m 3个埋深下的水稻生长期的入渗补给进行试验分析，分析结果见表4—5。

表4 水稻作物不同埋深下整个生长期的入渗补给试验结果(壤土)

表5 不同土壤下不同埋深的降雨入渗补给关系试验结果

由表4可看出，水稻不同生长期随着埋深的增加，其入渗补给量逐步增加，上层入渗补给量明显高于下层。在整个作物生长期，乳熟期和分蘖末期的入渗量最大，这2个时期也是水稻作物需水量最大的2个时期。在水稻的分蘖初期，其作物需水量最低，因此在乳熟期和分蘖末期应该加大其降水入渗补给量，可以考虑在前期不进行人工浇水。由表5可看出，各土壤特性下水稻不同生长期的下渗能力较为相似，和总的下渗能力变化特点一致。

2.4 水稻作物整个生长期潜水蒸发试验分析

结合水稻蒸发试验方案，对水稻作物不同生长期的潜水蒸发进行观测试验，试验结果见表6。

表6 不同生长期水稻作物的潜水蒸发试验结果 单位：mm/d

图2 不同生长期各埋深下水稻作物水面蒸发试验结果

表7 不同埋深下水稻作物整个生长期的潜水蒸发量试验结果 单位：mm

由表6可看出，地下水埋深越浅，水稻的潜在蒸发越大，潜在蒸发最大值出现在拔节孕穗期，各生长期潜在蒸发能力的排序为：拔节孕穗期>抽穗开花期>乳熟期>黄熟期>分蘖末期>分蘖初期，分蘖初期水面蒸发最大，这主要是因为水稻生长初期叶面较小，其蒸发主要为水面蒸发，而黄熟期由于叶面较大，叶面蒸腾量较大，使得其水面蒸发最小。就水面蒸发能力而言，其排序为：分蘖初期>分蘖末期>拔节孕穗期>抽穗开花期>乳熟期>黄熟期。

2.5 水稻作物单日潜水蒸发试验分析

综合考虑水稻作物总体潜水蒸发变化规律，对其单日的潜水蒸发进行观测试验分析，分析结果见表7。

从表7中可看出，14∶00水稻作物潜水蒸发最大，这只要是受到地区日平均气温影响，基本上各个时间点水稻潜水蒸发即为当日气温的变化表征。日平均气温最高的时段段，其潜水蒸发最大，日平均气温最低时间段，其潜水蒸发量最小。

3 结论

(1)水稻的场次降水-入渗补给呈现明显非线性变化，水稻的入渗补给除受到降水影响外，还受土壤蓄水能力的影响。

(2)同一降水条件下，埋深-入渗补给呈现明显线性变化关系，对于同一土壤而言，其埋深越大，其入渗补给量越小，不同土壤类型按照入渗能力排序，分别为亚砂>亚黏>黏土>砂土。

(3)水稻各生长期潜在蒸发能力的排序为：拔节孕穗期>抽穗开花期>乳熟期>黄熟期>分蘖末期>分蘖初期，水稻日潜水变化和气温变化相关度较高。

(4)本文还未讨论水稻耕作方式对其下渗量和潜水蒸发的影响，在以后还需要进一步深入研究。