郭思怡

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院，安徽合肥 230088）

降雨時空分布的不均導致了中國北方地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對灌溉的依賴性較大，灌溉有利于作物生長和促進糧食增產(chǎn)[1-2]。農(nóng)業(yè)需水量受氣候、水文、土壤及種植結(jié)構(gòu)等變化環(huán)境的綜合影響，其中氣候變化和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整是影響灌溉需水量變化的主要驅(qū)動因子。作物需水量和灌溉需水量是制定灌溉計劃和進行水資源規(guī)劃的重要基礎[3-5]。灌區(qū)凈灌溉用水量是指灌入田間的、可被作物利用的水量。通常情況下，對于旱作物來說，凈用水量是指灌溉后保留在作物根系內(nèi)能被作物吸收利用的水量；對于水稻，除保留在根系層內(nèi)的水量外，還包括為保證水稻正常生長所必須的一定水層深度內(nèi)的水量。本次灌區(qū)凈灌溉用水量實驗結(jié)合潁上縣2019 年度人民河灌區(qū)實驗進行。

1 灌區(qū)基本情況

1.1 潁上縣概況

潁上縣位于安徽省淮北平原南端，東鄰鳳臺，西毗阜南，南隔淮河與壽縣、霍邱相望，北與阜陽、利辛接壤。地理位置坐標為東徑 115°56′～116°38′、北緯 32°27′～32°54′之間，東西長 72.5km，南北寬56.1km，總面積1859km2。

潁上縣屬暖溫帶與北亞熱帶的過渡地帶、半濕潤季風氣候區(qū)，季風明顯，四季分明，氣候溫和，降水適中，日照充足，無霜期長，適宜多種農(nóng)作物生長。在氣候特點上，春季少雨多風，易出現(xiàn)干旱；夏季炎熱多雨，常發(fā)生洪澇；夏秋之交，時遇伏旱；冬季寒冷干燥，雨水偏少。多年平均降水量942mm，但降水在年際間和年內(nèi)的分布不均，年最大降水量達1722.5mm（1954 年），年最小降水量僅406.8mm（1966 年），年降水極差超過1300mm；全縣年均降水107d，夏季集中在6—8 月，占全年降水量的60%以上；年平均氣溫15.1℃，年平均日照時數(shù)為2213.3h，平均全年10~20℃之間的氣溫日數(shù)為177d，積溫4133.5℃；多年平均無霜期221d，多年平均蒸發(fā)量為920.5mm，年最大和最小蒸發(fā)量分別為1214.9mm 和 680.8mm。

截至2018 年底，潁上縣共有各類灌區(qū)4068 處，總有效灌溉面積96.5 萬畝。其中型灌區(qū)10 處，有效灌溉面積59.4 萬畝；小型灌區(qū)3 處，有效灌溉面積1.5 萬畝；井灌區(qū)4055 處，有效灌溉面積35.6 萬畝。

1.2 人民河灌區(qū)

人民河灌區(qū)位于潁上縣東部，涉及夏橋、江店孜、黃壩、劉集、黃橋五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和慎城鎮(zhèn)街道辦事處，人口26.86 萬人，設計灌溉面積15 萬畝。灌區(qū)內(nèi)無蓄水工程，主要水源工程為新長林站，引潁河過境水流入人民河干渠，設計灌溉流量為15.4m3/s。

本次測算分上下游兩片進行，上游片分別選取汪莊、吳莊、王西莊3 塊田作為樣點田塊，下游片分別選取王橋、方莊、汪圩3塊田作為樣點田塊。灌區(qū)主要種植水稻、小麥，水稻6 月17 日泡田，6 月 19 日播種，9 月 30 日收割。全生育期灌水 6~8 次，畝產(chǎn)1000 斤左右。旱作物主要為小麥，選定樣點田塊作物種植為水稻。人民河灌區(qū)田間灌溉情況調(diào)查表見圖1。

圖1 人民河灌區(qū)田間灌溉情況調(diào)查表

2 實驗方法

2.1 土壤干容重測定

每個典型田塊對角線取三個取土點，按10cm 一層，用環(huán)刀分層取樣，共取4 層，每層取3 個土樣，后稱重、烘干計算每個典型田塊土壤干容重。

2.2 土壤含水率測定

泡田前或灌溉前，田里土壤有開裂時，需測定土壤含水率，取土方法同土壤干容重測定法，后稱重、烘干計算土壤含水率。

2.3 田間水層測定

在樣點田塊對角線上至少選兩點用角鋼設置田間水層深度測樁，灌溉前測量并記錄樣點田塊田間水深。灌溉完24h 后，在樣點田塊測樁處再次測量并記錄樣點田塊田間水深。

3 實驗結(jié)果

人民河整個生育期田間試驗，灌區(qū)水稻6 月17 日泡田，泡田前測定土壤含水率，泡田后測定田面水深，根據(jù)測算，泡田水量分別為：上游 1#168mm、上游 2#176mm、上游 3#167mm；下游1#154mm、下游2#147mm、下游3#160mm。

除了泡田，整個生育期共灌水6 次，灌水時間分別為6 月25日、7 月 18 日、8 月 2 日、8 月 8 日、8 月 29 日、9 月 10 日根據(jù)每次灌水前后測量結(jié)果，計算該次畝均凈灌溉用水量，得出該典型田塊畝均凈灌溉用水量，計算結(jié)果見表1。

表1 潁上縣2019 年度直接觀測法樣點灌區(qū)凈用水量計算

4 成果合理性分析

為驗證實驗分析結(jié)果是否合理，本文采用計算分析法計算人民河灌區(qū)凈灌溉用水量，與實驗分析法結(jié)果進行對比分析。

水稻的凈灌溉需水量包括泡田水量、蒸發(fā)蒸騰水量以及必要的滲漏水量三部分。水稻全生育期（包括泡田）凈灌溉定額計算式為：

式中：Mi-水稻凈灌溉定額，mm；ETc-水稻的蒸發(fā)蒸騰量，mm；Pe-水稻生育期內(nèi)的有效降雨量，mm；Fd-水稻全生育期滲漏量，mm；Mo-育秧前的泡田定額，mm；Ge-水稻全生育期間地下水的利用量，mm。

作物各階段的需水量ETc的計算利用同階段的參考作物蒸發(fā)量ET0與相應階段的作物系數(shù)的乘積求得，參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0采用1992 年聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的最新修正彭曼－蒙特斯公式計算，作物系數(shù)根據(jù)安徽省主要作物需水量等值線圖研究成果與FAO（聯(lián)合國糧農(nóng)組織）推薦的84 種作物的標準作物系數(shù)和修正公式，以及安徽省新馬橋灌溉試驗站、蕭縣岱西灌溉試驗站近年的灌溉試驗資料。

潁上縣水稻種植地區(qū)的地下水埋深相對較大，水稻的地下水利用量不予考慮。泡田定額根據(jù)當?shù)毓喔仍囼灮蚬喔冉?jīng)驗確定。以水稻凈灌溉定額近似代替畝均凈灌溉用水量分析計算水稻凈灌溉用水量，計算結(jié)果見表2。

表2 潁上縣典型灌區(qū)主要作物凈灌溉定額

與實驗分析法得出的人民河灌區(qū)水稻凈灌溉定額384m3/畝相比，計算分析法計算出來得水稻凈灌溉定額354 相差8%，兩者差距較小，實驗結(jié)果合理。