潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響與對(duì)策

王丹丹，趙源媛，李朋軍

(1.遼寧省水文水資源勘測(cè)局盤錦分局，遼寧 盤錦 124000；2.遼寧省水文水資源勘測(cè)局沈陽(yáng)分局，沈陽(yáng) 110000)

潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響與對(duì)策

王丹丹1，趙源媛2，李朋軍1

(1.遼寧省水文水資源勘測(cè)局盤錦分局，遼寧 盤錦 124000；2.遼寧省水文水資源勘測(cè)局沈陽(yáng)分局，沈陽(yáng) 110000)

近年來(lái)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)活動(dòng)給予了諸多優(yōu)惠政策，激發(fā)了農(nóng)民參與農(nóng)田種植生產(chǎn)的積極性。水資源供應(yīng)是農(nóng)田作物生長(zhǎng)的核心條件，維持水分持續(xù)供應(yīng)是保障農(nóng)作物成活率的關(guān)鍵要素。受到自然環(huán)境的營(yíng)銷，農(nóng)田土壤中水分常出現(xiàn)異常蒸發(fā)現(xiàn)象，大大降低了土壤里水分的含有量，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成了不利因素。文章分析了潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)種植活動(dòng)帶來(lái)的不利影響，提出控制潛水蒸發(fā)現(xiàn)象的具體對(duì)策。

潛水蒸發(fā)；過(guò)程；作物生長(zhǎng)；影響；控制蒸發(fā)量；綜合對(duì)策

0 引 言

水分供養(yǎng)是農(nóng)田作物生長(zhǎng)系統(tǒng)不可缺少的一部分，維持水分持續(xù)供應(yīng)有助于提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，為農(nóng)田種植及生產(chǎn)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。為了擺脫傳統(tǒng)農(nóng)田水分供應(yīng)系統(tǒng)的不足，需根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求擬定水分控制方案，重點(diǎn)解決潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的不利。

1 潛水蒸發(fā)及其過(guò)程

1.1 潛水蒸發(fā)原理

在淺水埋藏較淺的地區(qū)，潛水蒸發(fā)量很大，在地下水平衡中是主要支出項(xiàng)。潛水蒸發(fā)量與蒸發(fā)強(qiáng)度、地下水埋深、土壤質(zhì)地和氣候條件等有密切關(guān)系。蒸發(fā)強(qiáng)度主要決定于水分蒸發(fā)能力，潛水埋藏深度決定水分輸送到地面的距離，土壤質(zhì)地決定毛細(xì)管上升高度，即水分輸送的高度[1]。當(dāng)?shù)叵滤宦癫厣疃冗_(dá)到一定深度時(shí)，潛水蒸發(fā)量將減少到很小或接近于零。該深度稱為潛水的極限蒸發(fā)深度。根據(jù)觀測(cè)資料，從砂礫到亞黏土為2～5m。

1.2 潛水蒸發(fā)過(guò)程

當(dāng)土壤表面有充足的水分，此時(shí)土壤蒸發(fā)速度穩(wěn)定，在數(shù)值上等于或接近相同氣象條件下的水面蒸發(fā)能力。當(dāng)土壤水分蒸發(fā)掉后，土壤表面逐漸干燥，這時(shí)潛水通過(guò)土壤毛管把水分補(bǔ)充給土壤，是土壤的水分逐漸增多，土壤的水分又被蒸發(fā)掉，在土壤水分蒸發(fā)的同時(shí)，潛水也被消耗掉，如果潛水埋深較大，土壤毛管不能把水分送到土壤蒸發(fā)面上，土壤表面的水分蒸發(fā)到一定時(shí)，土壤極度干旱，潛水蒸發(fā)也就停止。

2 潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

農(nóng)田種植是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈最初始的階段，農(nóng)作物種植于土壤里需保持足夠的水分供應(yīng)，現(xiàn)主要采用人工灑水或自然雨水等兩種方式。潛水蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響主要有4個(gè)方面：

2.1 供水方面

眾所周知，水資源調(diào)配是農(nóng)田灌溉工程的主要對(duì)象，其利用水利系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田水庫(kù)進(jìn)行宏觀調(diào)配，促進(jìn)了種植區(qū)域水水供應(yīng)的協(xié)調(diào)性。當(dāng)水分灌溉入土之后，容易受到外界地質(zhì)環(huán)境與氣象環(huán)境的影響，潛水蒸發(fā)量持續(xù)上升會(huì)導(dǎo)致土壤供水失調(diào)，破壞力農(nóng)作物生長(zhǎng)期間水分供應(yīng)的協(xié)調(diào)性。土壤供水系統(tǒng)失衡擾亂了作物的生長(zhǎng)規(guī)律，使田間供輸水作業(yè)流程受阻而降低了水資源的利用率。

2.2 成活方面

水分是農(nóng)作物生長(zhǎng)的根本保障，潛水蒸發(fā)量超標(biāo)勢(shì)必對(duì)成活率高低造成不利作用。農(nóng)業(yè)專家指出，潛水蒸發(fā)量在5%以內(nèi)時(shí)，不會(huì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成明顯的影響；當(dāng)潛水蒸發(fā)量達(dá)到10%時(shí)，則會(huì)對(duì)農(nóng)作物種植的成活率、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等造成顯著影響；潛水蒸發(fā)量達(dá)30%～50%，則會(huì)造成農(nóng)作物大面積死亡，農(nóng)田承包種植戶經(jīng)濟(jì)損失慘重。

2.3 收益方面

農(nóng)作物種植創(chuàng)造出了農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品，這類產(chǎn)品直接銷售或加工銷售為農(nóng)民帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)收益，農(nóng)作物種植整條產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)階段，確保經(jīng)濟(jì)作物正常生長(zhǎng)是收益的主要來(lái)源[2]。潛水蒸發(fā)破壞了土壤內(nèi)水分供輸系統(tǒng)而使土壤含水率逐漸降低，當(dāng)潛水蒸發(fā)量達(dá)到臨界值時(shí)，農(nóng)作物死亡率大大提高，農(nóng)田種植收益額度也大幅度降低。

2.4 生態(tài)方面

農(nóng)田灌溉是農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)的主要內(nèi)容，也關(guān)系著農(nóng)村地區(qū)生態(tài)供水調(diào)節(jié)的均衡性，土壤潛水蒸發(fā)量持續(xù)增多對(duì)農(nóng)田生態(tài)具有強(qiáng)烈的破壞作用。例如，潛水含量過(guò)多，農(nóng)田土壤密度稀少，土層黏合力減小，這對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)而言是極為不利的；潛水含量過(guò)少，隨著土壤水分蒸發(fā)量持續(xù)上升，土壤層的干旱程度加大，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)也被破壞。

3 控制潛水蒸發(fā)量的綜合對(duì)策

鑒于水資源供應(yīng)對(duì)農(nóng)田種植區(qū)的重要性，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技需著重解決水利調(diào)度中的問題，保障農(nóng)田水資源供輸體系的穩(wěn)定性，全面提升農(nóng)作物日常種植的成活率。潛水蒸發(fā)是自然水蒸發(fā)的常見形式，當(dāng)農(nóng)田水蒸發(fā)量超出臨界值之后，勢(shì)必影響到土壤層結(jié)構(gòu)的牢固性，破壞了農(nóng)田水分供給的高效率?；诳茖W(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，農(nóng)田水利灌溉需考慮農(nóng)業(yè)種植區(qū)的作業(yè)要求，嚴(yán)格控制潛水蒸發(fā)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 科學(xué)計(jì)算潛水蒸發(fā)量

1)實(shí)測(cè)法：常用地中蒸滲儀和稱重式蒸滲儀，直接測(cè)定潛水蒸發(fā)量。一般采用若干個(gè)控制不同地下水埋深的測(cè)筒，內(nèi)裝各種原狀土，筒內(nèi)種有植物或不種植物，分別測(cè)定不同地下水埋深，不同土壤和不同植物的潛水蒸發(fā)量。

2)經(jīng)驗(yàn)公式法：根據(jù)實(shí)測(cè)資料，在潛水蒸發(fā)率和其影響因素(如水面蒸發(fā)率、地下水埋藏深度、巖土性質(zhì))之間建立關(guān)系式，這是常用的方法。

3)求解數(shù)學(xué)物理方程：應(yīng)用包氣帶水分運(yùn)動(dòng)理論，建立數(shù)學(xué)物理方程，用解析法或數(shù)值法求解[3]。由于潛水蒸發(fā)的因素比較復(fù)雜，詳細(xì)地計(jì)算出潛水蒸發(fā)量可指導(dǎo)種植水補(bǔ)給，提高了水資源的有效利用率。

3.2 地下水埋深

地下水埋深是影響潛水蒸發(fā)最主要的原因，埋深決定著潛水蒸發(fā)時(shí)水分輸送的距離，隨著埋深的增加，水分輸送距離加大，大氣蒸發(fā)影響力和非飽和帶毛管輸送水分的能力減弱，有作物條件下作物根部吸收地下水的能力也相應(yīng)變差，因而潛水蒸發(fā)量會(huì)越來(lái)越小。無(wú)論何種巖性，其實(shí)共同的特征就是潛水政法系數(shù)與地下水埋深呈相反的變化趨勢(shì)。地下水的埋深越淺，土壤毛管供給地面上的水分越充分，蒸發(fā)量越大。有時(shí)候可以達(dá)到水面蒸發(fā)量相同程度。如能經(jīng)常保持小于毛管上升高度，則能持久均勻地蒸發(fā)，地下水埋深太大，到了干旱季節(jié)，蒸發(fā)幾乎為零。

3.3 土壤結(jié)構(gòu)

優(yōu)化種植區(qū)土壤結(jié)構(gòu)是降低潛水蒸發(fā)量的有效措施，由于土壤飽和層水分要通過(guò)毛管上升作用移向表層，才能蒸發(fā)出來(lái)，而毛管上升作用的大小有與土壤的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此土壤結(jié)構(gòu)域毛管水容量對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)有關(guān)，土壤結(jié)構(gòu)與毛管水容量對(duì)土壤蒸發(fā)有一定的影響。一般有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤則相反，毛管作用旺盛，容易蒸發(fā)，又因?yàn)樯惩量障洞?，毛管上升的水量少，蒸發(fā)也小，如果地下水過(guò)低，有些土壤的毛管作用力很強(qiáng)，但蒸發(fā)量也很小，不同土壤不同埋深的土壤蒸發(fā)情況是不同的。

3.4 土壤色澤

由于土壤的色澤不同，吸收太陽(yáng)輻射的熱量也不同，因此土壤表層由于色澤不同而產(chǎn)生溫度差，所以也就影響土壤蒸發(fā)量。土壤色澤越深，溫度上升越快，蒸發(fā)量越大。有植物覆蓋時(shí)，對(duì)于地面直接蒸發(fā)而言，將顯著減小[4]。因?yàn)橹参锔采w時(shí)土壤不易受熱，所以有植被的地面溫度比裸露地面溫度低，其次植被也減少地面的風(fēng)速和飽和水氣壓差。農(nóng)作物種植期間，要定期翻新土壤層，使土壤能夠保持足夠的水分，從而提高了土壤潛水資源的有效利用率。

4 結(jié) 論

農(nóng)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)構(gòu)成，發(fā)展農(nóng)業(yè)對(duì)國(guó)民收入增長(zhǎng)有著多方面的推動(dòng)作用。潛水蒸發(fā)過(guò)多嚴(yán)重影響了農(nóng)作物種植的生長(zhǎng)效率，并且阻礙了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)的提升，對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)劃與生產(chǎn)是極為不利的。農(nóng)業(yè)水利部應(yīng)綜合分析影響潛水蒸發(fā)量的因素，提出切實(shí)可行的潛水蒸發(fā)控制對(duì)策。

[1]程先軍.有作物生長(zhǎng)影響和無(wú)作物時(shí)潛水蒸發(fā)關(guān)系的研究[J].水利學(xué)報(bào)，1993(06)：37-42.

[2]雷志棟，尚松浩，楊詩(shī)秀，等.土壤凍結(jié)過(guò)程中潛水蒸發(fā)規(guī)律的模擬研究[J].水利學(xué)報(bào)，1999(06)：6-10.

[3]劉領(lǐng)群，樊福來(lái).潛水蒸發(fā)系數(shù)分析[J].河北水利水電技術(shù)，2003(06)：27-29.

[4]胡建鋒.不同地下水埋深條件下農(nóng)田潛水蒸發(fā)規(guī)律[J].山西水利科技，2005(04)：24-25.

ImpactofPhreaticEvaporationonAgriculturalProductionandCountermeasures

WANG Dan-dan1；ZHANG Yan-yuan2and LI Ming-jun1

(1.Panjin Sub-bureau of Liaoning province Hydrological and Water Resources Surveying Bureau，Panjin 124000，China；2.Shenyang Sub-bureau of Liaoning Province Hydrological and Water Resources Surveying Bureau，Shenyang 110000，China)

In recent years，many preferential policies have given to agricultural production activities by the state，stimulating farmer’s enthusiasm for participating in agricultural growth.Water resources are a vital condition for crop growth and it is a key factor to maintain farmland moisture so as to guarantee the survival rate of crops.Influenced by natural environment，soil water in the farmland often appears abnormal evaporation，greatly decreasing water content in the soil and leading to unfavorable impact on crop growth.The unfavorable impact of phreatic evaporation on agricultural production is analyzed and concrete countermeasures are put forward in the paper.

phreatic evaporation；crop growth；impact；evaporation control；comprehensive countermeasures

1007-7596(2014)01-0021-03

2013-11-28

王丹丹(1979-)，女，遼寧臺(tái)安人，工程師；趙源媛(1980-)，女，甘肅徑川人，工程師；李朋軍(1982-)，男，遼寧盤錦人，助理工程師。

S152.7

A