江西省双季稻蒸发蒸腾量空间分布规律及影响因素分析

刘 方 平(江西省灌溉试验中心站，南昌 330201)

水稻是全球最重要的粮食作物之一。目前，世界范围内有一半的人以稻米为主要粮食，而其中90%的水稻产自亚洲[1]。中国是世界上第二大水稻种植大国，同时也是一个水稻消耗大国。在日常粮食消费中，稻米消费约占我国口粮消费的60%[2]。水稻也是全球用水量最大的灌溉作物。在我国，农业用水占总用水量近70%，与节水发达的中等发达国家有较大的差距[3,4]。江西自古便是我国的主要粮食产区之一，农业为用水大户，但农业灌溉用水效率低[5,6]，在当前用水总量控制条件下，对水稻生产实行有计划的用水成为亟待解决的问题。

作物合理灌溉用水的关键是确定适宜的灌溉制度。作物蒸发蒸腾量又称作物需水量，是确定作物灌溉制度和灌溉用水量的一项基本资料，它随时间与空间产生较大幅度变化，在水利和农业区划、水资源开发利用、灌溉系统规划设计与管理运用中，必须掌握作物蒸发蒸腾量的时空变化规律，而研究并绘制水稻蒸发蒸腾量等值线图，是探明作物蒸发蒸腾量时空变化规律的有效手段。

1 材料与方法

本文以江西省灌溉试验中心站长系列灌溉试验资料为基础，辅以典型调查和早期江西省其他灌溉试验站点相关资料，开展全省水稻蒸发蒸腾量变化规律及等值线图研究。

通过对江西省灌溉试验中心站30年(1982年至2012年)的水稻灌溉试验资料进行统计分析，得到水稻各生育期作物系数(Kc值)作为初始值，采用《作物蒸发蒸腾量计算指南》(联合国粮农组织灌溉排水丛书，1998年)中提供的作物系数单值法，根据江西省自1982年至2012年期间的全省87个县气象观测资料(包括日平均风速、相对湿度等指标)，对各县水稻各生育期的Kc值进行修订；然后，通过江西省灌溉试验中心站试验值与该站所在县南昌县气象站点修正值进行对比分析，同时，利用早期江西省其他灌溉试验站点(南昌莲塘灌溉试验站、余江灌溉试验站、泰和灌溉试验站，九江、上饶、赣州专区灌溉试验)试验值与修正值进行对比分析，两者表现出差异较小，以此确定各县水稻各生育期Kc值。

最后，利用Penman-Monteith公式，通过Matlab程序软件进行编程，输入各县气象站点的地理纬度、海拔高程以及基本气象资料，即可计算得出参考作物蒸发蒸腾量ET0；再利用作物蒸发蒸腾量计算公式ETC=ET0×Kc，计算得到水稻蒸发蒸腾量，进而对全省各县水稻蒸发蒸腾量进行分析。

目前，绘制等值线的方法一般有两种，分别是网格序列法和网格无关法。由于网格序列法不能充分利用所有原始数据，精确度低，故在进行空间数据研究时，通常使用网格无关法。网格无关法一般有克里金法、矩形网格法和三角网格法[7]。作物蒸发蒸腾量等值线图绘制采用网格无关法，通过Surfer 8.0绘制等值线图软件，并运用克里金法进行插值拟合，得到全省各县蒸发蒸腾量值，进行等值线图绘制[7]。

在作物蒸发蒸腾量排频方面，选定水文频率分析中的经验频率适线法公式，利用matlab软件进行编程，进行不同频率年下的作物蒸发蒸腾量计算。本文仅对水稻采用节水灌溉模式——间歇灌溉(即干湿交替灌溉)下50%频率年作物蒸发蒸腾量等值线图进行研究绘制[8]。在双季稻蒸发蒸腾量空间分布影响因素分析方面，利用SPSS数据分析软件，进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 水稻蒸发蒸腾量空间变化规律

2.1.1早晚稻全生育期蒸发蒸腾量最值分布

根据上述早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量计算方法及排频方法，得到50%频率年早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量，并将全省各县值进行算术平均，得到全省平均值。现将50%频率年早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量最值及平均值列表如表1。

据以上表1统计资料分析可知，间歇灌溉模式50%频率年下全省早稻全生育期蒸发蒸腾量平均为352.4 mm，晚稻全生育期蒸发蒸腾量平均为471.5 mm；全省各县中，早、晚稻与均值接近的县分别为余江县和德安县。因此，早、晚稻间歇灌溉模式50%频率年下全生育期蒸发蒸腾量总体差异较大，晚稻高于早稻119.1 mm，增高幅度达33.8%。

表1 江西省间歇灌溉模式下50%频率年早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量最值及分布 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

同时，全省各县中，早稻全生育期蒸发蒸腾量以井冈山市最小，为231.6 mm，较全省各县平均值小120.8 mm，减幅达34.3%；万安县最大，为435.9 mm，较全省各县平均值大83.5 mm，增幅达23.7%；全省最大值较最小值高出204.3 mm，高出88.2%。晚稻全生育期蒸发蒸腾量以九江庐山区最小，为275.6 mm，较全省各县平均值小195.9 mm，减幅达41.5%；南昌市区最大，为575.3 mm，较全省各县平均值大103.8 mm，增幅达22.0%。全省最大值较最小值高出299.3 mm，高出108.7%。因此，全省各县水稻蒸发蒸腾量总体差异较大。

2.1.2水稻蒸发蒸腾量等值线图及其变化规律

本文所绘制水稻蒸发蒸腾量等值线图采用底图(基面图)为江西省1∶350万的行政区划图，等值线上数字为蒸发蒸腾量，单位为毫米(mm)，等值线相临差值为5 mm。等值线图的横坐标为经度，纵坐标为纬度。

图1 早稻蒸发蒸腾量等值线图Fig.1 The isoline map of evapotranspiration in early rice

图2 晚稻蒸发蒸腾量等值线图Fig.2 The isoline map of evapotranspiration in late rice

从早稻蒸发蒸腾量等值线图变化趋势来看，等值线密集区主要集中在赣州的上犹、大余一带，上饶的铅山、弋阳和鹰潭一带，这说明这些地区水稻蒸发蒸腾量区间内变化较大。低值区主要集中在吉安的井冈山、九江的庐山和宜春的铜鼓县一带；高值区主要集中在赣中吉安、抚州和赣南地区一带，分别为万安、金溪、南城和赣县等。以上早稻蒸发蒸腾量等值线图分布说明海拔较高山区水稻蒸发蒸腾量较低，赣中、赣南一带水稻蒸发蒸腾量总体较高。

从晚稻蒸发蒸腾量等值线图变化趋势来看，等值线密集区主要集中在赣州的上犹、大余、遂川一带，上饶的铅山、上饶县一带，九江的星子一带，以及抚州的资溪一带和南昌的新建一带，以上地区水稻蒸发蒸腾量区间内变化较大。低值区同样主要集中在吉安的井冈山、九江的庐山和宜春的铜鼓县，以及抚州的资溪县；高值区主要集中在上饶的鄱阳、弋阳、上饶县一带，九江的星子、都昌一带，南昌市一带和赣州的赣县一带。以上晚稻蒸发蒸腾量等值线图分布同样说明海拔较高山区水稻蒸发蒸腾量较低；但是，高值区分布比较分散，赣北、赣中、赣南均有部分区域。

2.2 水稻蒸发蒸腾量空间分布规律影响因素分析

为分析水稻蒸发蒸腾量空间变化受地形、降雨和气象综合因子的影响程度，本文以全省87个气象站点所在地的海拔高度、降雨量和参考作物蒸发蒸腾量(ET0)等3个因子，与早、晚稻蒸发蒸腾量进行相关性分析。

表2 早晚稻蒸发蒸腾量空间分布规律影响因素相关性分析Tab.2 The correlative analysis of the the spatiotemporal distribution and influence factors of evapotranspiration of early-late rice

注：*表示在5%水平上的显著性；**表示在1%水平上的显著性。

从表2可知，早稻蒸发蒸腾量与当地海拔高度呈极显著负相关，说明海拔高度越高，其蒸发蒸腾量越低。从全省87个县气象站点样本数据来看，庐山、井冈山为各县气象站点最高海拔，其相应的早稻蒸发蒸腾量最低，表现出较好负相关性；但是，低海拔区早稻蒸发蒸腾量与海拔高度一致性较差。晚稻蒸发蒸腾量与当地海拔高度同样呈极显著负相关；并且，从全省87个县气象站点样本数据来看，庐山、井冈山同样相应的晚稻蒸发蒸腾量最低，表现出较好的负相关性；但是，低海拔区晚稻蒸发蒸腾量与海拔高度一致性较差。

同时，早稻蒸发蒸腾量与当地年平均降雨量呈现显著微负相关，说明年平均降雨量大，早稻蒸发蒸腾量呈现总体变小的趋势，但是影响相对较小。晚稻蒸发蒸腾量与当地年平均降雨量呈现微负相关，说明年平均降雨量大，晚稻蒸发蒸腾量也呈现总体变小的趋势，但是影响相对很小。

另外，早稻蒸发蒸腾量与其生育期内参考作物蒸发蒸腾量呈极显著高度正相关，说明参考作物蒸发蒸腾量越大，早稻蒸发蒸腾量越大；参考作物蒸发蒸腾量与早稻蒸发蒸腾量呈现出较好的一致致性，是影响早稻蒸发蒸腾量的主要因素。晚稻蒸发蒸腾量与其生育期内参考作物蒸发蒸腾量呈显著微正相关，说明参考作物蒸发蒸腾量越大，晚稻蒸发蒸腾量有变大的趋势；但是，参考作物蒸发蒸腾量与晚稻蒸发蒸腾量一致性较差。

3 结 语

(1)早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量总体差异较大。全省早稻间歇灌溉模式50%频率年下全生育期蒸发蒸腾量平均为352.4 mm，晚稻全生育期蒸发蒸腾量平均为471.5 mm；晚稻高于早稻119.1 mm，增高幅度达33.8%。

(2)全省各县之间早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量差异较大。早稻海拔较高山区蒸发蒸腾量较低，赣中、赣南一带总体较高；同样，晚稻海拔较高山区蒸发蒸腾量较低；但是，高值区分布比较分散，赣北、赣中、赣南均有部分区域。

(3)早稻蒸发蒸腾量与当地海拔高度呈极显著负相关，与当地年平均降雨量呈现显著微负相关，与其生育期内参考作物蒸发蒸腾量呈极显著高度正相关；晚稻蒸发蒸腾量与当地海拔高度呈极显著负相关，与当地年平均降雨量呈现微负相关，与其生育期内参考作物蒸发蒸腾量呈显著微正相关。

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