淠史杭灌区中稻作物系数试验研究(二)

安徽农业科学，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ａ　．Ｓｃｉ．２０１５，４３（９）：５５—５６　责任编辑黄小燕责任校对况玲玲　淠史杭灌区中稻作物系数试验研究（二）　陈卫东　（安徽省淠史杭灌区管理总局，安徽六安２３７０１６）　摘要［目的］研究淠史杭灌区中稻作物系数的估算方法。［方法］利用Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式计算参考蒸散量，通过观测获得中稻实　际蒸散蒸腾量，求出２０１４年中稻实际作物系数Ｋ，，并利用李艳婷等的研究结果建立的移栽后天数模型和积温模型２种方法估算２０１４年　中稻作物系数Ｋ，Ｋｃ　Ｋｏ　ＲＭＳＥ　Ｋｃ　Ｋｏ２　Ｋｃ　ＲＭＳＥ　ｃ　和Ｋ　，分别比较Ｋ，　、　与　之间的　，找出适合淠史杭灌区作物系数的估算方法。［结果］ｔ、　与　的分别另０．１ｏ６和０．１９７，移栽后天数法估算的作物系数　与实测作物系数　较为接近，即淠史杭灌区的中稻作物系数选用移栽后天数　法来估算更为准确。［结论］该研究为淠史杭灌区中稻作物系数的研究提供了一定的科学依据。　关键词　中稻；作物系数Ｋｃ；移栽天数法估算作物系数　；积温法估算作物系数　中图分类号Ｓ５１１　文献标识码Ａ　文章编号０５ｌ７—６６１ｌ（２０１５）０９—０５５—０２　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｒｏｐ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｉｄｄｌｅ—ｓｅａｓｏｎ　Ｒｉｃｅ　ｉｎ　Ｐｉｓｈｉｈａｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ（１Ｉ）　ｃｒｍＮ　Ｗｅｉ．ｄｏｎｇ　（Ｐｉｓｈｉｈａｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｔｉｒｃｔ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌｕ’ａｎ，Ａｎｈｕｉ　２３７０１　６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　『０ｂｊｅｃｔｉｖｅ］１’ｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｉｍｅｄ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍｉｄｄｌｅ—ｓｅａｓｏｎ　ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅ伍ｃｉｅｎｔ　ｉｎ　Ｐｉｓｈｉｈａｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｉｓ－　ｔｒｉｃｔ．『Ｍｅｔｈｏｄ　１　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ　ｆｏｒｍｕｌａ，ｇｅｔ　ｔｈｅ　ｒｉｃｅ　ａｃｔｕａｌ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ。ｆｉｎｄ　ｏｕｔ山ｅ　ａｃｔｕａｌ　２０１４　ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｋ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　Ｌｉ　Ｙａｎ—ｔｉｎｇ　ｅｔ　ａｌ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｄａｙｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｄｅｌ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　２０１４　ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｋ　ｌ　ａｎｄ　Ｋｃ２，ｔｈｅ　ＥＭＳＥ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＫｏｌＩ　Ｋ　ａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍｉｄｄｌｅ—ｓｅａｓｏｎ　ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｉｎ　Ｐｉｓｈｉｈａｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｔｉｒｃｔ　ｗａｓ　ｆ０ｕｎｄ．［Ｒｅｓｕｌｔ］Ｒｅ—　ｓｐｅｃｔｉ￣ｅｌｙ，ｔｈｅ　ＥＭＳＥ　ｂｅｔｗｅｅｎ　】，　ａｎｄ　ｗｅｒｅ　０．１０６　ａｎｄ　０．１９７．Ｄａｙｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　Ｋ　ｗａｓ　ｃｌｏｓｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　Ｋ　．ｔｈａｔ　ｍｉｄｄｌｅ　ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｍｃｉｅｎｔ　ｃｈｏｓｅｎ　ｄａｙｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ．　『Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ］ｒｎｌｅ　ｓｔｕｄｙ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ—ｒｉｃｅ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅ岱ｃｉｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｐｉｓｈｉｈａｎｇ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｔｉｒｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍｉｄｓｅａｓｏｎ　ｒｉｃｅ：Ｃｒｏｐ　ＣＯｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｋ　；Ｄａｙｓ　ａｆｔｅｒ￣ａｎｓｐｌａｎｔａｆｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｃｒ叩ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｋ　１；Ａｅｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　Ｋａ　作物系数是作物实际蒸散量和实测或估算的参考作物　ｈ，年平均气温１５℃左右，无霜期为２２０～２３０　ｄ。多年平均降　蒸腾量的比值，是计算作物需水量的必要参数　Ｊ。前人对我　雨量为１　１００　ｍｍ，水面蒸发量为７００—９００舢（Ｅ６０１），地下　国不同地区、不同作物的作物系数确定方法和数值进行了大　水埋深７　ｍ。　量研究，并取得了很多成果。如孙景生等以热量指标为变　试验在有底钢筋混凝土测坑中进行，回填土层厚度为１　量，建立作物系数与作物生长过程的直接关系，为简易求算　ｍ，测坑面积为２。５×１．６＝４．０　ｍ２。测坑土壤耕作层属重壤　旱稻作物系数提供了直接方法　；杨晓光等研究发现早稻的　土，底土多为粘土，土壤容重（０～１００　ｔｉｎ平均）为１．４０　作物系数与出苗后天数和＞０℃积温分别呈三次多项式和　ｇ／ａｍ　，田间持水量３１．３５％，土壤有机质含量１．９６％，ｐＨ为　二次多项式的关系　；李艳婷等研究表明淠史杭灌区中稻作　７．５，全氮含量０．１２４％，全磷含量０．０２８％，全钾含量　物系数与移栽后天数和＞０℃的积温均呈三次多项式的关　１．３２０％。　系　。笔者在此利用Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式计算参考蒸散　１．２试验设计根据灌区中稻生长发育特征将中稻全生育　量　，通过观测获得中稻实际蒸散蒸腾量，求出２０１４年中稻　期划分为返青期、分蘖期、拔孕期、抽开期、乳熟期、黄熟期６　实际作物系数　，并利用李艳婷等的研究结果建立的移栽后　个阶段，各生育期水层设计、间歇天数、蓄雨深度和各生育期　天数模型和积温模型２种方法　估算２０１４年中稻作物系数　天数如表１所示。该试验重复３次，采用浅湿间歇灌溉制　和　，分别比较　、　与　之间的ＲＭＳＥ，找出适合淠　度。每个小区除水分管理外，其他管理方式完全一致。供试　史杭灌区作物系数的估算方法，为淠史杭灌区估算中稻耗水　作物品种为冈优渝九，播种日期为５月２日，秧苗在第３３天　量提供科学依据，同时为灌区水稻科学灌溉提供一定的理论　移栽，收获日期为９月２０日，本田生长期１０９　ｄ。该研究气象　基础。　资料来源于本站自动气象站。　１材料与方法　表１　２０１１—２０１３年水稻各生育期水层、间歇天数、蓄雨深度、各生育阶　１．１试验区概况该试验于２０１４年在安徽省淠史杭灌区　段天数设计标准　灌溉试验总站进行。试验站位于六安市金安区城北乡廿铺　村（１１６。３３　Ｅ、３１。５１　Ｎ），海拔３９　ｍ（废黄河口基面），处于北　亚热带向暖温带转换过渡地带，属低丘陵地区。作物种植以　水稻为主，实行油一稻、麦一稻轮作，历年平均Ｅｔ照为２　０４０　作者简介陈卫东（１９６２一），男，安徽霍山人，高级工程师，从事水利工　程管理工作。　收稿日期２０１５－０２－０５　安徽农业科学　１．３研究方法　大，且气温逐渐升高，作物蒸发蒸腾量增大，因而作物系数也　１．３．１作物系数　。Ｋ　可由参考作物蒸散量和作物实际　ｐ，ｐ　逐渐增大；进入乳熟期后作物系数随着作物叶面的败落而迅　速减小，这与丁加丽等对水稻作物系数的研究结论　Ｊ一致。　２．２　３种方法所得中稻作物系数的比较分析从图１可以　蒸发蒸腾量之比获得　，即Ｋｏ＝　，式中，　为作物系数　ｆ　』０　（比值，无量纲）；Ｅ　为作物实际蒸发蒸腾量（ｍｍ）；Ｅ　为　时段内参考作物蒸发蒸腾量（ｍｍ）。作物实际蒸发蒸腾量　Ｅ　可利用测坑水量平衡原理计算，因该站试验小区采取的　看出，２０１４年作物系数实测值　和模拟值　，、　具有相似　的变化趋势。在中稻生长前期，即返青期、分蘖期、拔孕期、　抽开期　，和　分别相差０．０９、一０．０６、０．０７、０．０５，　和　分别相差０．０４、一０．１２、一０．ｏ２、一０．０４；中稻生长前期估算　是有底钢筋混凝土建成，下雨后多余的水会用小区底部的管　道排出，渗漏和径流默认为０。因此在测坑地表有水的情况　值　、　与实测值　均很吻合；中稻生长后期，即乳熟期和　下公式为Ｅ　＝　一　一，～Ｐ，地表无水的情况下公式为　：，＋Ｐ＋ＡＷ—Ｄ，式中，　为第１次测针测得的水深　（ｒａｍ）；　为第２次测针测得的水深（ＩＢｍ）；，为时段内灌溉　量（ｍｍ）；Ｐ为时段内降雨量（ｒａｍ）；Ａ　为相邻２次取土测　定土壤水分时间间隔内根区土壤储水量的变化（ｍｉｌ１）；Ｄ为　时段内排水量（ｒａｍ）。　１．３．２　移栽后天数法估算作物系数　。。根据２０１１～２０１３　年该站试验研究，可由公式Ｙ＝　＋　＋　．＋ｄ获得移栽后　天数法估算的作物系数　，，式中，Ｙ为作物系数；　为移栽后　天数　。　１．３．３　＞０　ｏＣ积温法估算作物系数　。根据２０１１～２０１３　年该站试验研究，可由公式Ｙ＝似　＋　＋　：＋ｄ获得＞０　ｏＣ　积温法估算的作物系数　，式中，Ｙ为作物系数；　为积温　（ｏＣ・ｄ）　。　１．３。４误差分析。为了评价用水稻移栽后天数和累积积温　估算作物系数的优劣，在此用检测模型常用的均方根误差　（ＲＭＳＥ）对作物系数的实际值和模拟值之间的符合程度进行　统计分析。ＲＡＩＳＥ值越小，表明模拟值与实测值间的偏差越　小．模型的模拟结果越准确，可靠。ＲＭＳＥ用方程ＲＭＳＥ＝　厂　———————■　／／　∑（　一　）　—　二求算，式中，Ｋｃｌ是作物系数的估计值，　是作　Ｖ　物系数的实测值；　是生育阶段的数目，在此为６个生育阶段。　２　结果与分析　２．１　作物系数的计算　利用当年的气象资料，根据Ｐｅｎ—　ｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式计算参考蒸散量Ｅ　除以作物实际蒸发　蒸腾量Ｅ　得到当年中稻各生育阶段的作物系数　。由表　２可见，在浅湿间歇灌溉制度下，该站中稻从返青期到拔孕期　作物系数　由０．９３逐渐上升至１．３４；抽开期最高，为１．３５，　然后逐渐减小，黄熟期降低至１．ｏ７。出现这种变化的主要原　因是从返青期到拔孕期随着水稻的生长叶面积系数逐渐增　表２　２０１４年中稻各生育阶段作物系数　黄熟期　，和　分别相差一０．１８和～０．１２，　和　分别相　差一０．３１和一０．３０。由此可知移栽后天数模型计算的作物　系数Ｋ　更接近实测值　。　生育阶段　图１　中稻各生育阶段的作物系数　中稻移栽天数法估算作物系数　、积温法估算作物系　数翰和实测作物系数　的　分别为０．１０６、０．１９７，可见　移栽天数法估算作物系数　与实测作物系数　的ＲＭＳＥ　比积温法估算作物系数　与实测作物系数　的ＲＭＳＥ小，　即　。比　更接近　值。因此在以后年份可以利用估算法　来求得作物系数，淠史杭灌区的中稻作物系数选用移栽后天　数法来估算更为准确。　３结论　淠史杭灌区中稻的作物系数随着移栽天数即中稻的生　长状况和气候呈现先增高后降低的趋势，利用移栽天数模型　和积温模型估算出的作物系数和实测作物系数趋势能很好　地吻合，其中移栽天数模型估算的作物系数与实测作物系数　的ＲＭＳＥ更小，更适合用来估算淠史杭灌区作物系数。　参考文献　［１］ＡＬＬＥＮ　Ｒ　Ｇ，ＬＵＩＳ　Ｓ　Ｐ，ＲＡＥＳ　Ｄ，ｅｔ　１ａ．Ｃｒｏｐ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｃｒｏｐ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ［Ｍ］．ＦＡＯ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｒｍｎ￣ｅ，　１９９８：５６，　［２］孙景生，刘祖贵，张寄阳，等．风沙区春小麦作物系数试验研究［Ｊ］．农　业工程学报，２ＯＯ２，１８（６）：５５—５８．　［３］杨晓光，ＢＯＵＭＡＮ　Ｂ　Ａ　Ｍ，张秋平，等．华北平原早稻作物系数试验研究　［Ｊ］．农业工程学报，２ＯＯ６，２２（２）：３７—４１．　［４］李艳婷，石梅．淠史杭灌区中稻作物系数的试验研究［Ｊ］．安徽农业科　学，２０１４，４２（２３）：７７９９—８８０１．　［５］ＤＯＯＲＥＮＢＯＳ　Ｊ，ＰＲｕＩｒｎ１　Ｗ　Ｏ．Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ　ｆｏｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｃｒｏｐ　ｗａｔｅｒ　ｒｅ－　ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ［Ｍ］／／ＦＡＯ　Ｉｒｉｒｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｒａｉｎａｇｅ，Ｐａｐｅｒ　Ｎｏ．２４．Ｒｏｍｅ，Ｉｔａｌｙ：　Ｆｏｏｄ　ａｎｄ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｎａｔｉｏｎｓ．１　：１９３．　［６］丁自口丽，彭世彰，徐俊增，等．控制灌溉条件下水稻蒸发蒸腾量及作物　系数试验研究［Ｊ］．河海大学学报，２００６，３４（３）：２３９—２４２．