平涼市草坪微噴條件下需水量及需水規律研究

柴福強，張永忠

（平涼市水土保持科學研究所，甘肅 平涼 744000）

1 目的及意義

近年來，平涼市以改善人居環境、提升城市品位、造福人民群眾為目的，大力開展城市園林綠化工作，充分發揮城區綠化工作的牽頭作用。根據《平涼市2018 年創建國家森林城市城區綠化實施方案》，以公園綠地、街巷道路、單位小區、生態停車場綠化為重點，新增綠化面積134.8 hm2。截至2020 年，平涼市建成區綠化覆蓋率達到38%，綠地率達到34%。人均公園綠地面積達到13.08 m2。綠地系統海綿效應顯著增強，城市植物多樣性有效提升，基本建成點線面結合、布局合理、總量適宜的城市綠地生態系統。但由于平涼市氣候干燥，年均降雨量511.2 mm，且時空分布不均，7—9月降雨量占全年的58%～60%，而年蒸發量卻達到1 466.9 mm，為降雨量的2.9 倍。這與草坪生長持續需水的規律不相適應，因而在草坪建設和管理中合理灌溉已成為不可缺少且極其重要的環節之一，為此研究總結草坪綠地噴灌條件下需水量及需水規律具有重要的現實意義[1]。試驗從2015 年開始，2020 年結束，共6 年時間。

2 材料與方法

試驗在平涼市水土保持科學研究所灌溉試驗站草坪園進行，以三葉草為研究對象，三葉草屬于多年生草本植物，冷季型，繁殖方法既有種子繁殖又有根系繁殖，試驗地總面積350 m2，由4 塊成型綠地組成，各區之間有0.8 m 寬的走道隔開。灌溉方式采用微噴設備，水源為井水，除含沙量較大外，水質符合《農田灌溉水質標準》（GB 5084-85）的要求，噴頭采用美國雨鳥公司生產的地埋式噴頭，該類型噴頭彈出高度50～300 mm，噴頭上部的安裝高度與地面標高平齊。

草坪需水量測定采用田測法，忽略地下水位上升補給和降雨的深層滲漏；水分測定用取土烘干法，取土深度80 cm，設置3個重復，每隔10 天測定1次含水量，逢生育期加測，按照《灌溉試驗規范》（SL 13-2004）標準進行。噴灌灌水量的測定采用容器法；灌水時間確定的依據是根據生態指標判斷，在進行試驗同時進行地面氣象要素觀測，按照《地面氣象觀測規范》進行[2-3]。

3 結果與分析

3.1 不同水文年及多年平均草坪需水量

按月或生育時段分別統計不同水文年及多年平均草坪需水量、需水強度（表1、表2、表3）。多年平均草坪全生育期需水量為627 mm，全生育期需水強度為3.11 mm/d。豐水年草坪需水量為626 mm，全生育期需水強度為2.9 mm/d；平水年草坪需水量為713.1 mm，全生育期需水強度為3.13 mm/d；中等干旱年草坪需水量為531 mm，全生育期需水強度為3.3 mm/d；干旱年草坪需水量為589.5 mm，全生育期需水強度為3.1 mm/d。水文年份不同，需水量也不同[4]。

表1 不同水文年份草坪逐月需水量試驗成果（mm）

表2 不同水文年份草坪各生育階段需水量試驗成果（mm）

表3 不同水文年份逐月需水強度統計（mm/d）

3.2 草坪需水規律

從草坪各月需水量柱形圖（圖1）可以看出，變化呈現2個峰值，4月小，隨著草坪的生長需水量逐月增加，6月達到第一個峰值，7月又減小，8月達到第二個峰值，以后又逐漸減小，到11月底停止生長，需水量降到最低。從各生育階段來講，多年平均需水量苗期156.1 mm，開花期123.8 mm，籽粒形成期和成熟期需水量81.1 mm，休眠期為71.0 mm，返青期為195.3 mm。

圖1 多年平均草坪各月需水量變化

作物需水規律用需水模數來表示，即作物某生育階段需水量占全生育期總需水量的百分數，公式：

式（1）中，ET為全生育期草坪需水量（mm）；ETi為第 i生育階段內草坪需水量（mm）；Ki為第i生育階段內草坪需水模數（%）。

經過計算，得出不同水文年份草坪各生育時段需水模數（表4）。多年平均草坪需水模數為苗期23.8%，開花期20.5%，籽粒形成—成熟13.3%，休眠期10.8%，返青期31.5%。從模系數來看，返青期最大，其次是苗期，休眠期最小。

表4 不同水文年份草坪各生育階段需水模數統計（%）

3.3 計算參考作物騰發量

利用Penman-Monteith 公式，根據本站6 年來的氣象資料，求出了草坪生長期間各月的參考作物騰發量ET0值（表5）。由表5 可知，6 年平均參考作物騰發量ET0值為534.41 mm，平均日騰發量2.1 mm/d。從各月的情況來看，6月最大，11月最小。

表5 草坪逐年各月參考作物騰發量統計

3.4 草坪作物系數的確定

作物系數kc表達了實際作物騰發量與參考作物騰發量之間的關系，是計算作物需水量的重要參數，它反映了作物本身的生物學特性、產量水平、土壤耕作條件對需水量的影響，作物系數一般通過實測數據，利用式（2）確定：

式（2）中，Kci為生育階段 i 的作物系數；ETci為生育階段i實際作物騰發量mm；ET0i為生育時段i參考作物騰發量mm。

根據式（2）計算求得不同水文年份草坪生長期各月作物系數（表6）。

將表6 中各水文年份作物系數kc值繪在圖2中，從圖2 看出，作物系數的變化有以下特點：不同水文年份Kc值在全生育期內的變化總的趨勢一致，均呈雙谷曲線，只是在出現的時間上有差異，一般是7月和9月各出現1次谷值，第一次谷值在休眠期，第二次谷值在返青期。

表6 不同水文年份草坪生長期作物系數kc 值統計

圖2 不同水文年份kc 值變化曲線

4 結論

通過6 年試驗研究，分析得出了不同水文年份及多年平均草坪需水量及需水規律、需水量及水面蒸發量之間關系；依據penman-monteith 公式應用本站氣象資料計算了參考作物騰發量，求出了多年平均草坪生長期作物系數kc值。其主要技術成果：一是多年平均草坪全生育期需水量為627 mm，全生育期需水強度為3.11 mm/d。豐水年草坪需水量為626 mm，全生育期需水強度為2.9 mm/d；平水年草坪需水量為713.1 mm，全生育期需水強度為3.13 mm/d；中等干旱年草坪需水量為531 mm，全生育期需水強度為3.3 mm/d；干旱年草坪需水量為589.5 mm，全生育期需水強度為3.1 mm/d。水文年份不同，需水量也不同。二是從草坪各月需水量柱形圖可以看出，4月小，隨著草坪的生長需水量逐月增加，6月達到最大，7月又減小，8月初開始增加，到8月底達到最大，以后又逐漸減小，到11月底停止生長，需水量降到最低。三是多年平均草坪需水模數：苗期草坪需水模數為23.8%，開花期20.5%，籽粒形成—成熟期13.3%，休眠期10.8%，返青期31.5%。從模系數來看，返青期最大，其次是苗期，休眠期最小。四是采用本站氣象觀測所獲得的資料利用Penman-Monteith 公式計算得到試驗年份草坪生長期平均參考作物騰發量534.4 mm，日均騰發量2.1 mm/d。全生育期作物系數kc值為1.173，各月作物系數kc值不相同，表現為 5月最大，為 1.658，11月最小，為 0.238。