井灌水稻防御冷水害的增温机理研究
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摘要
本试验研究是省科委攻关项目《黑龙江省农业现代化建设创新工程》中《种植业新
技术集成及其产业化工程》的子课题。该论文通过田间试验，希望为寒地井灌水稻防御
冷水害、打井种稻的发展及水稻高产、优质提供理论依据。
本课题以七星农场示范区为试验基地，七星农场处于三江平原的腹地，该地区所有
的水田都采用地下水来灌溉。地下水资源的开采和利用，虽然解决了水稻灌溉水源的问
题，但由于井水温度过低，一般只有5.5～7.2℃，远低于水稻各生育期的适宜水温下限，
若不采取井水增温措施，井灌水稻很容易受冷水害的威胁。为了防止井灌水稻冷水害的
发生，研究增温设施——晒水池升温机理、渠道水温与气温的关系，不同灌溉方式对水
稻本田的水温、泥温、株高及水稻分蘖的影响等将是本田间试验的重点，从而摸索出水
温随气温、太阳辐射等气象因素的变化规律。
本课题针对井水增温措施，通过太阳辐射——水——土壤这一连续体，对晒水池一
一渠道水温升温机理进行试验研究，利用静水情况下晒水池的升温机理，理论上推导出
晒水池平衡水温的计算公式及晒水池规模即晒水池面积公式；利用高等数学知识推导出
晒水池内各时间点的水温预测公式；探讨了晒水池水温与气温的关系及晒水池水深对水
温的影响；找出了渠道水温与气温的关系；弄清了渠道水温随渠长、气温的变化规律，
利用幂函数回归模型，分别建立了水温随气温变化的幂函数关系以及水温随渠道长度变
化的幂函数关系；利用相关和二元回归的方法建立起渠道水温与渠长、气温的二元回归
方程，相关关系较好，同时通过F检验；并且研究了不同灌溉方式对水稻本田的水温、
泥温、水稻株高等的影响，总结出最优的井灌水稻灌水方式即“浅——湿——干”节水
增温灌溉模式；最后通过水稻分蘖的田间调查，进一步研究了水温对水稻分蘖的影响。
通过以上研究结果，不但对七星农场示范区井灌水稻防御冷水害、稻谷高产、优质具有
重要的现实意义，而且对整个寒地稻作区的水稻发展具有一定的借鉴之处。
The thesis is the sub-project of the task namedhe new technology integration and its industrial projecthich belongs to Hei Longjiang provinces scientific innovational project. Through field experiment, the writer eager to provide some data and theoretical basis for the well-irrigation rice defending cold water harm in the north cold rice reign and the developments of well irrigation rice and rice high production and high quality.
The QiXing farm of JianSanjiang is lies in the center of SanJiang plain; the underground water irrigates most of the rice in this reign. With the underground water being exploited and used ,it can solve the source of irrigation water, but the underground water temperature is very lower (usually 5.5?.2X2).If we do not take measures for increasing the water temperature, the well-irrigation rice is easy to be imperiled by cold-water harm. In order to prevent the happen of well-irrigation rice cold water harm, we study the measures for increasing water temperatureunning water pool increasing temperature mechanism-, the relation between water temperature and air temperature of channel~. the influence of the different irrigation model to the water temperature soil temperature the height of rice and rice tillering. At last, we probe the changeable regularity of the water temperature with the air temperature and solar radiation.
The task studies on the QiXing farm demonstrate reign. The sunning water pool is usually set to increase the water temperature. According to the continuation model of solar radiationater-oil, the increasing temperature mechanism is researched under the calm water circumstances in sunning water pool, meanwhile, the increasing temperature mathematics model is built up under the calm water surrounding. The calculating formulate for balance water temperature of sunning water pool, which can provide scientific refarence for the water temperature demand in well-irrigation rice reign is acquired by theory induction. The paper builds up the increasing water temperature mathematics method of sunning water pool under calm state water circumstances. Meanwhile, the water temperature calculate formulate id acquired with the knowledge of higher mathematics differential equation. The paper inquires into the relation between the water temperature and air temperature of sunning water pool and the influence of water temperature with the water depth, it finds the relation between the water temperature and air temperature of channel. Using the power function regression model, the paper sets up the relation of water temperature with the change of air
iii
temperature. It studies the influence of different irrigation model for the water temperature~ soil temperamre~ the rice height, and draws the conclusion of optimum irrigation model for well-irrigation rice, that is 揝hallow梬et棗diy? Through the over- mentioned research result, it can provide the theory basis not only for the well-irrigation rice preventing cold water harm. rice high production and high quality in QiXing form demonstrate reign, but also for the development of well-irrigation rice in the whole north cold reign.
Postgraduate: Men Baohui
Supervisor: Liu Qinghua
Major: irrigation and Discharge Agricultural Engineering
技术集成及其产业化工程》的子课题。该论文通过田间试验，希望为寒地井灌水稻防御
冷水害、打井种稻的发展及水稻高产、优质提供理论依据。
本课题以七星农场示范区为试验基地，七星农场处于三江平原的腹地，该地区所有
的水田都采用地下水来灌溉。地下水资源的开采和利用，虽然解决了水稻灌溉水源的问
题，但由于井水温度过低，一般只有5.5～7.2℃，远低于水稻各生育期的适宜水温下限，
若不采取井水增温措施，井灌水稻很容易受冷水害的威胁。为了防止井灌水稻冷水害的
发生，研究增温设施——晒水池升温机理、渠道水温与气温的关系，不同灌溉方式对水
稻本田的水温、泥温、株高及水稻分蘖的影响等将是本田间试验的重点，从而摸索出水
温随气温、太阳辐射等气象因素的变化规律。
本课题针对井水增温措施，通过太阳辐射——水——土壤这一连续体，对晒水池一
一渠道水温升温机理进行试验研究，利用静水情况下晒水池的升温机理，理论上推导出
晒水池平衡水温的计算公式及晒水池规模即晒水池面积公式；利用高等数学知识推导出
晒水池内各时间点的水温预测公式；探讨了晒水池水温与气温的关系及晒水池水深对水
温的影响；找出了渠道水温与气温的关系；弄清了渠道水温随渠长、气温的变化规律，
利用幂函数回归模型，分别建立了水温随气温变化的幂函数关系以及水温随渠道长度变
化的幂函数关系；利用相关和二元回归的方法建立起渠道水温与渠长、气温的二元回归
方程，相关关系较好，同时通过F检验；并且研究了不同灌溉方式对水稻本田的水温、
泥温、水稻株高等的影响，总结出最优的井灌水稻灌水方式即“浅——湿——干”节水
增温灌溉模式；最后通过水稻分蘖的田间调查，进一步研究了水温对水稻分蘖的影响。
通过以上研究结果，不但对七星农场示范区井灌水稻防御冷水害、稻谷高产、优质具有
重要的现实意义，而且对整个寒地稻作区的水稻发展具有一定的借鉴之处。
The thesis is the sub-project of the task namedhe new technology integration and its industrial projecthich belongs to Hei Longjiang provinces scientific innovational project. Through field experiment, the writer eager to provide some data and theoretical basis for the well-irrigation rice defending cold water harm in the north cold rice reign and the developments of well irrigation rice and rice high production and high quality.
The QiXing farm of JianSanjiang is lies in the center of SanJiang plain; the underground water irrigates most of the rice in this reign. With the underground water being exploited and used ,it can solve the source of irrigation water, but the underground water temperature is very lower (usually 5.5?.2X2).If we do not take measures for increasing the water temperature, the well-irrigation rice is easy to be imperiled by cold-water harm. In order to prevent the happen of well-irrigation rice cold water harm, we study the measures for increasing water temperatureunning water pool increasing temperature mechanism-, the relation between water temperature and air temperature of channel~. the influence of the different irrigation model to the water temperature soil temperature the height of rice and rice tillering. At last, we probe the changeable regularity of the water temperature with the air temperature and solar radiation.
The task studies on the QiXing farm demonstrate reign. The sunning water pool is usually set to increase the water temperature. According to the continuation model of solar radiationater-oil, the increasing temperature mechanism is researched under the calm water circumstances in sunning water pool, meanwhile, the increasing temperature mathematics model is built up under the calm water surrounding. The calculating formulate for balance water temperature of sunning water pool, which can provide scientific refarence for the water temperature demand in well-irrigation rice reign is acquired by theory induction. The paper builds up the increasing water temperature mathematics method of sunning water pool under calm state water circumstances. Meanwhile, the water temperature calculate formulate id acquired with the knowledge of higher mathematics differential equation. The paper inquires into the relation between the water temperature and air temperature of sunning water pool and the influence of water temperature with the water depth, it finds the relation between the water temperature and air temperature of channel. Using the power function regression model, the paper sets up the relation of water temperature with the change of air
iii
temperature. It studies the influence of different irrigation model for the water temperature~ soil temperamre~ the rice height, and draws the conclusion of optimum irrigation model for well-irrigation rice, that is 揝hallow梬et棗diy? Through the over- mentioned research result, it can provide the theory basis not only for the well-irrigation rice preventing cold water harm. rice high production and high quality in QiXing form demonstrate reign, but also for the development of well-irrigation rice in the whole north cold reign.
Postgraduate: Men Baohui
Supervisor: Liu Qinghua
Major: irrigation and Discharge Agricultural Engineering
引文
1 刘庆华，黑龙江省农业现代化建设创新工程，种植业新技术集成试验示范项目总体实施方案，1999， 5
2 黑龙江省农垦总局水利局，黑龙江省垦区农田灌溉现状及发展建议，1999，33
3 王家先，淠史杭灌区冷水灌田对水稻产量的影响,中国农村水利水电，2000(4) ，5～7
4 中日科技合作项目三江平原农业综合实验站研究报告论文集，1993，308～327
5 气候变化与作物产量编写组，气候变化与作物产量，中国农业科技出版社，1992
6 施成熙，农业水文学，农业出版社，1984，74～75
7 白泰山等，寒地水稻井灌节水高产栽培技术研究报告，1991
8 付强，博士论文，三江平原井灌水稻田间生产过程节水技术组装与综合优化研究，2000． 6
9 片冈隆田，日本，几种渠道输水增温对比试验
1O 加藤敬，日本，农业用贮水池水温成层预测
11 岸洋，日本，关于灌溉用水的水温变化
12 国际水稻所编，气候与水稻，农业出版社，1982，114～116
13 谢庚华等编，稻作科学，农业出版社，1985，32
14 王镇沂，如何解决井水种稻灌溉冷害问题?黑龙江水利，1985(1) ，26～27
15 门宝辉，刘庆华，井灌水稻防御冷水害试验研究综述，农业系统科学与综合研究，2001，17(1) ， 73～76
16 徐一戎编，黑龙江农垦稻作，黑龙江人民出版社，1997，286～287
17 黑龙江省国营农场总局编，黑龙江省国营农场地图册七星农场部分，1986，35～36
18 张矢，徐一戎编，寒地稻作，黑龙江科学技术出版社，1990，1～2，200
19 朱庭芸主编，水稻灌溉的理论与技术，中国水利水电出版社，1998，343～345
20 黑龙江省建三江分局水稻办编，1999年水稻技术资料汇编，2000，153～154
21 郭士德，浅谈水稻的科学灌水，黑龙江水利，1985(1) ，20～23
22 丛丕福等编，水稻灌溉栽培技术，黑龙江省科学技术出版社，1986，84～87
23 姚謦瑜等，增温式晒水池，现代化农业，1990(5) ，26
24 牛桂林等，井灌水稻节水增温技术及效果，现代化农业，2000(5) ，10
25 徐一戎等编，寒地水稻旱育稀植三化栽培技术图历，黑龙江省科学技术出版社，1996，21～23
26 坪井八十二等编，日本，新编农业气象手册，农业出版社，1985，121～124
27 蒋汉文，热工学(第二版)，高等教育出版社，1994，160～162
28 J．Seemann，Y．I．Chirkov，J．Lomas，B．Primault，农业气象学，气象出版社，26～27
29 陈仲全，邓先瑞，太阳辐射与热能，高等教育出版社，1989，81，102，107
30 日本太阳能学会编，刘鉴民，李安定等译，太阳能的基础和应用，上海科学技术出版社，1982，15
31 李伟等，TurboC++ 图形设计技术与实例，北京希望公司，1995，58～61
32 门宝辉等，黄金分割法在渠道断面设计中的应用，东北农业大学学报，2000，31(3) ，283~287
33 门宝辉，渠道流量损失及水利用系数公式的探讨，中国农村水利水电，2000(2) ，33~34
34 MEN Baohui，CHEN Yingjie，LAN Jing jun，The Estimation Method of Channel Qnality，Journal of Northeast Agricultural University，Vol．7No．1 June 2000，33~37
35 王士元，C语言高级实用程序设计，清华大学出版社，67~71
36 门宝辉等，EXCEL在绘制复杂水力学函数曲线中的应用，东北水利水电，2001(6)
37 易明晖，气象学与农业气象学，农业出版社，1988，48~53
38 杨继武，农业气象学，中央广播电视大学出版社，1989，16～20
39 赵仁熔，余松烈编著，田间试验方法，农业出版社，1979，323～325，429
40 魏淑秋，农业气象统计，福建科学技术出版社，1985，135～139
41 杨永岐，农业气象中的统计方法，气象出版社，1983，56~59，113～116
42 谭浩强编著，C程序设计，清华大学出版社，1991，313~314
43 迟道才，气象因素和灌溉对水稻腾发量影响的研究，硕士学位论文，沈阳农业大学，1996
44 全国灌溉试验研究班编，灌溉试验方法，水利电力部农村水利司出版，1982，157～158，203~212
45 王世耆，程延年，作物产量与大气气候，科学出版社，1991，126～129
46 Kang shaozhong，liang zongso，Pan yinhua，Shi peize，Zhpng Jianhua，Alternate furrow irrigation for maize production in an arid area，Agricultural water management 45(2000) 267～174
47 Kang shaozhong，Cai huanjie，Zhpng jianhua，Estimation of maize evapotranspiration under water deficits in a semiarid region，Agricultural water management 43(2000) 1～14
48 Jin menggui，Zhang renquan，Sun lianfu，Gao yunfu，Temporal and spatial soil water management： a case study in the Heilonggang region，PRchina，Agricultural water management 42(1999) 173～187
49 A．M.Santos，M．Cabelguenne，F．L．santos，M．R．Olweira，R．P．serralheiro，M.A．Bica，EPIC--PHASE：a Model to explore irrigation strategies，J．agric．Engng Res．(2000) 75，409~416
50 崔怡编，MATLAB5． 3实例详解，航空工业出版社，2000，86~93
51 闻新等编，MATLAB神经网络应用设计，科学出版社，2000，58~62
52 周明等编，MATLAB图形技术-绘图及图形用户接口，西北工业大学出版社，1999，74~77
53 楼顺天等编，MATLAB程序设计语言，西安电子科技大学出版社，1999，65~67
2 黑龙江省农垦总局水利局，黑龙江省垦区农田灌溉现状及发展建议，1999，33
3 王家先，淠史杭灌区冷水灌田对水稻产量的影响,中国农村水利水电，2000(4) ，5～7
4 中日科技合作项目三江平原农业综合实验站研究报告论文集，1993，308～327
5 气候变化与作物产量编写组，气候变化与作物产量，中国农业科技出版社，1992
6 施成熙，农业水文学，农业出版社，1984，74～75
7 白泰山等，寒地水稻井灌节水高产栽培技术研究报告，1991
8 付强，博士论文，三江平原井灌水稻田间生产过程节水技术组装与综合优化研究，2000． 6
9 片冈隆田，日本，几种渠道输水增温对比试验
1O 加藤敬，日本，农业用贮水池水温成层预测
11 岸洋，日本，关于灌溉用水的水温变化
12 国际水稻所编，气候与水稻，农业出版社，1982，114～116
13 谢庚华等编，稻作科学，农业出版社，1985，32
14 王镇沂，如何解决井水种稻灌溉冷害问题?黑龙江水利，1985(1) ，26～27
15 门宝辉，刘庆华，井灌水稻防御冷水害试验研究综述，农业系统科学与综合研究，2001，17(1) ， 73～76
16 徐一戎编，黑龙江农垦稻作，黑龙江人民出版社，1997，286～287
17 黑龙江省国营农场总局编，黑龙江省国营农场地图册七星农场部分，1986，35～36
18 张矢，徐一戎编，寒地稻作，黑龙江科学技术出版社，1990，1～2，200
19 朱庭芸主编，水稻灌溉的理论与技术，中国水利水电出版社，1998，343～345
20 黑龙江省建三江分局水稻办编，1999年水稻技术资料汇编，2000，153～154
21 郭士德，浅谈水稻的科学灌水，黑龙江水利，1985(1) ，20～23
22 丛丕福等编，水稻灌溉栽培技术，黑龙江省科学技术出版社，1986，84～87
23 姚謦瑜等，增温式晒水池，现代化农业，1990(5) ，26
24 牛桂林等，井灌水稻节水增温技术及效果，现代化农业，2000(5) ，10
25 徐一戎等编，寒地水稻旱育稀植三化栽培技术图历，黑龙江省科学技术出版社，1996，21～23
26 坪井八十二等编，日本，新编农业气象手册，农业出版社，1985，121～124
27 蒋汉文，热工学(第二版)，高等教育出版社，1994，160～162
28 J．Seemann，Y．I．Chirkov，J．Lomas，B．Primault，农业气象学，气象出版社，26～27
29 陈仲全，邓先瑞，太阳辐射与热能，高等教育出版社，1989，81，102，107
30 日本太阳能学会编，刘鉴民，李安定等译，太阳能的基础和应用，上海科学技术出版社，1982，15
31 李伟等，TurboC++ 图形设计技术与实例，北京希望公司，1995，58～61
32 门宝辉等，黄金分割法在渠道断面设计中的应用，东北农业大学学报，2000，31(3) ，283~287
33 门宝辉，渠道流量损失及水利用系数公式的探讨，中国农村水利水电，2000(2) ，33~34
34 MEN Baohui，CHEN Yingjie，LAN Jing jun，The Estimation Method of Channel Qnality，Journal of Northeast Agricultural University，Vol．7No．1 June 2000，33~37
35 王士元，C语言高级实用程序设计，清华大学出版社，67~71
36 门宝辉等，EXCEL在绘制复杂水力学函数曲线中的应用，东北水利水电，2001(6)
37 易明晖，气象学与农业气象学，农业出版社，1988，48~53
38 杨继武，农业气象学，中央广播电视大学出版社，1989，16～20
39 赵仁熔，余松烈编著，田间试验方法，农业出版社，1979，323～325，429
40 魏淑秋，农业气象统计，福建科学技术出版社，1985，135～139
41 杨永岐，农业气象中的统计方法，气象出版社，1983，56~59，113～116
42 谭浩强编著，C程序设计，清华大学出版社，1991，313~314
43 迟道才，气象因素和灌溉对水稻腾发量影响的研究，硕士学位论文，沈阳农业大学，1996
44 全国灌溉试验研究班编，灌溉试验方法，水利电力部农村水利司出版，1982，157～158，203~212
45 王世耆，程延年，作物产量与大气气候，科学出版社，1991，126～129
46 Kang shaozhong，liang zongso，Pan yinhua，Shi peize，Zhpng Jianhua，Alternate furrow irrigation for maize production in an arid area，Agricultural water management 45(2000) 267～174
47 Kang shaozhong，Cai huanjie，Zhpng jianhua，Estimation of maize evapotranspiration under water deficits in a semiarid region，Agricultural water management 43(2000) 1～14
48 Jin menggui，Zhang renquan，Sun lianfu，Gao yunfu，Temporal and spatial soil water management： a case study in the Heilonggang region，PRchina，Agricultural water management 42(1999) 173～187
49 A．M.Santos，M．Cabelguenne，F．L．santos，M．R．Olweira，R．P．serralheiro，M.A．Bica，EPIC--PHASE：a Model to explore irrigation strategies，J．agric．Engng Res．(2000) 75，409~416
50 崔怡编，MATLAB5． 3实例详解，航空工业出版社，2000，86~93
51 闻新等编，MATLAB神经网络应用设计，科学出版社，2000，58~62
52 周明等编，MATLAB图形技术-绘图及图形用户接口，西北工业大学出版社，1999，74~77
53 楼顺天等编，MATLAB程序设计语言，西安电子科技大学出版社，1999，65~67