蒸发换算及其农业应用

蒸发换算及其农业应用
摘要利用小型蒸发和E601蒸发同步观测资料，对比分析了其异同特征，建立了由小型蒸发推算大型蒸发的数学模式，并加以实际应用。

结果表明，该方法推算结果与实际情况较为符合，业务应用效果较好。

关键词蒸发；换算；应用
蒸发量作为重要的气象参数，在农田水分评估业务中有着十分重要的作用。

尤其在全球气候变暖、干旱日趋加重的今天，农田水分收支分析、评估业务更显其重要性和紧迫性。

国家一级气象台站设置了蒸发器口径面积3 000cm2、仪器安装更接近实际情况的E601蒸发桶观测（下称大型蒸发），它可近似代替大型自由水面蒸发。

但一般气象台站只有小型蒸发观测，如直接引用其观测数据将导致与真实情况较大误差，有时甚至得出不恰当结论。

为了更好地开展干旱评估和农田水分收支评估业务，我们利用同一大气测场小型蒸发皿和E601蒸发桶同步观测资料进行对比分析，并据此建立了由小型推算大型蒸发的数学模式，并用于实际业务服务，收到较好效果。

1资料来源及处理方法
本文大、小型蒸发观测资料，均来源于内江市气象台1998年1月1日至2001年12月31日连续4年逐日同步观测资料。

旬、月蒸发及平均值按气象要素常规统计方法求算。

文中旬、月蒸发量实测图均是4年平均值绘制。

蒸发量时间变化特征以4年平均结果进行讨论。

2蒸发量变化特征
对小型蒸发而言：1年中，旬、月趋势曲线均具有双峰形态。

旬最大峰值出现在7月下旬，次大峰值出现在5月下旬，最大峰值比次大峰值高20%左右；旬最小值出现在1月中旬。

旬最大、最小值差近7倍。

月最大峰值出现在7月，次大峰值出现在5月，最大峰值比次大峰值高10%左右；月最小蒸发出现在1月。

月最大、最小值差6.4倍。

对大型蒸发而言：1年中，旬、月趋势曲线图与小型一样具有双峰形态，且月最大值、次大值、最小值出现时间也与小型相同；最大峰值比次大峰值的差距比小型减半。

即：旬最大峰值比次大峰值高10%左右、月高5%左右。

所不同的是：①旬最大、次大峰值出现时间不同，最大峰值出现在5月中旬，次大峰值出现在7月下旬；②旬最小值出现时间较长，从12月中旬至1月上旬均维持相同水平（如图1、图2）。

两者之间的差异随着蒸发量的增大而增大。

1～3月及10～12月，温度低，蒸发量相对较小，2种蒸发器测定值的差异也较小。

3大小型蒸发换算
经统计内江市1998～2001年连续4年小型和E601旬、月蒸发资料，并用旬、月平均资料作趋势图（见图3、图4）。

可见，两者具有极好的线性相关，尤其以月蒸发更显著。

据此，建立了以小型蒸发推算E601蒸发量的线性数学模型：
旬蒸发：L=2.682 9+0.577 4X（n=144，R=0.916 0>>R0.001=0.205 1）
月蒸发：L=9.161 1+0.553 6X （n=48，R=0.960 4>>R0.001=0.456 2）
式中，L代表E601蒸发，X代表小型蒸发。

两式相关系数分别达到0.969 7（n=36，R0.001=0.518 9）和0.996 2（n=12，R0.001=0.801 0），均通过信度为1‰的显著性检验。

图5、图6是实测、模拟对比图。

经统计，模拟的旬、月值与实际值最大偏差分别为9.2mm/旬、3.1mm/月；平均偏差分别为1.3mm/旬、1.8mm/月，分别占实测旬、月平均值的7.07%、3.30%。

可见误差很小，尤其月蒸发误差极小。

4蒸发在稻田水分收支分析中的应用
针对全球气候变暖、干旱加重趋势，尤其近2年我省各地在饱受旱灾之苦后，都在积极思索、探讨农业生产如何顺应气候变化、降低气候风险的低成本生产问题。

本文利用上述结果，针对目前我市正广泛论证的改两季田为关冬水田（即恢复冬水田制度）这一问题进行有关气象分析。

4.1农田水分平衡方程
农田水分平衡方程中，在无灌溉且不考虑渗漏条件时，农田水分盈亏主要由降水、蒸发决定，即：
M=R-L
M：农田水分盈亏量，R：降水量，L：农田蒸发量。

改两季田为冬水田，关键在于能否在秋季大雨结束前切实蓄够、关住足量的自然降水以保证来年生产需要。

实际生产中，水田渗漏失水可以采取槌田坎等措施解决，但蒸发失水不可避免且数量较大，不加考虑将导致分析结果失真，影响决策制定。

4.2资阳农田水分收支分析
根据上述蒸发量换算模型，可算出资阳各县（市、区）各月稻田水分盈亏状况和稻田水分总盈亏量。

如表1、表2所示，就我市平均气候背景下，11至翌年5月属水分亏损期，6～10月为盈余期（局部略有出入）；而以小型蒸发分析，则仅7～9月水分略有盈余，其余月份全市严重亏损，尤其冬半年亏损高达数倍之巨，由此得出我市气候干燥，蒸发巨大，难以保留过冬水，不宜采取冬水田制度的结论。

显然，这与现实相差甚远。

至5月末，在自然条件下我市稻田平均水分存贮量有540～2 205m3/hm2，相当于田间水层深度5.28～22.11cm。

对于我市东部的安岳而言，栽秧季节稻田仍有水层20cm以上，完全可以保证栽秧和秧苗成活、生长用水；而西部的简阳5月末仅存留3.3cm余水层，加之其常年夏旱频率较高，存在
一定程度的“洗手干”威胁；其余的雁江、乐至5月末田间水层可维持在13.5～16.5cm，基本可保证栽秧和秧苗成活用水。

6月后，我市正常情况下已经进入丰水季节，自然降水可以保证水稻正常生长发育。

4.3效果验证
据对农业、水利部门专家和经验丰富的大量老农调查，普遍认为上述分析结果与实际情况接近。

对安岳县云峰乡凡林村实地调查，该村有稻田72hm2，由于常年保留蓄冬水习惯，加之2006年大旱使该村蓄水意识增强，大部分冬水田2006年秋蓄水深度在26～40cm左右。

2007年4月中旬，据抗旱工作组到该村调查时所见，虽经过前期持续冬干、春旱后，该村大部分稻田水层深度仍有6.6～13.0cm（旱地抗旱抽、挑部分水）。

在各地正为无水育秧发愁之际，凡林村农户已经育秧正忙。

5结论
（1）蒸发量作为干旱评价和农田水分分析的重要气象参数，在实际工作中常使用，本文的模型适用于四川丘陵地区，其余地区适用性未作检验。

（2）上述示例中，水分盈亏分析仅用了气象站点资料，属粗线条分析。

如要制订蓄留冬水田区域划分，应广泛收集气象哨点及短期考察订正资料，尽可能将分析网格细化到乡镇一级，这在两季田改冬水田的区域调整、布局中较为重要。

（3）由于我市干旱频率较高，因此于夏、秋丰水季节大力引导农户及时引水入田，尽力增加田间蓄水是来年低成本水稻保栽关键，尤其是简阳、雁江的沱江东部地区，以及乐至北部、西部乡镇等水源较差地方，更应引起高度重视。

同时，可采取水面稻草、秸秆覆盖、田养浮萍等措施减少蒸发。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

”。