井灌水稻水温变化规律及对产量影响试验研究

王 刚，袁辅恩

(1.密山市青年灌区水利水保总站和平分站，黑龙江密山158300;2.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

1 试验方法

黑龙江省的三江平原稻作区以井灌水稻为主，由于从灌溉井中直接提水灌溉，水温较低，对水稻产量有影响。为此，选定三江平原腹地宝清县为试验地点。在试验场内选择了土渠、砖渠两种渠道进行测试。每隔50m设一个测点，根据现场实际情况适当加密。水温采用乘坐橡皮艇在各个测点用电子温度计测定。试验布置见图1。

图1 田间试验布置图

2 水温变化规律

2.1 水温测定

采用乘坐橡皮艇在各个测点用电子温度计测定水温，并将2次测定的1 d内水温结果进行统计，结果见表1、表2。

2.2 土渠水温变化

2.2.1 数据分析

根据所测得的资料分析，渠中水温变化随着气温与起始温度温差的加大而上升速率大。同时，水在明渠中流动时间越长(即沿程越长)，水温也逐渐提高。但到一定距离之后，水温趋于平衡状态。根据实测的资料可总结出如下规律:

式中:Tw为沿程各测点水温，℃;T0为起始水温，℃;Tm为平衡水温，℃;L为沿程，m;a为经验常数，取2000。

当明渠相当长时，水温逐渐趋于平衡，且上升速率越来越小。该公式很简单，为了确定a值，可通过实测几点水温后，代入公式即可求出。在此经过计算取a=2500。

表1 1987年7月4日～5日灌溉水渠水温度观测表

表2 1987年8月19日～20日灌溉水渠水温度观测表

对用机电井抽水灌溉的渠道，在流量一定的情况下，该经验公式更适用。在应用时，如果无资料计算Tm时，在计算可令Tm=Ta，Ta为气温。

2.2.2 经验公式验证

根据上述公式计算的Tw，与实际观测的Tw进行比较，用两组数据进行可以点绘出相关关系图，见图2。从图中可以看出，实测Tw值与理论计算的Tw值相关关系非常好，说明该经验公式是可靠的。

图2 Tw相关关系图

2.3 砖渠水温变化

根据实测资料可知，水温变化与土渠大体相同，但升温速度较土渠慢。从观测资料分析看，水温变化仍符合土渠水温变化公式，所不同的是a=4000。在计算中应令Tm=Ta，计算值与实测值的相关关系见图3、图4。

图3 相关关系图

图4 砖渠水温沿程测试成果图

式中:Tm为沿程各测点水温，℃。令Tm=Ta;T0为起始水温，℃;Ta为平衡水温，℃;L为沿程，m;a为经验常数，取4000。

根据相关关系及沿程温度测试成果，公式(2)计算结果符合渠道内水温变化规律。因此，可根据渠道中过水断面、比降、流量等综合确定a值，应用该公式2计算砖渠沿程水温。

3 温度与产量的关系

根据中日合作期间，黑龙江省农业科学院合江水稻所在三江平原宝清水田灌溉试验站进行的试验研究结果，可绘制水文与产量的关系，见图5。

图5 水文与产量关系图

从图5可以看出，不仅百粒重与水温有密切关系，而且产量与水温关系也非常密切，水温每升高一度，产量可提高3.75%。当水温满足水稻生长发育所要求的最低水温时，产量只能达到理论产量的70%左右。

4 结论

根据经验公式计算与实际测试结果对比可知，井灌水稻种植区，渠道在输送井水时，当渠道足够长时，可有效提高灌溉水的温度，并能提高水稻产量20%以上，该试验结果对指导农业生产具有实际意义。