安清平，陶延懷

(1. 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080;2. 黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080)

0 引 言

黑龍江省總面積約45.6 萬km2，耕地總面積約1 173 萬hm2，水資源總量約810 億m3，畝均水資源總量不足全國平均水平的1/4。受氣候變化和人類活動的影響，旱災(zāi)發(fā)生的頻率、程度正逐年加重，旱災(zāi)造成的損失正逐年提高，2009年全省春季受旱面積達(dá)600 多萬公頃，嚴(yán)重受旱面積達(dá)200 多萬公頃，旱災(zāi)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素之一。

1 半干旱區(qū)的界定

黑龍江省半干旱區(qū)主要分布在西部松嫩平原。該區(qū)域多年平均降水量低于500 mm，年蒸發(fā)量( E20) 平均1 300 ～1 500 mm，生育期內(nèi)降水總量嚴(yán)重不足，且時(shí)空分布不均。在春季播種期和苗期總降水量不足全年的20%，夏季降水總量接近全年的80%，季節(jié)性缺水干旱嚴(yán)重，有“十年九春旱”之說。

1.1 雨量標(biāo)準(zhǔn)界定半干旱區(qū)

依據(jù)聯(lián)合國氣象組織給出的標(biāo)準(zhǔn)，年平均雨量0 ～250 mm為干旱區(qū);250 ～500 mm為半干旱區(qū);500 ～1 000 mm為半濕潤區(qū)。

經(jīng)查黑龍江省水文圖集，黑龍江省半干旱區(qū)多年平均降水量為400 ～500 mm，且＜500 mm，該區(qū)域都分布在西部松嫩平原。主要有齊齊哈爾地區(qū)，包括: 齊齊哈爾市、甘南縣、龍江縣、克山縣、克東縣、龍江縣、富?？h、泰來縣、依安縣、拜泉縣;大慶地區(qū)，包括: 大慶市、肇州縣、肇源縣、杜爾伯特蒙古族自治縣、林甸縣;綏化地區(qū)部分縣市，包括:綏化市西部、肇東市、安達(dá)市、青岡縣、明水縣、望奎縣、蘭西縣。

1.2 干旱指數(shù)界定半干旱區(qū)

干旱指數(shù)是反映氣候干旱程度的指標(biāo)，通常定義為年蒸發(fā)能力和年降雨量的比值，即:

式中:r 為干旱指數(shù);E0為多年平均蒸發(fā)量，常以E20 蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量代替，mm;P 為多年平均降水量，mm。

經(jīng)查黑龍江省水文圖集，上述齊齊哈爾地區(qū)、大慶地區(qū)、及綏化地區(qū)西部，E20 蒸發(fā)皿多年平均蒸發(fā)量為1 300 ～1 500 mm。根據(jù)(1) 式，以年蒸發(fā)能力1 500 mm和年平均雨量250 ～500 mm為計(jì)算依據(jù)，可得出黑龍江省半干旱區(qū)的干旱指數(shù)r 值為3 ～6。因此，可用干旱指數(shù)r 界定半干旱區(qū)，即:當(dāng)1≤r ＜3 時(shí)，為半濕潤區(qū); 當(dāng)3≤r ＜6 時(shí)，為半干旱區(qū);當(dāng)r≥6 時(shí)，為干旱區(qū)。

1.3 作物干旱指標(biāo)界定半干旱區(qū)

干旱指數(shù)反映的是氣候干旱，為了直接反映土壤干旱與作物生長發(fā)育之間關(guān)系，在此引入作物干旱指標(biāo)，用K 表示，其計(jì)算公式為:

式中:K 為作物干旱指標(biāo);P 為生育期或月降雨量，mm;PX=E－S/2( mm) ;E 為生育期或各月作物需水量，mm;S 為樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

甘南縣是黑龍江省半干旱區(qū)非常有代表性的縣份，因此，本文以甘南縣為例，確定黑龍江省半干旱區(qū)的作物干旱指標(biāo)K 值。經(jīng)查黑龍江省參考作物和主要作物需水量等值線圖，黑龍江省西部大豆和玉米的需水特征值，見表1。

表1 作物需水特征值

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析甘南縣多年降水量，可得到生育期( 5—9月)年平均雨量及樣本標(biāo)準(zhǔn)差，見表2。

表2 生育期年平均雨量與樣本標(biāo)準(zhǔn)差

依據(jù)公式(2) ，可得到作物干旱指標(biāo)K 值，見表3。

表3 作物干旱指標(biāo)

通過上述計(jì)算，當(dāng)降雨量大于作物生育期需水量時(shí)，K 值＞0.5;當(dāng)降雨量等于作物生育期需水量時(shí)，K 值=0.5; 當(dāng)年降水量為500 mm時(shí)，K 值=－1.0。因此，本文用K 值作為指標(biāo)界定了黑龍江省半干旱區(qū)，即當(dāng)K≥0.5 時(shí)，為半濕潤區(qū);－1.0≤K ＜0.5 時(shí)，即為半干旱區(qū);K ＜－1.0 時(shí)，為干旱區(qū)。

2 抗旱指標(biāo)的確定

2.1 注水灌溉技術(shù)

注水灌溉技術(shù)是機(jī)械化暗式注水播種技術(shù)和機(jī)械化苗期補(bǔ)水灌溉技術(shù)的統(tǒng)稱。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)水抗旱，通過使用專門設(shè)備，將灌溉水直接埋入地表以下一定深度，依靠其上覆蓋一定厚度的土層，延緩水分蒸發(fā)，保證灌溉水僅供種子萌發(fā)或作物生長，提高灌溉水的利用效率。

2.2 干土層的保墑作用

隨著干旱季節(jié)和枯水期的到來，即使土壤中涵蓄再多的水分，土壤由于蒸發(fā)也會出現(xiàn)干土層，此時(shí)土壤水分蒸發(fā)不是發(fā)生在土壤表面，而是在土壤內(nèi)部，蒸發(fā)的水分以水蒸氣的方式穿過干土層后散發(fā)到大氣中。受干土層的抑制作用，蒸發(fā)量隨著干土層厚度的增加而減小。依據(jù)黑龍江省肇州縣水利灌溉試驗(yàn)站測試的數(shù)據(jù)，可得到黑龍江省半干旱區(qū)4、5、6月不同干土層厚度前提下的騰發(fā)量值。見表4。

2.3 抗旱能力指標(biāo)

黑龍江省主要旱作物的播種深度均在5 ～8 cm，注水灌溉的注水深度需控制在地表10 cm以下。由于干土層的保墑作用，其騰發(fā)量會更小。因此，注水灌溉技術(shù)的抗旱效果非常明顯。根據(jù)試驗(yàn)，結(jié)合干土層厚度、注水量及抗旱天數(shù)等指標(biāo)，確定了抗旱能力指標(biāo)，具體見表5。

表4 不同干土層厚度及其各月日E 值

表5 抗旱能力指標(biāo)表

3 結(jié) 語

自20個(gè)世紀(jì)80年代開始，黑龍江省連年發(fā)生春旱，每年因春旱造成的農(nóng)業(yè)損失越來越大，抗春旱保春種已成為黑龍江省的主要農(nóng)事。目前，注水灌溉( 坐水種) 技術(shù)已被廣大農(nóng)民所接受，每年應(yīng)用注水灌溉( 坐水種) 技術(shù)完成的抗旱保苗面積已達(dá)200 萬hm2以上。本文提出的注水灌溉抗旱能力指標(biāo)可用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，服務(wù)黑龍江省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

［1］黑龍江省水文局. 黑龍江省水文圖集［M］. 哈爾濱: 黑龍江省水文局，1972.

［2］黑龍江省統(tǒng)計(jì)局. 黑龍江省年鑒［M］. 哈爾濱: 黑龍江省科技出版社，2009.

［3］于景禧，袁輔恩，孫艷玲. 干土層的保墑作用［J］. 黑龍江水利科技，2006，34(3) :13－14.

［4］富作禮，等. 黑龍江省主要作物節(jié)水高產(chǎn)灌溉制度及其需水量等值線圖的試驗(yàn)研究［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利科學(xué)研究所，1993:40－43.

［5］陶延懷. 暗式坐( 注) 水灌溉水分?jǐn)U散規(guī)律的探討［J］. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2006，25(5) :50－52.

［6］陶延懷. 半干旱區(qū)機(jī)械化節(jié)水抗旱技術(shù)的模型構(gòu)建及應(yīng)用［J］. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2007，26(8) :91－93.