阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年逐旬平均气象数据, 包括日照时数、最高气温、最低气温、相对湿度、风速和降水量等由内蒙古赤峰阿鲁科尔沁旗气象局提供。

利用阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年逐旬平均气象数据, 采用联合国粮农组织(FAO)推荐的彭曼-蒙特斯公式^[21][式(1)]计算参照作物日蒸散量, 即参照作物蒸散强度。利用参照作物蒸散强度计算旬、月、年和不同生产阶段参照作物蒸散量。

ET₀= 0.408Δ(Rn-G)+γ900T+273u2(es-ea)Δ+γ(1+0.34u2)(1)

式中:ET₀为参照作物蒸散强度(mm· d^-1), R_n为作物表面净辐射[MJ· (m²· d)^-1], G为土壤热通量密度[MJ· (m²· d)^-1], T为2 m高处日平均气温(℃), u₂为2 m高处风速(m· s^-1), e_s为饱和水汽压(kPa), e_a为实际水汽压(kPa), Δ 为饱和水汽压曲线斜率(kPa· ℃^-1), γ 为干湿表常数(kPa· ℃^-1)。

利用参照作物蒸散量和作物系数, 采用式(2)^[21]计算紫花苜蓿需水量。

WR=ET_rc× K_c (2)

式中:WR为作物需水量(mm), ET_rc为参照作物蒸散量(mm), K_c为作物系数(无量纲)。紫花苜蓿生长季和非生长季作物系数分别确定为0.9和0.4^[21]。

阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿生长季确定为4月11日-10月31日, 非生长季确定为11月1日-4月10日。第1-4茬的生长期依次确定为4月11日-5月31日、6月1日-7月10日、7月11日-8月20日和8月21日-10月31日。

利用紫花苜蓿需水量和生长期(或非生长期), 采用式(3)计算紫花苜蓿需水强度。

WRR=WR÷ T(3)

式中:WRR为需水强度(mm· d^-1), WR为作物需水量(mm), T为生产阶段(d)。

利用紫花苜蓿需水量和有效降水量, 采用式(4)计算紫花苜蓿灌溉需水量。

IR=WR-P_e=WR-σ × P(4)

式中:IR为灌溉需水量(mm), WR为作物需水量(mm), P_e为有效降水量(mm), P为降水量(mm); σ 为有效降水系数, 无量纲, 本研究取值为0.75^[22]。

利用紫花苜蓿灌溉需水量和灌溉效率, 采用式(5)计算紫花苜蓿灌溉定额。

IQ=IR÷ IE(5)

式中:IQ为灌溉定额(mm), IR为灌溉需水量(mm), IE为灌溉效率(%), 阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿灌溉效率确定为85%。

阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均参照作物蒸散强度为2.77 mm· d^-1。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散强度旬际差异巨大, 1月上旬最小, 仅0.38 mm· d^-1, 5月下旬最大, 高达5.65 mm· d^-1, 相差近15倍(图1)。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散强度旬际变化规律总体上呈单峰曲线, 自1月上旬至5月下旬逐旬升高, 5月下旬至12月下旬逐旬降低(7月略有波动)。

图1

Fig. 1

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	图1 阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散强度旬际变化动态 注:Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 分别表示上、中、下旬。Fig. 1 The inter-ten-days dynamic change of reference crop evapotranspiration rate in Ar Horqin Banner Note: Ⅰ , Ⅱ , and Ⅲ indicate early-month, middle-month, and late-month, respectively.

2.2.1 阿鲁科尔沁旗逐旬参照作物蒸散量 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均旬参照作物蒸散量为28 mm。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量旬际差异巨大, 1月上旬最小, 仅4 mm, 5月下旬最大, 高达62 mm, 相差约15倍(表1)。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量旬际变化规律大体上为自1月上旬至5月下旬逐旬升高, 5月下旬至12月下旬逐旬降低(7月和8月略有波动)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 阿鲁科尔沁旗1984-2013年平均逐旬、逐月参照作物蒸散量(mm) Table 1 The mean reference crop evapotranspiration(mm) from 1984 to 2013 every ten-days and month in Ar Horqin Banner 项目 Item 月份Month 1月 Jan. 2月 Feb. 3月 Mar. 4月 Apr. 5月 May 6月 Jun. 7月 Jul. 8月 Aug. 9月 Sep. 10月 Otc. 11月 Nov. 12月 Dec. 上旬Early-month 4 7 15 33 49 56 50 45 35 24 13 5 中旬Middle-month 4 9 19 38 52 51 47 42 31 20 9 5 下旬Late-month 6 9 27 44 62 51 54 45 27 17 6 5 全月Full month 14 25 61 115 163 158 151 132 93 61 28 15

表1 阿鲁科尔沁旗1984-2013年平均逐旬、逐月参照作物蒸散量(mm) Table 1 The mean reference crop evapotranspiration(mm) from 1984 to 2013 every ten-days and month in Ar Horqin Banner

2.2.2 阿鲁科尔沁旗逐月参照作物蒸散量 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均月参照作物蒸散量为85 mm。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量月际差异巨大, 1月最小, 仅14 mm, 5月最大, 高达163 mm, 相差超过10倍(表1)。阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量月际变化规律为自1月至5月逐月升高, 5月至12月逐月降低。

2.2.3 阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿不同生产阶段参照作物蒸散量 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均全年参照作物蒸散量略高于1 000 mm, 其中生长季占比82.7%, 非生长季占比17.3%; 生长季第1茬参考作物蒸散量最高, 第2、3茬逐渐降低, 第4茬略微升高(表2)。

2.2.4 阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量年际动态 阿鲁科尔沁旗参照作物蒸散量年际差异巨大, 1986、1991和1992年不足900 mm, 依次为897、892和874 mm, 2001、2009和2010年超过1 100 mm, 分别为1 120、1 187和1 158 mm, 高低相差超过300 mm(图2)。除1994年外, 1984-1999年皆低于1 000 mm, 16年平均年参照作物蒸散量为950 mm; 2000-2013年皆高于1 000 mm, 14年平均年参照作物蒸散量为1 086 mm; 两个阶段相差136 mm。

图2

Fig. 2

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	图2 阿鲁科尔沁旗参考作物蒸散量年际变化动态Fig. 2 The inter-annual dynamic change of reference crop evapotranspiration in Ar Horqin Banner

阿鲁科尔沁旗都1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年需水量分别为755和825 mm; 生长季占比91.5%, 非生长季占比8.5%; 生长季第1茬需水量最高, 第2、3茬逐渐降低, 第4茬略微回升(表2)。

阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年需水强度分别为3.7和2.3 mm· d^-1; 生长季远高于非生长季, 相差近10倍; 生长季第2茬需水强度最高, 第1茬次之, 第3茬再次之, 第4茬最低, 明显低于前3茬(表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿不同生产时期参照作物蒸散量、需水量、需水强度、降水量、有效降水量、灌溉需水量和灌溉定额 Table 2 The reference crop evapotranspiration, water requirement, water requirement rate, precipitation, effective precipitation, irrigation requirement, and irrigation quota of alfalfa for different production phase in Ar Horqin Banner 项目 Item 第1茬 Harvest No.1 第2茬 Harvest No.2 第3茬 Harvest No.3 第4茬 Harvest No.4 生长季 Growing season 非生长季 Non-growing season 全年 Full year 参照作物蒸散量 Reference crop evapotranspiration/mm 245 207 188 198 839 175 1 014 需水量Water requirement/mm 221 187 169 179 755 70 825 需水强度Water requirement rate/mm· d-1 4.3 4.7 4.1 2.5 3.7 0.4 2.3 降水量Precipitation/mm 36 92 138 64 330 18 348 有效降水量Effective precipitation/mm 27 69 103 48 247 14 261 灌溉需水量Irrigation requirement/mm 194 118 66 131 508 56 564 灌溉定额Irrigation quota/mm 228 139 78 154 598 66 664

表2 阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿不同生产时期参照作物蒸散量、需水量、需水强度、降水量、有效降水量、灌溉需水量和灌溉定额 Table 2 The reference crop evapotranspiration, water requirement, water requirement rate, precipitation, effective precipitation, irrigation requirement, and irrigation quota of alfalfa for different production phase in Ar Horqin Banner

阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均全年降水量和有效降水量分别约为348和261 mm, 其中生长季占比约为94.8%, 非生长季占比约为5.2%; 生长季第3茬降水量和有效降水量最高, 第2茬次之, 第4茬再次之, 第1茬最低, 高低相差近4倍(表2)。

阿鲁科尔沁旗在1984-2013年30年间, 其平均紫花苜蓿生长季灌溉需水量接近510 mm, 全年超过560 mm; 生长季占比约为90%, 非生长季占比约为10%; 生长季第1茬灌溉需水量最高, 第4茬次之, 第2茬再次之, 第3茬最低, 高低相差近3倍(表2)。

阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季适宜灌溉定额接近600 mm, 全年超过660 mm; 生长季占比约为90%, 非生长季占比约为10%; 生长季第1茬灌溉定额最高, 第4茬次之, 第2茬再次之, 第3茬最低, 高低相差近3倍(表2)。

本研究结果表明, 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年需水量分别为755和825 mm。该结果明显高于内蒙古锡林浩特^[11]、呼和浩特^[12]、河北坝上地区^{[7, 8, 9, 10]}、甘肃临泽内部绿洲^[14]和新疆石河子^[16], 低于内蒙古乌审旗^[13]、甘肃临泽边缘绿洲^[14]、新疆福海^[15]和渭干河-库车河三角洲^[17], 与北京^{[2, 3, 4]}、河北沧州^[5]和山东禹城^[6]较为接近。在世界范围内则属于低值^[1]。

本研究表明, 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年需水强度分别为3.7和2.3 mm· d^-1。该结果在国内介于各地研究结果之间^{[2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17]}, 在世界范围内则属于低值^[1]。

本研究表明, 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年灌溉需水量分别为508和564 mm。该结果明显高于北京^{[2, 3]}。主要原因在于阿鲁科尔沁旗降水量明显低于北京, 而两地紫花苜蓿需水量较接近。

本研究表明, 阿鲁科尔沁旗1984-2013年30年平均紫花苜蓿生长季和全年适宜灌溉定额分别为598和664 mm。该结果明显高于北京通州^[3], 明显低于新疆福海^[19]和北屯^[20], 略高于甘肃临泽内部绿洲^[14]。明显高于北京通州的主要原因在于阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿需水量高于北京通州, 而降水量低于北京通州; 明显低于新疆福海和北屯的主要原因在于阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿需水量低于新疆福海和北屯, 而降水量高于新疆福海和北屯; 略高于甘肃临泽内部绿洲的主要原因在于阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿需水量明显高于甘肃临泽内部绿洲, 而降水量仅略高于甘肃临泽内部绿洲。

阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿生产实践中, 大多数企业的灌溉定额为500 mm左右, 明显低于适宜灌溉定额。这是紫花苜蓿干草单产与理论产量存在较大差距, 尚未实现15 t· hm^-2的主要原因之一。

(责任编辑 武艳培)