灌溉和降水对冬小麦利用浅层地下水影响的实验和模拟研究.pdfVIP

摘要 摘 要 在地下水埋深较浅的地区，潜水蒸发是作物水分管理中应该考虑的问题。由于地 下水蒸发受作物生长、地下水埋深、土壤剖面性质、气候、灌溉等诸多要素的影响， 从而该问题具有复杂性。探讨不同的灌溉制度和降水条件下作物对地下水的利用，合 理灌溉，提高灌水利用效率，对灌区节约用水具有指导意义。 黄河下游山东省潘庄引黄灌区是一个大型灌区，引水、灌溉规模在黄河下游灌区 中位居第二位，灌区内地下水位在气候、作物种植、降水和灌溉等影响下常年在 1.5m 左右变动，其水资源管理问题在黄河下游引黄灌区中具有典型性和代表性。 本文在位于潘庄灌区内的中国科学院禹城综合试验站布置了冬小麦不同固定地 下水位埋深条件下的潜水蒸发观测实验。实验在由 12 个蒸渗筒组成的体积式蒸渗仪 2 组中进行，每个筒横截面积是 1m 的正方形，高 2m 。其上为回填土，回填土表层 30cm 为移植熟土，其余部分为原地土，质地相对较为均匀。分别设置 6 个地下水埋深，每 个埋深设两个重复。地下水位由马里奥特瓶控制，内置排水管至筒外。每个蒸渗仪内 部装有中子管，蒸渗仪在降雨时由防雨棚遮盖，实验过程中无灌水。观测内容包括土 壤水分剖面、每日的地下水蒸发量和排水量，以及作物生长情况。土壤水分剖面 10cm 一个层次每 5 日观测一次，用中子水分仪观测，特殊情况加测。冬小麦叶面积指数在 周边保护行取样观测。每日 8:00 和 20:00 观测马里奥特瓶的水量消耗，地下水蒸发量 通过马里奥特瓶消耗水量计算得到。在 4 月 26 日将两个蒸渗仪内麦子割除，用于分 析作物生长对地下水利用和土壤水分剖面的影响。收获时测定各筒的籽粒产量。本文 所用数据为 2006-2007 年冬小麦生长季观测数据。 以实验数据为基础，用 Hydrus 模型模拟了地下水-土壤水-作物-大气连续体系统 水分过程。用实验数据进行了模型参数反演和验证，从而模型有比较好的可用性。以 禹城市 1981-2006 年气象资料驱动模型，模拟三种灌溉制度(三种灌溉制度即雨养、2 次灌水、3 次灌水：2 次灌水日期分别为 3 月 13 日和 4 月 15 日，3 次灌水日期分别 为 3 月 13 日、4 月 15 日和5 月 9 日；每次灌水量 75mm)和 1.0m、1.5m、2.0m 和 2.5m 共 4 个地下水位埋深组合情况下，冬小麦生育期内地下水利用情况，旨在揭示不同降 水、灌溉、地下水埋深、作物生长等要素作用下，地下水蒸发对补充作物耗水的贡献， 为灌溉管理提供参考依据。本文研究获得如下认识： (1)地下水浅埋地区作物的生长明显增大潜水蒸发，农田的地下水消耗远远大于 无植被覆盖地区的地下水消耗。 (2)实验资料显示当无降水无灌溉，地下水埋深在 1.5m 以内时，小麦需水完全可 以由地下水提供。 I 灌溉和降水对冬小麦利用浅层地下水影响的模拟和实验研究 (3)地下水浅埋地区小麦的蒸散发随着地下水埋深的增加而减小，随着降水+灌溉 水量的增加而增加。整个小麦生长季，雨养条件下 1.0m、1.5m、2.0m 和 2.5m 的平均 蒸散分别为 516mm、456mm 、419mm 和 400mm ；2 次灌水条件下四个水位埋深的平 均蒸散分别为 524mm、470mm 、437mm 和 419mm ；3 次灌水条件下四个水位埋深的 平均蒸散分别为 528mm、475mm 、443mm 和 426mm 。 (4)地下水浅埋地区，地下水对小麦蒸散的贡献率随着地下水埋深、降水量和灌 溉量的增加而减小。整个小麦生长季，雨养条件下 1.0m、1.5m、2.0m 和 2.5m 的平均 潜水补耗差为 354mm、295mm 、257mm 和 237mm ，相应的地下水贡献率分别为 68%、 65%、61%和 59%；2 次灌水条件下四个水位埋深的平均潜水补耗差为212mm 、159mm、 126mm 和 107mm，相应的地下水贡献率分别为 58%、54%、50%和 48% ；3 次灌水 条件下四个水位埋深的平均潜水补耗差为 140mm、89mm、57mm 和 39mm，相应的 地下水贡献率分别为 26% 、18%、13%和 9%