3 作物系数与蒸发系数的计算

3.1 作物系数分析计算

采用参考作物需水量计算作物实际需水量时,最重要的是确定作物系数。作物系数Kc反映了作物本身的生物学特性、作物种类、产量水平、土壤水肥状况以及田间管理水平等对作物需水量的影响。因此,作物系数是需水量计算的关键。兹根据长渠灌溉试验站多年作物需水量试验资料,借助Penman-Montieth公式计算参考作物需水量,在此基础上,对水稻作物系数进行计算分析。

3.1.1 不同生育期作物系数

根据当地的气象资料,利用Penman-Montieth公式计算了2009—2013年各生育期参考作物需水量,并计算了多年平均参考作物需水量。根据不同灌溉模式各生育期多年平均需水量观测成果,计算了各生育期多年平均作物系数,计算结果见图3(a)。由图3(a)可知,3种灌溉模式除黄熟期和分蘖末期,其他生育期作物系数均大于1,表明返青期、分蘖期、孕穗期、抽穗期和乳熟期水稻需水量大于参考作物需水量,分蘖末期和黄熟期水稻需水量小于参考作物需水量。浅灌模式作物系数最大、中蓄模式次之、湿润模式最小。3种灌溉模式下,Kc均呈现了明显的“双峰”变化趋势,乳熟期作物系数最大,为1.81~1.91;分蘖末期最小,为0.62。

3.1.2 月作物系数

由于部分水资源规划中水资源供需平衡计算时段为月,因此有必要按月份计算作物系数,为相关水资源规划提供依据。与生育期作物系数计算方法相同,计算了各灌溉模式多年平均月作物系数,计算结果见图3(b)。由图3(b)可知,3种灌溉模式不同月份作物系数均大于1,表明各月份水稻的需水量均大于参考作物需水量。3种灌溉模式下月作物系数均呈现了明显的“单峰”变化趋势,8月份的作物系数最大,为1.73~1.82。9月份最小,为1.13~1.26。3种灌溉模式相比,各月作物系数基本表现为浅灌模式>中蓄模式>湿润模式。

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图3 不同灌溉模式水稻作物系数

3.2 蒸发系数分析计算

参考作物需水量计算需要大量的气象资料和相关参数,而直接法计算方法较为简单,需要较少的资料,因此在缺水资料或精度要求不高的情况下,可采用直接法计算作物需水量。直接法中采用水面蒸发乘以蒸发系数是其中的一种。而蒸发系数则是该直接计算方法的关键,兹对蒸发系数进行了计算。

3.2.1 不同生育期蒸发系数

根据水面蒸发(ϕ20cm蒸发皿)和作物需水量观测资料,计算了不同灌溉模式各生育期多年平均蒸发系数。计算结果见图4(a)。需要说明的是本文采用的蒸发资料是ϕ20cm蒸发皿观测资料,若采用E601的观测资料时则需要进行水面蒸发量的转化计算。3种模式(浅灌模式、中蓄模式和湿润模式)作物需水量与水面蒸发相关系数分别为0.90、0.86和0.86,相关性较高,这也表明计算成果的可靠性。由图4(a)可知,3种灌溉模式除返青期、黄熟期和分蘖期末,其他生育期作物系数均大于1,表明分蘖期、孕穗期、抽穗期和乳熟期水稻需水量大于水面蒸发量,返青期、分蘖末期和黄熟期水稻需水量小于水面蒸发量。浅灌模式蒸发系数最大,中蓄模式次之,湿润模式最小,但总体差异性较小。3种灌溉模式不同生育期蒸发系数呈现了明显的“双峰”变化趋势。乳熟期蒸发系数最大,为1.39~1.48,黄熟期最小,为0.65。

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图4 不同灌溉模式蒸发系数

3.2.2 月蒸发系数

同理,对月蒸发系数进行了计算,具体计算成果见图4(b)。由图4(b)可知,3种灌溉模式月蒸发系数呈现了明显的“单峰”变化趋势,8月份的蒸发系数最大,为1.33~1.40,6月份蒸发系数最小,为0.85~0.94。