熱油管道對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響

楊華YANG Hua

（中石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司運(yùn)銷處，徐州 221008）

（Sinopec Pipeline Storage &Transportation（Branch）Company，Xuzhou 221008，China）

0 引言

1 埋地管道附近土壤溫度場(chǎng)影響因素分析

埋地管道投油一段時(shí)間后，會(huì)與周圍土壤和外界大氣環(huán)境形成一個(gè)溫度場(chǎng)。由于熱油管道始終處于非穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，因此管道溫度場(chǎng)形成后亦處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，管道屬廊道式工程，在長(zhǎng)輸管道途經(jīng)的廣闊地域上，管徑、管壁厚度、管道埋深等條件和土質(zhì)、土壤含水率等土壤因素各不相同，使得管道溫度場(chǎng)也處于不確定狀態(tài)。下面分別對(duì)幾種主要影響因素進(jìn)行分析。

1.1 管徑及保溫層對(duì)管道溫度場(chǎng)的影響 管徑越粗，管道熱影響半徑越大。管道公司所轄管道管徑在219 至914 毫米不等，所以熱影響半徑差異很大。管道保溫層將明顯減弱土壤溫度場(chǎng)，降低土壤的放熱量，減少管道與土壤的熱交換。管道公司所轄管道除穿越河流等裸露段外，埋地部分一般無(wú)保溫層。

1.2 原油溫度對(duì)管道溫度場(chǎng)的影響 原油溫度是決定土壤溫度場(chǎng)的最直接原因。原油溫度越高，周圍土壤溫度越高；原油溫度越高，溫度場(chǎng)變化梯度越小。管道公司管道輸送熱油的出站溫度根據(jù)油品種類、大氣溫度等因素的差異一般設(shè)定在27℃至60℃之間。進(jìn)站溫度一般在17℃到40℃之間。

1.3 管道埋深對(duì)管道溫度場(chǎng)的影響 管道埋深越淺，其溫度場(chǎng)受大氣溫度影響越大；埋深越深，受大氣溫度影響越小，溫度場(chǎng)變化梯度也越小。采用開挖管溝施工的管道埋深一般在地下1.5 米左右，而采用穿越方式施工的管道的埋深可達(dá)20 至30 米。淺根農(nóng)作物根系遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穿越式施工管道的深度。

1.4 土壤條件對(duì)管道溫度場(chǎng)的影響 土壤一般有砂土、壤土、粘土等土質(zhì)。不同土質(zhì)土壤的熱物理參數(shù)不同，其形成的溫度場(chǎng)也不盡相同。管道公司所屬管線基本上處于長(zhǎng)江中下游、黃河中下游、淮河中下游和海河中下游的廣袤地區(qū)。其中甬滬寧管網(wǎng)、儀長(zhǎng)線、魏荊線、鐘荊線、洪荊線、日儀線部分和魯寧線部分處于長(zhǎng)江中下游和淮河中下游流域，管道周圍土壤多粘性土壤，其含水率較高，因此這些管道周圍土壤的蓄熱能力較差、導(dǎo)熱系數(shù)較小，管道溫度場(chǎng)的熱半徑較大，但溫度場(chǎng)內(nèi)各區(qū)域溫度較低。而華北管網(wǎng)、臨滄線、臨濮線、中洛線、東黃線、東黃復(fù)線、東臨線、東臨復(fù)線、魯寧線部分處于黃河、海河中下游，土質(zhì)多為砂性土壤，且該地區(qū)降水相對(duì)于長(zhǎng)江、淮河中下游地區(qū)少，土壤含水率較低，因此這些管道周圍土壤的蓄熱能力較好、導(dǎo)熱系數(shù)較大，管道溫度場(chǎng)的熱半徑較小，但溫度場(chǎng)各區(qū)域溫度較高。

1.5 小結(jié) 通過(guò)上述對(duì)影響管道溫度場(chǎng)相關(guān)因素的分析，結(jié)合實(shí)際情況，得出管道公司所轄管道周圍土壤溫度場(chǎng)情況如下：①甬滬寧管網(wǎng)、儀金線、華北管網(wǎng)除臨滄線和塘燕復(fù)線外的其他管線、東黃線、東臨線、東黃復(fù)線、臨濮線、中洛線、臨濟(jì)線、日儀線、湛北線等管道附近土壤溫度場(chǎng)不明顯。②臨滄線、東臨復(fù)線、魯寧線、儀長(zhǎng)線、魏荊線、洪荊線、鐘荊線等管道周圍土壤溫度場(chǎng)明顯。塘燕復(fù)線為冷熱油交替輸送管道，其輸送熱油時(shí)溫度場(chǎng)明顯。③臨滄線輸送原油溫度較低，如臨滄線德州站1 月份平均出站溫度為25℃，進(jìn)站溫度為15℃，地溫12.4℃，溫差12℃至2℃。同時(shí)，由于其防腐層較厚、輸量低、時(shí)常停輸，因此管道向土壤傳遞熱量的強(qiáng)度較低，也就是說(shuō)該管線溫度場(chǎng)中心溫度較低，熱半徑較小。塘燕復(fù)線為冷熱油交替輸送，該種運(yùn)行方式可以明顯減弱其溫度場(chǎng)的強(qiáng)度。[1]

2 管道溫度場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物的影響

管道溫度場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一方面，溫度場(chǎng)提高了農(nóng)作物的根區(qū)溫度，影響了農(nóng)作物根系的生長(zhǎng)；另一方面，溫度場(chǎng)影響了土壤水分的遷徙，間接影響了農(nóng)作物的生長(zhǎng)。不過(guò)，不同作物品種對(duì)根區(qū)溫度、水分的要求不同，受管道溫度場(chǎng)的影響也不盡相同。下面分別對(duì)幾種主要農(nóng)作物進(jìn)行分析。

2.1 管道溫度場(chǎng)對(duì)小麥的影響[2]

模板的創(chuàng)建與創(chuàng)建新文檔一樣，設(shè)置好樣式后，選擇“文件”菜單中的“另存為”，在打開的“另存為”的對(duì)話框“保存類型”中選擇“Word模板”類型文件，就可創(chuàng)建新模板（擴(kuò)展名為.docx）。

2.1.1 根區(qū)溫度升高對(duì)作物根系的影響 土壤溫度一定范圍內(nèi)升高能促進(jìn)小麥根系發(fā)展，增加根系生物量和根系長(zhǎng)度。冬小麥根區(qū)溫度2 至4℃，根系有微弱的生長(zhǎng)。10℃以上根系生長(zhǎng)比較活躍。12 至16℃生長(zhǎng)最好。超過(guò)30至35℃根系生長(zhǎng)受到阻礙。當(dāng)然，根系發(fā)展并不一定有助于養(yǎng)分的吸收和地上部分生物量的增加。

2.1.2 土壤水分蒸發(fā)對(duì)作物的影響 管道溫度場(chǎng)加速土壤中水分的蒸發(fā)，影響農(nóng)作物養(yǎng)分的吸收。小麥灌漿期（5 月上旬）需要大量水分，該時(shí)期缺水對(duì)小麥產(chǎn)量影響較大。

2.1.3 溫度場(chǎng)的總體影響 溫度場(chǎng)影響小麥養(yǎng)分的吸收導(dǎo)致麥粒偏??；引起小麥早熟，無(wú)法及時(shí)被收獲而脫落。常溫輸送對(duì)小麥無(wú)明顯影響，見圖1；冷熱油交替輸送的塘燕復(fù)線對(duì)作物生長(zhǎng)也無(wú)明顯影響，見圖2。

圖1 日儀線日照站附近外管線上小麥

圖2 塘燕復(fù)線廊坊站附近外管線上小麥

2.1.4 管道途經(jīng)土地上作物生長(zhǎng)情況 華北管網(wǎng)、東黃線、東臨線、東黃復(fù)線、東臨復(fù)線、臨濮線、中洛線、魯寧線部分、日儀線等管道附近廣泛種植著冬小麥。該地區(qū)土壤水分本來(lái)就較少，受到管道溫度場(chǎng)影響后土壤水分進(jìn)一步降低。原油加熱一般在冬季，正是冬小麥根系發(fā)展的時(shí)期。此外，魏荊線管道溫度場(chǎng)還影響冬小麥的灌漿。

2.2 管道溫度場(chǎng)對(duì)水稻的影響[3]

2.2.1 根區(qū)溫度升高對(duì)作物根系的影響 水稻屬喜溫作物，對(duì)溫度升高不敏感。在一定范圍內(nèi)（40℃以下），溫度越高，根系生長(zhǎng)越好，產(chǎn)量越高。水稻生長(zhǎng)臨界溫度見表1。

表1 1978年日本農(nóng)學(xué)家吉田總結(jié)的水稻不同生育期的溫度指數(shù)

2.2.2 土壤水分蒸發(fā)對(duì)作物的影響 雖然管道溫度場(chǎng)加速土壤水分蒸發(fā)，但是水稻種植區(qū)域土壤含水率較高，蒸發(fā)水分可以通過(guò)降水、水分水平運(yùn)動(dòng)得到及時(shí)彌補(bǔ)。

2.2.3 溫度場(chǎng)的總體影響 除溫度場(chǎng)熱半徑邊緣溫度高于40℃的情形外，管道溫度場(chǎng)對(duì)水稻無(wú)影響。

2.2.4 管道途經(jīng)土地上作物生長(zhǎng)情況 甬滬寧管網(wǎng)、儀長(zhǎng)線、洪荊線、魏荊線、鐘荊線、日儀線部分、魯寧線部分管道周圍廣泛種植有水稻。由表1 可以看出，除鐘荊線、魏荊線可能在特定時(shí)間點(diǎn)超過(guò)水稻適宜溫度外，其他管道產(chǎn)生溫度場(chǎng)對(duì)水稻均無(wú)影響。

2.3 管道溫度場(chǎng)對(duì)玉米的影響[4]

①根區(qū)溫度升高對(duì)作物根系的影響。玉米為喜溫作物，根區(qū)溫度升高對(duì)其影響不明顯。②土壤水分蒸發(fā)對(duì)作物的影響。玉米為耐旱作物，水分蒸發(fā)對(duì)其影響較少。③溫度場(chǎng)的總體影響。管道溫度場(chǎng)對(duì)玉米無(wú)影響。④管道途經(jīng)土地上作物生長(zhǎng)情況。華北地區(qū)廣泛種植玉米，且其種植時(shí)間為6 月至10 月，期間管道原油為常溫輸送。

2.4 管道溫度場(chǎng)對(duì)棉花的影響[5]

①根區(qū)溫度升高對(duì)作物根系的影響。低溫不利于棉花生長(zhǎng)，20℃至30℃最有利于棉花幼苗生長(zhǎng)。②土壤水分蒸發(fā)對(duì)作物的影響。水分過(guò)多不利于棉花幼苗生長(zhǎng)。管道溫度場(chǎng)加速土壤水分蒸發(fā)，有利于棉花幼苗生長(zhǎng)。③溫度場(chǎng)的總體影響。管道溫度場(chǎng)有利于棉花的生長(zhǎng)。④管道途經(jīng)土地上作物生長(zhǎng)情況。黃河流域和長(zhǎng)江流域均有棉花種植。棉花一般為3、4 月份播種，9、10 月份收獲，播種期部分管道為加熱運(yùn)行，正好有利于棉花幼苗生長(zhǎng)。

2.5 管道溫度場(chǎng)對(duì)蔬菜的影響[6][7]

①根區(qū)溫度升高對(duì)作物根系的影響。根區(qū)溫度的提高有利于蔬菜光合速率和根系活力的提高，可以明顯提高蔬菜的產(chǎn)量。②土壤水分蒸發(fā)對(duì)作物的影響。北方管道溫度場(chǎng)加速土壤水分蒸發(fā)后，可能導(dǎo)致蔬菜養(yǎng)分吸收受阻。南方雖然管道溫度場(chǎng)加速水分蒸發(fā)，但由于水分水平流動(dòng)、降水等原因，水分可以得到適時(shí)補(bǔ)充。③溫度場(chǎng)的總體影響。北方地區(qū)一方面根系發(fā)展有利于蔬菜生長(zhǎng)；另一方面土壤水分蒸發(fā)影響蔬菜生長(zhǎng)；綜合影響未知。南方地區(qū)無(wú)影響。④管道途經(jīng)土地上作物生長(zhǎng)情況。所有埋地管線附近土壤上方均可能種有蔬菜。其中儀長(zhǎng)線、鐘荊線、魏荊線附近廣泛種植油菜。

2.6 小結(jié)

由上述分析，可以得出：熱油管道溫度場(chǎng)對(duì)小麥產(chǎn)量有消極影響；除魏荊線、鐘荊線部分地區(qū)、部分時(shí)段外，管道溫度場(chǎng)對(duì)水稻的產(chǎn)量無(wú)影響或有積極作用；管道溫度場(chǎng)對(duì)玉米無(wú)影響；管道溫度場(chǎng)對(duì)棉花的生長(zhǎng)有積極促進(jìn)作用；北方地區(qū)熱油管道溫度場(chǎng)對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)的利弊無(wú)法確定，南方地區(qū)管道溫度場(chǎng)對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)無(wú)影響或有積極作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)中國(guó)石化管道公司所轄埋地管道附近土壤溫度場(chǎng)影響因素進(jìn)行分析，并選取了管道沿途小麥、水稻、玉米、棉花、蔬菜等代表性農(nóng)作物進(jìn)行研究。得出的結(jié)論具有一定的適應(yīng)性和合理性。但不同地區(qū)、不同環(huán)境、不同運(yùn)行工況的熱油管道對(duì)不同農(nóng)作物的影響亦不同，在調(diào)查研究中無(wú)法對(duì)所有影響溫度場(chǎng)的因素進(jìn)行分析，也無(wú)法判斷各影響因素相互作用下管道溫度場(chǎng)的變化方向。

[1]李新國(guó).埋地?fù)Q熱器內(nèi)熱源理論與地源熱泵運(yùn)行特性研究[D].天津：天津大學(xué)，2004：33-34.

[2]劉煒，楊君林，許安民等.不同根區(qū)溫度對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及養(yǎng)分吸收的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(4):197-201.

[3]李澤周.溫度對(duì)水稻生育和產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),1983(12):36-39.

[4]張旭，趙明，李連祿等.溫度對(duì)玉米生理化特性的影響[J].玉米科學(xué),2002，10(3)：60-62.

[5]許紅霞，楊偉華，王延琴等.溫度對(duì)棉花種子活力的影響[J].中國(guó)棉花,2004,31(2):15-16.

[6]任志雨，王秀峰.根區(qū)溫度對(duì)作物生長(zhǎng)和生理代謝的影響綜述[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,10(2):32-36.

[7]杜永臣.蔬菜生產(chǎn)中的根區(qū)溫度[J].中國(guó)蔬菜,1990(02):49-51.