江西省雙季稻蒸發蒸騰量空間分布規律及影響因素分析

劉 方 平(江西省灌溉試驗中心站，南昌 330201)

水稻是全球最重要的糧食作物之一。目前，世界范圍內有一半的人以稻米為主要糧食，而其中90%的水稻產自亞洲[1]。中國是世界上第二大水稻種植大國，同時也是一個水稻消耗大國。在日常糧食消費中，稻米消費約占我國口糧消費的60%[2]。水稻也是全球用水量最大的灌溉作物。在我國，農業用水占總用水量近70%，與節水發達的中等發達國家有較大的差距[3,4]。江西自古便是我國的主要糧食產區之一，農業為用水大戶，但農業灌溉用水效率低[5,6]，在當前用水總量控制條件下，對水稻生產實行有計劃的用水成為亟待解決的問題。

作物合理灌溉用水的關鍵是確定適宜的灌溉制度。作物蒸發蒸騰量又稱作物需水量，是確定作物灌溉制度和灌溉用水量的一項基本資料，它隨時間與空間產生較大幅度變化，在水利和農業區劃、水資源開發利用、灌溉系統規劃設計與管理運用中，必須掌握作物蒸發蒸騰量的時空變化規律，而研究并繪制水稻蒸發蒸騰量等值線圖，是探明作物蒸發蒸騰量時空變化規律的有效手段。

1 材料與方法

本文以江西省灌溉試驗中心站長系列灌溉試驗資料為基礎，輔以典型調查和早期江西省其他灌溉試驗站點相關資料，開展全省水稻蒸發蒸騰量變化規律及等值線圖研究。

通過對江西省灌溉試驗中心站30年(1982年至2012年)的水稻灌溉試驗資料進行統計分析，得到水稻各生育期作物系數(Kc值)作為初始值，采用《作物蒸發蒸騰量計算指南》(聯合國糧農組織灌溉排水叢書，1998年)中提供的作物系數單值法，根據江西省自1982年至2012年期間的全省87個縣氣象觀測資料(包括日平均風速、相對濕度等指標)，對各縣水稻各生育期的Kc值進行修訂；然后，通過江西省灌溉試驗中心站試驗值與該站所在縣南昌縣氣象站點修正值進行對比分析，同時，利用早期江西省其他灌溉試驗站點(南昌蓮塘灌溉試驗站、余江灌溉試驗站、泰和灌溉試驗站，九江、上饒、贛州專區灌溉試驗)試驗值與修正值進行對比分析，兩者表現出差異較小，以此確定各縣水稻各生育期Kc值。

最后，利用Penman-Monteith公式，通過Matlab程序軟件進行編程，輸入各縣氣象站點的地理緯度、海拔高程以及基本氣象資料，即可計算得出參考作物蒸發蒸騰量ET0；再利用作物蒸發蒸騰量計算公式ETC=ET0×Kc，計算得到水稻蒸發蒸騰量，進而對全省各縣水稻蒸發蒸騰量進行分析。

目前，繪制等值線的方法一般有兩種，分別是網格序列法和網格無關法。由于網格序列法不能充分利用所有原始數據，精確度低，故在進行空間數據研究時，通常使用網格無關法。網格無關法一般有克里金法、矩形網格法和三角網格法[7]。作物蒸發蒸騰量等值線圖繪制采用網格無關法，通過Surfer 8.0繪制等值線圖軟件，并運用克里金法進行插值擬合，得到全省各縣蒸發蒸騰量值，進行等值線圖繪制[7]。

在作物蒸發蒸騰量排頻方面，選定水文頻率分析中的經驗頻率適線法公式，利用matlab軟件進行編程，進行不同頻率年下的作物蒸發蒸騰量計算。本文僅對水稻采用節水灌溉模式——間歇灌溉(即干濕交替灌溉)下50%頻率年作物蒸發蒸騰量等值線圖進行研究繪制[8]。在雙季稻蒸發蒸騰量空間分布影響因素分析方面，利用SPSS數據分析軟件，進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 水稻蒸發蒸騰量空間變化規律

2.1.1早晚稻全生育期蒸發蒸騰量最值分布

根據上述早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量計算方法及排頻方法，得到50%頻率年早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量，并將全省各縣值進行算術平均，得到全省平均值。現將50%頻率年早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量最值及平均值列表如表1。

據以上表1統計資料分析可知，間歇灌溉模式50%頻率年下全省早稻全生育期蒸發蒸騰量平均為352.4 mm，晚稻全生育期蒸發蒸騰量平均為471.5 mm；全省各縣中，早、晚稻與均值接近的縣分別為余江縣和德安縣。因此，早、晚稻間歇灌溉模式50%頻率年下全生育期蒸發蒸騰量總體差異較大，晚稻高于早稻119.1 mm，增高幅度達33.8%。

表1 江西省間歇灌溉模式下50%頻率年早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量最值及分布 mmTab.1 The extreme value and distribution of the evapotranspiration during the whole growth periodsin in the frequency years of 50% under the intermittent irrigation system in early and late rice among the counties of jiangxi province

同時，全省各縣中，早稻全生育期蒸發蒸騰量以井岡山市最小，為231.6 mm，較全省各縣平均值小120.8 mm，減幅達34.3%；萬安縣最大，為435.9 mm，較全省各縣平均值大83.5 mm，增幅達23.7%；全省最大值較最小值高出204.3 mm，高出88.2%。晚稻全生育期蒸發蒸騰量以九江廬山區最小，為275.6 mm，較全省各縣平均值小195.9 mm，減幅達41.5%；南昌市區最大，為575.3 mm，較全省各縣平均值大103.8 mm，增幅達22.0%。全省最大值較最小值高出299.3 mm，高出108.7%。因此，全省各縣水稻蒸發蒸騰量總體差異較大。

2.1.2水稻蒸發蒸騰量等值線圖及其變化規律

本文所繪制水稻蒸發蒸騰量等值線圖采用底圖(基面圖)為江西省1∶350萬的行政區劃圖，等值線上數字為蒸發蒸騰量，單位為毫米(mm)，等值線相臨差值為5 mm。等值線圖的橫坐標為經度，縱坐標為緯度。

圖1 早稻蒸發蒸騰量等值線圖Fig.1 The isoline map of evapotranspiration in early rice

圖2 晚稻蒸發蒸騰量等值線圖Fig.2 The isoline map of evapotranspiration in late rice

從早稻蒸發蒸騰量等值線圖變化趨勢來看，等值線密集區主要集中在贛州的上猶、大余一帶，上饒的鉛山、弋陽和鷹潭一帶，這說明這些地區水稻蒸發蒸騰量區間內變化較大。低值區主要集中在吉安的井岡山、九江的廬山和宜春的銅鼓縣一帶；高值區主要集中在贛中吉安、撫州和贛南地區一帶，分別為萬安、金溪、南城和贛縣等。以上早稻蒸發蒸騰量等值線圖分布說明海拔較高山區水稻蒸發蒸騰量較低，贛中、贛南一帶水稻蒸發蒸騰量總體較高。

從晚稻蒸發蒸騰量等值線圖變化趨勢來看，等值線密集區主要集中在贛州的上猶、大余、遂川一帶，上饒的鉛山、上饒縣一帶，九江的星子一帶，以及撫州的資溪一帶和南昌的新建一帶，以上地區水稻蒸發蒸騰量區間內變化較大。低值區同樣主要集中在吉安的井岡山、九江的廬山和宜春的銅鼓縣，以及撫州的資溪縣；高值區主要集中在上饒的鄱陽、弋陽、上饒縣一帶，九江的星子、都昌一帶，南昌市一帶和贛州的贛縣一帶。以上晚稻蒸發蒸騰量等值線圖分布同樣說明海拔較高山區水稻蒸發蒸騰量較低；但是，高值區分布比較分散，贛北、贛中、贛南均有部分區域。

2.2 水稻蒸發蒸騰量空間分布規律影響因素分析

為分析水稻蒸發蒸騰量空間變化受地形、降雨和氣象綜合因子的影響程度，本文以全省87個氣象站點所在地的海拔高度、降雨量和參考作物蒸發蒸騰量(ET0)等3個因子，與早、晚稻蒸發蒸騰量進行相關性分析。

表2 早晚稻蒸發蒸騰量空間分布規律影響因素相關性分析Tab.2 The correlative analysis of the the spatiotemporal distribution and influence factors of evapotranspiration of early-late rice

注：*表示在5%水平上的顯著性；**表示在1%水平上的顯著性。

從表2可知，早稻蒸發蒸騰量與當地海拔高度呈極顯著負相關，說明海拔高度越高，其蒸發蒸騰量越低。從全省87個縣氣象站點樣本數據來看，廬山、井岡山為各縣氣象站點最高海拔，其相應的早稻蒸發蒸騰量最低，表現出較好負相關性；但是，低海拔區早稻蒸發蒸騰量與海拔高度一致性較差。晚稻蒸發蒸騰量與當地海拔高度同樣呈極顯著負相關；并且，從全省87個縣氣象站點樣本數據來看，廬山、井岡山同樣相應的晚稻蒸發蒸騰量最低，表現出較好的負相關性；但是，低海拔區晚稻蒸發蒸騰量與海拔高度一致性較差。

同時，早稻蒸發蒸騰量與當地年平均降雨量呈現顯著微負相關，說明年平均降雨量大，早稻蒸發蒸騰量呈現總體變小的趨勢，但是影響相對較小。晚稻蒸發蒸騰量與當地年平均降雨量呈現微負相關，說明年平均降雨量大，晚稻蒸發蒸騰量也呈現總體變小的趨勢，但是影響相對很小。

另外，早稻蒸發蒸騰量與其生育期內參考作物蒸發蒸騰量呈極顯著高度正相關，說明參考作物蒸發蒸騰量越大，早稻蒸發蒸騰量越大；參考作物蒸發蒸騰量與早稻蒸發蒸騰量呈現出較好的一致致性，是影響早稻蒸發蒸騰量的主要因素。晚稻蒸發蒸騰量與其生育期內參考作物蒸發蒸騰量呈顯著微正相關，說明參考作物蒸發蒸騰量越大，晚稻蒸發蒸騰量有變大的趨勢；但是，參考作物蒸發蒸騰量與晚稻蒸發蒸騰量一致性較差。

3 結 語

(1)早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量總體差異較大。全省早稻間歇灌溉模式50%頻率年下全生育期蒸發蒸騰量平均為352.4 mm，晚稻全生育期蒸發蒸騰量平均為471.5 mm；晚稻高于早稻119.1 mm，增高幅度達33.8%。

(2)全省各縣之間早、晚稻全生育期蒸發蒸騰量差異較大。早稻海拔較高山區蒸發蒸騰量較低，贛中、贛南一帶總體較高；同樣，晚稻海拔較高山區蒸發蒸騰量較低；但是，高值區分布比較分散，贛北、贛中、贛南均有部分區域。

(3)早稻蒸發蒸騰量與當地海拔高度呈極顯著負相關，與當地年平均降雨量呈現顯著微負相關，與其生育期內參考作物蒸發蒸騰量呈極顯著高度正相關；晚稻蒸發蒸騰量與當地海拔高度呈極顯著負相關，與當地年平均降雨量呈現微負相關，與其生育期內參考作物蒸發蒸騰量呈顯著微正相關。

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