第二章-作物需水量和灌溉用水量課件

1、第一節(jié) 作物需水量第二節(jié) 作物灌溉制度第三節(jié) 灌溉用水量第四節(jié) 灌水率第二章 作物需水量和灌溉用水量第一節(jié) 作物需水量一、作物需水量及影響因素作物根系吸水，也稱植株蒸騰植株間水分蒸發(fā)，也稱棵間蒸發(fā)滲漏深層滲漏：旱作物田間滲漏：水稻 農(nóng)田水分消耗根系吸水植物體輸水植物體蒸騰植株蒸騰：作物將根系從土壤中吸收的水分，通過(guò)葉片的氣孔蒸散到大氣中的現(xiàn)象?？瞄g蒸發(fā)：植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。深層滲漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超 過(guò)了田間持水量，向根系吸水層以下土層滲漏的現(xiàn)象。蒸騰蒸發(fā)作物需水量：生長(zhǎng)在大面積上的無(wú)病蟲害作物，土壤水分和肥力適宜時(shí)，在給定的生長(zhǎng)環(huán)境中能取得高產(chǎn) 潛力的條件

2、下為滿足植株蒸騰、棵間蒸發(fā)、組成植株體所需要的水量。1、作物需水量 在實(shí)際中由于組成植株體的水分只占總需水量中很微小的一部分(一般小于1%)，而且這一小部分的影響因素較復(fù)雜，難于準(zhǔn)確計(jì)算，故人們均將此部分忽略不計(jì)，即認(rèn)為作物需水量就等于植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量之和，即所謂的“蒸發(fā)蒸騰量” 。 作物需水量 = 植株蒸騰 + 株間蒸發(fā)=騰發(fā)量作物耗水量，簡(jiǎn)稱耗水量：就某一地區(qū)而言，指具體條件下作物獲得一定產(chǎn)量時(shí)實(shí)際所消耗的水量。 需水量是一個(gè)理論值，又稱為潛在蒸散量（或潛在騰發(fā)量），而耗水量是一個(gè)實(shí)際值，又稱實(shí)際蒸散量。需水量與耗水量的單位一樣，常以 m3 畝-1 或 mm 水層表示。2、田間耗水量

3、稻田耗水量=作物需水量+田間滲漏旱地耗水量=作物需水量3、作物需水量特點(diǎn)作物在不同生長(zhǎng)階段的需水規(guī)律為：隨著作物的生長(zhǎng)和葉面積的增加，需水量值也不斷增大，在作物苗期，需水量值較小，當(dāng)作物進(jìn)入生長(zhǎng)盛期，需水量增加很快，葉面積最大時(shí)，作物需水量出現(xiàn)高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。每種作物都有需水高峰期，需水高峰期一般處于作物生長(zhǎng)旺盛階段，如冬小麥有兩個(gè)需水高峰期，第一個(gè)高峰在分蘗期，第二高峰在開花至乳熟期；大豆的需水高峰在開花結(jié)莢期；谷子的需水高峰為開花乳熟期；玉米為抽雄乳熟期。 （1）同一作物不同生育階段對(duì)水分要求不同作物在不同生育時(shí)期對(duì)缺水的敏感程度不同，在作物整個(gè)生育期中通常把對(duì)缺水

4、最敏感、缺水對(duì)產(chǎn)量影響最大的時(shí)期稱為作物需水臨界期或需水關(guān)鍵期。各種作物需水臨界期不完全相同，在作物需水臨界期缺水，會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生很大影響。農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大的時(shí)期分別為:3、作物需水量特點(diǎn)（2）作物種類不同對(duì)水分要求不同水稻：孕穗開花 棉花：開花結(jié)鈴期小麥：拔節(jié)灌漿期 玉米：抽雄乳熟期3、作物需水量特點(diǎn)（3）地區(qū)自然條件不同作物需水量不同土壤：土壤含水率、土壤質(zhì)地、地下水埋深 氣象：蒸發(fā)、降雨（4）農(nóng)業(yè)技術(shù)措施不同，作物需水情況不同免耕 秸稈或薄膜覆蓋 深翻深松自然因素：氣象條件、土壤特征、作物性狀等人為因素：農(nóng)田灌排措施、農(nóng)業(yè)耕作措施等（1）氣象因素 氣象因素是影響作物需水量的主要因素，它不

5、僅影響蒸騰速率，也直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。氣象因素對(duì)作物需水量的影響，往往是幾個(gè)因素同時(shí)作用，很難將各個(gè)因素的影響一一分開。當(dāng)氣溫高、日照時(shí)數(shù)多、相對(duì)濕度小時(shí)，需水量會(huì)增加。4、影響作物需水量的因素：（2）土壤特征 土壤含水狀況、土壤質(zhì)地、地下水埋深等。4、影響作物需水量的因素：（3）作物因素 不同種類的作物需水量有很大的差異，如就小麥、玉 米、水稻而言，水稻小麥玉米； 不同品種的作物需水量有很大差異，如耐旱品種需水量??；不同生育階段需水量不同；不同長(zhǎng)勢(shì)的作物需水量不同。（4）農(nóng)業(yè)耕作措施 灌水后適時(shí)耕耙保墑、中耕松土，將土壤表面 形成一個(gè)疏松層，這樣就可以減少水分的消耗。（5）農(nóng)田灌溉排水措

6、施二、作物需水量計(jì)算 兩類計(jì)算方法： 1、直接計(jì)算出作物需水量的方法；全生育階段：需水系數(shù)法值法（水面蒸發(fā)）： ET=E0 ET=E0+bK值法（產(chǎn)量）： ET=KY ET=KYn+c生育階段：模系數(shù)法 ETi=Ki ET/100 2、基于參照作物需水量計(jì)算實(shí)際作物需水量。ETc=kc ET0 Kc：作物系數(shù)ET0：參考作物騰發(fā)量，計(jì)算以往常用FAO（1979）的修正Penman法，最新FAO（1998）Penman-Monteith法二、作物需水量計(jì)算1、直接計(jì)算需水量的方法（1）值法：以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水量計(jì)算法水面蒸發(fā)量與作物需水量之間存在一定程度的相關(guān)關(guān)系，因此可用水面蒸發(fā)量這一參數(shù)

7、來(lái)計(jì)算作物需水量：與ET同時(shí)段的水面蒸發(fā)量某時(shí)段內(nèi)的作物需水量（mm）二、作物需水量計(jì)算1、直接計(jì)算需水量的方法（1）值法：需水系數(shù)或蒸發(fā)系數(shù)，為需水量與水面蒸發(fā)量的比值，由實(shí)測(cè)資料確定，一般水稻田的= 0.91.3，旱作的= 0.30.7。 作物全生育期內(nèi)各生長(zhǎng)階段的值是各不相同的，其最大值出現(xiàn)在作物生長(zhǎng)旺期，而發(fā)芽出苗期則最小，所以在分階段計(jì)算作物需水量時(shí)，各階段應(yīng)分別選取不同的值。 一般水稻用 值法比旱作物用此法好。（2）K 值法：以產(chǎn)量為參數(shù)的需水量計(jì)算法1、直接計(jì)算需水量的方法 作物產(chǎn)量反映了水、土、肥、熱、氣、光等因素的協(xié)調(diào)及農(nóng)業(yè)措施的綜合作用。在一定條件下，作物需水量將隨產(chǎn)量的提

8、高而增加。但是需水量的增加并不與產(chǎn)量成比例， 單位產(chǎn)量的需水量隨產(chǎn)量的增加而逐漸減小，說(shuō)明當(dāng)作物產(chǎn)量達(dá)到一定水平后，要進(jìn)一步提高產(chǎn)量就不能僅靠增加水量，而必須同時(shí)改善作物生長(zhǎng)所必需的其它條件。產(chǎn)量Y（2）K 值法：以產(chǎn)量為參數(shù)的需水量計(jì)算法式中：K 、 n、c由實(shí)驗(yàn)確定。此法簡(jiǎn)便，只要確定計(jì)劃產(chǎn)量后便可算出需水量；同時(shí)，此法使需水量與產(chǎn)量相聯(lián)系，便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析。作物全生育期內(nèi)總需水量（m3/畝）需水系數(shù)作物單位面積產(chǎn)量（kg/畝）1、直接計(jì)算需水量的方法對(duì)于旱作物，在土壤水分不足而影響高產(chǎn)的情況下，需水量隨產(chǎn)量的提高而增大，用此法推算較可靠。但對(duì)于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要

9、受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法推算的誤差較大。（3）階段作物需水量：實(shí)踐中的模比系數(shù)法：先確定全生育期作物需水量，估算出作物各生育階段的需水量，然后按照各生育階段需水規(guī)律，以一定比例進(jìn)行分配，即某一生育階段的作物需水量模比系數(shù)日需水量：作物每日所需水量。作物的日需水量和模比系數(shù)，是制定灌溉制度和合理用水的重要依據(jù)。1、直接計(jì)算需水量的方法2、基于參照作物需水量計(jì)算實(shí)際作物需水量參照作物需水量ET0：指的是土壤水分充足，地面完全覆蓋、生長(zhǎng)正常、高矮整齊的開闊(長(zhǎng)、寬均在200m以上)綠草地(高315cm)的蒸發(fā)蒸騰量。參照作物需水量只受氣象條件的影響。目前采用的計(jì)算作物需水量方法

10、，大致分為以下兩步：第一步：考慮氣象因素對(duì)作物需水量的影響，計(jì)算參照作物蒸發(fā)蒸騰量ET0 ；第二步：考慮土壤水分及作物條件的影響，對(duì)參照作物需水量進(jìn)行調(diào)整或修正，從而計(jì)算出實(shí)際需水量ET 。第一步：參照作物需水量ET0 的計(jì)算2、基于參照作物需水量計(jì)算實(shí)際作物需水量計(jì)算參照作物需水量的方法有很多，最著名的、應(yīng)用最廣泛的是Penman公式第二步：實(shí)際作物需水量ET 的計(jì)算Kc ： 作物系數(shù)，與作物種類、品種、生育期、作物群體葉面積有關(guān)。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，Kc 在作物全生育期的變化規(guī)律是：前期和后期相對(duì)較小，生長(zhǎng)盛期較大。實(shí)際作物的需水量與參考作物需水量?jī)烧呤軞庀笠蛩氐挠绊懢哂型叫缘?。因此，此時(shí)作物

11、需水量可由參照作物蒸發(fā)蒸騰量乘以作物系數(shù)得到。ET0 的計(jì)算只考慮了氣象因素對(duì)需水量的影響，實(shí)際作物需水量ET 還應(yīng)考慮作物與土壤因素進(jìn)行修正。第二節(jié) 農(nóng)作物的灌溉制度灌溉制度：指特定作物在一定的氣候、土壤、供水等自然條件和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，為了獲得高產(chǎn)或高效，所制訂的向農(nóng)田灌水的方案。包括作物播種前(或水稻栽秧前)及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、灌水定額以及灌溉定額。灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。灌溉定額：指作物全生育期各次灌水定額之和。 灌水定額及灌溉定額常以m3/hm2或mm表示。灌水次數(shù)：農(nóng)作物在整個(gè)生育期中實(shí)施灌溉的次數(shù)。 灌水時(shí)間以作物生育期或年、月、日表

12、示。 灌溉制度隨作物種類、品種和自然條件及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的不同而變化。 由于擬建灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)或已建灌區(qū)管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季節(jié)前加以確定，帶有部分估算（預(yù)報(bào)）性質(zhì)。 因此，必須以作物需水規(guī)律和氣象條件（特別是降水）等作為主要依據(jù)，從當(dāng)?shù)鼐唧w條件出發(fā)，針對(duì)不同水文年份，擬定濕潤(rùn)年（降雨量頻率為25%）、中等年（頻率為50%）和中等干旱年（頻率為75%）及特旱年（頻率為95%）四種類型的灌溉制度。 也就是說(shuō)同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度。一般在灌溉工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)中多采用中等干旱年的灌溉制度作為標(biāo)準(zhǔn)。 灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是已建成灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計(jì)劃，合理用水

13、的重要依據(jù)。 灌溉制度關(guān)系到灌區(qū)內(nèi)作物產(chǎn)量（效益）和品質(zhì)的提高，及灌區(qū)水土資源的充分利用和灌溉工程設(shè)施效益的發(fā)揮。 一、充分灌溉條件下的灌溉制度在灌區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)或管理中，常采用以下幾種方法來(lái)確定灌溉制度。 1）根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制度 經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐、摸索，各地群眾都積累了不少確定灌溉制度的經(jīng)驗(yàn)與方法。這些經(jīng)驗(yàn)是制定灌溉制度的重要依據(jù)，應(yīng)成為制定灌溉制度最寶貴的資料。灌溉制度調(diào)查應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的水文年份，仔細(xì)調(diào)查這些年份不同生育期的作物田間耗水強(qiáng)度mm/d及灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額及灌溉定額，并由此確定這些年份的灌溉制度。1、制定灌溉制度的方法一、充分灌溉條件下的灌溉制度 1）

14、根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制度我國(guó)北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度調(diào)查1、制定灌溉制度的方法一、充分灌溉條件下的灌溉制度 2）根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)各地的灌溉試驗(yàn)站已進(jìn)行了多年灌溉試驗(yàn)工作，積累了一大批相關(guān)的試驗(yàn)觀測(cè)資料，這些資料為制定灌溉制度提供了重要的依據(jù)。 1、制定灌溉制度的方法一、充分灌溉條件下的灌溉制度1、制定灌溉制度的方法 3）按水量平衡原理分析制定灌溉制度 水量平衡法以作物各生育期內(nèi)水層變化（水田）或土壤水分變化（旱田）為依據(jù)，從對(duì)作物充分供水的觀點(diǎn)出發(fā)，要求在作物各生育期內(nèi)水層變化（水田）或計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量維持在作物適宜水層深度或土壤含水量的

15、上限和下限之間，降至下限時(shí)則應(yīng)進(jìn)行灌水，以保證作物充分供水。 應(yīng)用時(shí)要參考、結(jié)合前幾種方法的結(jié)果，這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。2、水稻灌溉制度2、水稻灌溉制度 水稻本田的灌溉制度。可分別針對(duì)泡田期及插秧以后的生育期進(jìn)行設(shè)計(jì)。1）泡田期 泡田期的灌溉用水量(泡田定額)可用下式確定：M1=0.667(h0+S1+e1t1-P1) 式中 M1泡田期灌溉用水量，m3/畝； h0插秧時(shí)田面所需的水層深度，mm； S1泡田期的滲漏量，即開始泡田到插秧期間的總滲漏量,mm； t1泡田期的日數(shù)； e1t1時(shí)期（泡田期）內(nèi)水田田面平均蒸發(fā)強(qiáng)度，mm/d，可用水面蒸發(fā)強(qiáng)度代替； P1t1時(shí)期內(nèi)的降

16、雨量，mm。通常，泡田定額按照土壤、地勢(shì)、地下水埋深等類似田塊的實(shí)測(cè)資料決定，一般h0=3050cm條件下，泡田定額可采取以下數(shù)值： 粘土、壤土：5080m3/畝； 中壤土、砂壤土：80120m3/畝； 輕砂壤土：100160m3/畝；2、水稻灌溉制度1）泡田期2、水稻灌溉制度2）生育期（水量平衡原理） 水量平衡方程： h1+P+m-s-c-E=h2式中 h1時(shí)段初田面水層深度； P時(shí)段內(nèi)降雨量； m時(shí)段內(nèi)的灌水量； s時(shí)段內(nèi)滲漏量c時(shí)段內(nèi)排水量；E 蒸發(fā)量； h2時(shí)段末田面水層深度；式中各數(shù)值均以mm計(jì)。2、水稻灌溉制度2）生育期（水量平衡原理）如圖所示：m為灌溉量，P為降雨，E為蒸發(fā)量，c

17、為排水量，s為滲漏量，初始水層深為h1。對(duì)任一時(shí)段：h1+P+m-s-c-E=h2m=h2+s+c+E-h1-P如果時(shí)段初的農(nóng)田水分處于適宜水層(水田)上限(hmax)，經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)段的消耗，田面水層降到適宜水層的下限(hmin)，這時(shí)如果沒(méi)有降雨，則需進(jìn)行灌溉，灌水定額即為：m= hmaxhmin當(dāng)確定了各階段適宜水層hmax 、 hmin 以及各階段需水強(qiáng)度，即可采用圖解法推求水稻灌溉制度3）圖解法推求作物灌溉制度 2、水稻灌溉制度hminhmaxhpdmh1時(shí)段初田面水層深度時(shí)段內(nèi)降雨量時(shí)段內(nèi)田間耗水量時(shí)段內(nèi)灌水量時(shí)段內(nèi)排水量時(shí)段末田面水層深度灌水定額m=hmax-hminp4）列表計(jì)算法

18、擬定作物灌溉制度列表法計(jì)算灌溉制度步驟：（1）基本資料：生育期階段耗水強(qiáng)度、生育期降雨量、階段適宜水深（2）列表逐日計(jì)算。（3）列出灌溉制度表。（4）計(jì)算灌溉定額。例題（P35）2、水稻灌溉制度經(jīng)計(jì)算，可求得灌水次數(shù)為10次，灌溉定額為340mm，即227立方米/畝；若泡田定額為80立方米/畝，則總灌溉定額為M=227+80=307m3/畝。由計(jì)算表可得到灌水時(shí)間和每次灌水量。由此得到灌溉制度的全部四個(gè)要素。注意點(diǎn)2、水稻灌溉制度計(jì)算時(shí)間應(yīng)從返青期前一天開始；剛播秧的幾天內(nèi)水深允許低于hmin，防止漂秧；每次灌溉至少10mm以上，然后依次15，20，25，30mm等。需水臨界期充分灌溉。校核。

19、例題1：用列表法制定水稻的灌溉制度。資料：（1）某灌區(qū)擬種植雙季晚稻，設(shè)計(jì)年全生育期需水系數(shù)=1.4，水面蒸發(fā)量E=350.0mm，稻田日滲漏量為1.5mm/d。（2）灌水方法采用淺灌深蓄。各生育階段需水模系數(shù)、淹灌水層上下線及雨后允許最大深度見表1-1。（3）設(shè)計(jì)年雙季晚稻生育期內(nèi)降雨量見表1-2。（4）泡田定額為120mm，泡田末期（7月31日）田面水層為30mm；分蘗期末要求曬田。 參照書中例題（35頁(yè)）生育階段返青分蘗拔節(jié)孕期抽穗開花乳期黃熟起止時(shí)間（日/月）1/8-7/88/8-27/828/8-19/920/9-29/930/9-19/1020/10-5/11天數(shù)（d）720231

20、02017需水模系數(shù)（%）7.126.826.210.9712適宜水層下線（mm）20252530150適宜水層上線（mm）505060604530雨后允許最大蓄水深（mm）60708010050表2-1 水稻各生育階段需水系數(shù)、適宜水層上下限及雨后允許最大蓄水深日期2/89/831/82/94/95/9降雨量（mm）3.20.721.4616.914.3日期8/915/916/920/928/916/10降雨量（mm）161.71.59.619.41.6日期18/1019/1026/10降雨量（mm）11.513.21.5表2-2 設(shè)計(jì)年雙季晚稻生育期內(nèi)的降雨量3、旱作物的灌溉制度采用水量平

21、衡制定旱作物的灌溉制度，以作物主要根系吸水層作為灌水的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層(H)，并要求該土層內(nèi)的儲(chǔ)水量能保持在作物所要求的范圍內(nèi)。HKETPM任一時(shí)間t時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量時(shí)段初的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量時(shí)段內(nèi)保存在土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的有效降雨量時(shí)段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量時(shí)段內(nèi)的灌溉水量時(shí)段內(nèi)的作物需水量1）根據(jù)水量平衡原理制定旱作物灌溉制度3、旱作物的灌溉制度3、旱作物的灌溉制度 為了滿足作物正常生長(zhǎng)的要求，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量（或儲(chǔ)水量）必須經(jīng)常保持在一定的范圍之內(nèi)，即通常要求不小于最小允許含水量min（或最小允許儲(chǔ)水量Wmin）和不大于最大允許含水量max（

22、或最大允許儲(chǔ)水量Wmax）。當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的平均土壤含水量（或儲(chǔ)水量）降低到或接近于最小允許值（min或Wmin）時(shí)，即需進(jìn)行灌溉，以補(bǔ)充土壤水分，維持作物的正常生長(zhǎng)。1）根據(jù)水量平衡原理制定旱作物灌溉制度3、旱作物的灌溉制度1）根據(jù)水量平衡原理制定旱作物灌溉制度例如某時(shí)段內(nèi)沒(méi)有灌溉也沒(méi)有降雨，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層也無(wú)變化，隨著時(shí)間的推移，土壤儲(chǔ)水量將降至下限，其水量平衡方程可寫為：土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層(H)內(nèi)儲(chǔ)水量變化3、旱作物的灌溉制度1）根據(jù)水量平衡原理制定旱作物灌溉制度 判斷是否需要灌時(shí)段末的灌水定額（m3畝） 則為（注意單位換算）: 確定灌水時(shí)間 確定灌水量比較0 （ W0 ）與 min（Wmi

23、n）或旱作物的灌溉定額土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)允許最大儲(chǔ)水量土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)允許最小儲(chǔ)水量土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤孔隙率（占土壤體積的%）允許的土壤最小含水率（占土壤空隙體積的%）允許的土壤最大含水率（占土壤空隙體積的%）計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤干容重計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（H）a、土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度：實(shí)施灌水時(shí)計(jì)劃調(diào)節(jié)、控制土壤水分狀況的土層深度。 一般可取為作物的主要根系活動(dòng)層。 計(jì)劃濕潤(rùn)層深度與作物種類、品種、生育階段、土壤性質(zhì)以及地下水埋深等因素有關(guān)。對(duì)某一特定作物其深度隨作物的生長(zhǎng)而增加，需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。3、旱作物的灌溉制度 2）旱作物灌溉制度的基本資料 2）旱作物灌溉制度的基本資料冬小麥

24、、棉花、玉米各生育期較典型的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度 3、旱作物的灌溉制度允許最大、最小含水率max、 minmax=fcminwpb、 2）旱作物灌溉制度的基本資料冬小麥、棉花和玉米各生育階段要求的土壤適宜含水量 土壤適宜含水量介于max與min之間，隨作物品種及其生育階段、土壤性質(zhì)等因素而變化。3、旱作物的灌溉制度降雨入滲量P0c、降雨入滲系數(shù)P5 =05P50 =0.8-1.0P50 =0.7-0.8 2）旱作物灌溉制度的基本資料有效降水：能被田間作物有效利用的當(dāng)?shù)亟邓?一般認(rèn)為小于2mm（亦有認(rèn)為小于5mm）的降水對(duì)作物無(wú)實(shí)際意義，為無(wú)效降水；降水過(guò)大將產(chǎn)生徑流和深層滲漏，此兩者也為無(wú)效降水。

25、因此，有效降水量一般采用如下公式計(jì)算：3、旱作物的灌溉制度地下水補(bǔ)給量Kd、 2）旱作物灌溉制度的基本資料地下水補(bǔ)給量：地下水借毛細(xì)管作用上升至作物根系活動(dòng)層內(nèi)而被作物利用的水量。 其大小與地下水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強(qiáng)度、氣象條件、根系層土壤含水量等有關(guān)。地下水位越接近根系活動(dòng)層，毛管作用越強(qiáng)，地下水補(bǔ)給量也越多。 一般要通過(guò)田間試驗(yàn)來(lái)確定地下水對(duì)農(nóng)田的補(bǔ)給強(qiáng)度。地下水（或下部土層）對(duì)根系層的補(bǔ)給可在實(shí)測(cè)兩層間土壤含水量（或基質(zhì)勢(shì)）變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算土壤水分通量獲得 。通常取作物需水量的15%-20%。3、旱作物的灌溉制度計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量WTe、H1H22）

26、旱作物灌溉制度的基本資料作物生育期內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層的深度是不斷變化的。若計(jì)算時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層深度無(wú)變化，則WT 項(xiàng)可設(shè)定為零；若時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層變化較大，由于計(jì)劃濕潤(rùn)層的增加，將增加部分有效水量，此時(shí)，WT可近似按下式計(jì)算：3、旱作物的灌溉制度播前灌水的目的在于保證作物種子發(fā)芽和出苗所必須的土壤含水量或儲(chǔ)水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只進(jìn)行一次。一般可按下式計(jì)算：3）旱作物播前灌水定額（M1)的確定3、旱作物的灌溉制度 以棉花灌溉制度為例：在采用水量平衡圖解分析法擬定灌溉制度時(shí)，其步驟為： 1)根據(jù)各旬的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度H 和作物所要求的計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤含水量的上限和下限，求出H 土層

27、內(nèi)允許儲(chǔ)水量上限Wmax及下限Wmin，繪于圖上。 2)繪制作物田間需水量(ET)累積曲線，由于計(jì)劃濕潤(rùn)層加大而獲得的水量(WT）累積曲線、地下水補(bǔ)給量(K )累積曲線以及凈耗水量(ETWTK)曲線。 3)根據(jù)設(shè)計(jì)年雨量求出滲入土壤的降雨量P0，逐時(shí)段繪于圖上。4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度3、旱作物的灌溉制度01004003002004080120160200計(jì)劃濕潤(rùn)土層含水量（m3/畝）需水量（m3/畝）04080120160滲入土層降雨量（m3/畝）棉花灌溉制度設(shè)計(jì)圖作物需水量累積曲線WT累積曲線K值累積曲線ET-WT-K累積曲線滲入土壤內(nèi)的降雨量累積曲線計(jì)劃濕潤(rùn)土層允許最大

28、儲(chǔ)水量Wmax曲線計(jì)劃濕潤(rùn)土層允許最小儲(chǔ)水量Wmin曲線計(jì)劃濕潤(rùn)土層實(shí)際儲(chǔ)水量W曲線灌水深層滲漏4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度3、旱作物的灌溉制度 4)自作物生長(zhǎng)初期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量W0,逐旬減去(ET-WT -K)值，即至A點(diǎn)引直線平行于(ET-WT-K)曲線，當(dāng)遇有降雨時(shí)再加上降雨入滲量P0，即得計(jì)劃濕潤(rùn)土層實(shí)際儲(chǔ)水量 (W)曲線。 5)當(dāng)W曲線接近于Wmin時(shí)，即進(jìn)行灌水。灌水時(shí)期除考慮水量盈虧的因素外，還應(yīng)考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，與灌水相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施以及灌水和耕作的勞動(dòng)組織等。灌水定額的大小要適當(dāng)，不應(yīng)使灌水后土壤儲(chǔ)水量大于Wmax，也不宜給灌水技術(shù)的實(shí)施造成

29、困難。灌水定額值也象降雨入滲量一樣加在W曲線上。4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度3、旱作物的灌溉制度 6)如此繼續(xù)進(jìn)行，即可得到全生育期的各次灌水定額、灌水時(shí)間和灌水次數(shù)。 7)生育期灌溉定額M2=m，M為各次灌水定額。根據(jù)上述原理，也可列表計(jì)算，計(jì)算時(shí)段采用一旬或五天。計(jì)算也十分簡(jiǎn)便。 把播前灌水定額加上生育期灌溉定額，即得旱作物的總灌溉定額M，即：M M1+ M2 按水量平衡方法估算灌溉制度，如果作物耗水量和降雨量資料比較精確，其計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際情況。對(duì)于比較大的灌區(qū)，由于自然地理?xiàng)l件差別較大，應(yīng)分區(qū)制定灌溉制度，并與前面調(diào)查和試驗(yàn)結(jié)果相互核對(duì)，以求比較切合實(shí)際。例題2：用列

30、表法制定棉花的灌溉制度。資料：（1）某灌區(qū)籽棉計(jì)劃產(chǎn)量2250kg/畝，根據(jù)相似地區(qū)試驗(yàn)資料，需水系數(shù)K=2.32m3/kg，各生育階段的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度及需水模數(shù)如表2-1所示。（2）設(shè)計(jì)年（P=75%）各旬降雨量見表2-2，降雨有效利用系數(shù)=1.0。（3）灌區(qū)土壤為粘壤土，080cm土層內(nèi)土壤孔隙率n=45.7%，田間持水率田=24%，允許最大和最小含水率分別為田和0.6田。（4）3月下旬進(jìn)行播前灌溉，灌水定額為900m3/hm2，4月中旬播種，播種時(shí)0.4m土層內(nèi)的含水率為21.6%，0.4m以下土層內(nèi)的含水率為田。（5）地下水埋深34m，地下水補(bǔ)給量可忽略不計(jì)。棉花各生育階段計(jì)劃濕潤(rùn)層深

31、度及需水模系數(shù)表2-1生育階段幼苗現(xiàn)蕾花鈴?fù)滦跗鹬箷r(shí)間（日/月）21/420/621/610/711/720/821/831/10需水模系數(shù)（%）12.510.536.540.5計(jì)劃濕潤(rùn)層深（m）0.40.50.60.7作物需水量表2-1 設(shè)計(jì)年（P=75%）的旬降雨量月4567旬上中下上中下上中下上中下降雨量（mm）0096.55.500200251030月8910旬上中下上中下上中下降雨量（mm）3845037901800計(jì)算步驟：(1) 計(jì)算生育期內(nèi)H深土壤含水量W0，中允許儲(chǔ)水量上限Wmax及下限Wmin ，作物需水量ET。(2) 計(jì)算由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量(WT) (3) 地

32、下水補(bǔ)給量(K) (4) 凈耗水量 (ET-WT-K)(5) 降雨入滲量(P0)(6) 實(shí)際土壤儲(chǔ)水量（Wt）(7) Wmin WtWmax ，求m值非充分灌溉原理的理論基礎(chǔ)：傳統(tǒng)的灌溉理論：農(nóng)田灌溉以某一定作物獲得單位面積的產(chǎn)量最高為工程設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，即滿足農(nóng)田充分灌溉。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，全社會(huì)對(duì)水資源的需要不斷增長(zhǎng)，不得不從根本上探討水資源的最合理利用方式，著重提高水的有效利用率，即產(chǎn)生了非充分灌溉理論。二、非充分灌溉條件下的灌溉制度非充分灌溉不以追求傳統(tǒng)的單產(chǎn)最高為目標(biāo)，而是求得高效用水條件下的凈效益最大或費(fèi)用目標(biāo)最小。根據(jù)所應(yīng)用的農(nóng)田類型和條件不同，在實(shí)際中有許多提法，如： 在水資源

33、短缺的半干旱地區(qū)，為解決有限水量在作物生育期的最優(yōu)分配問(wèn)題，根據(jù)作物需水關(guān)鍵期進(jìn)行有限次數(shù)或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或優(yōu)化灌溉制度 為追求農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量或區(qū)域持續(xù)發(fā)展所提出的調(diào)虧灌溉它們都是為了提高水分利用效率，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。 二、非充分灌溉條件下的灌溉制度 非充分灌溉條件下的灌溉制度 效益費(fèi)用投入水量水量效益關(guān)系曲線水量費(fèi)用關(guān)系曲線損失效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量與效益、費(fèi)用關(guān)系曲線dmy1、非充分灌溉基本原理如何使有限的水資源發(fā)揮最大的效益供水量效益效益：不同的水量有不同的產(chǎn)量和相應(yīng)的毛收益，在供水不超過(guò)作物正常生長(zhǎng)所需水量的前提下，毛效益隨水量的增加而增加

34、成本：不同的水量有不同的成本，供水量越大，成本越高在水資源有限的情況下，可控制單位面積供水量，使單方水產(chǎn)生的凈效益最大充分灌溉時(shí)，盡管毛效益最大，但凈效益卻不一定最大，因此有時(shí)盡管水資源充分，為獲取最大的凈效益，也實(shí)行非充分灌溉如何在時(shí)間上和空間上合理分配有限的水資源，其依據(jù)是作物水分生產(chǎn)函數(shù)2、作物水分生產(chǎn)函數(shù)作物水分生產(chǎn)函數(shù)：指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平基本一致的條件下，作物所消耗的水資源量與作物產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系。 作物水分生產(chǎn)函數(shù)為灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)或某地區(qū)進(jìn)行節(jié)水灌溉制定優(yōu)化配水計(jì)劃提供基本依據(jù)。 作物水分生產(chǎn)函數(shù)的模式很多，主要有兩大類：一是作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系；二是作物產(chǎn)量與各

35、生育階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系。 R.J.Hanks(1974)全生育期模型J.Doorenbos and A.H.Kasam(1975)作物實(shí)際產(chǎn)量作物最大產(chǎn)量全生育期實(shí)際騰發(fā)量全生育期潛在騰發(fā)量M.E.Jensen(1968)階段缺水模型Minhas(1974)作物實(shí)際產(chǎn)量作物最大產(chǎn)量第i階段的實(shí)際騰發(fā)量第i階段的潛在騰發(fā)量第i階段的缺水敏感指數(shù)3、非充分灌溉制度 非充分灌溉制度：就是在有限灌溉水量條件下，為獲取最佳的產(chǎn)量目標(biāo)，對(duì)作物灌水時(shí)間和灌水定額進(jìn)行最優(yōu)分配的灌溉制度。即解決好什么時(shí)候灌水、各次灌水如何分配有限水量的問(wèn)題。 在實(shí)踐上就是如何灌好“關(guān)鍵水”，在理論上就是以水分、生產(chǎn)函數(shù)為依據(jù)、制定出優(yōu)化灌溉制度。 抓作物需水臨界值，減少灌水次數(shù)； 抓適宜土壤含水率下線，減小灌水定額。3、非充分灌溉制度優(yōu)化灌溉制度的確定方法 非充分灌溉條件下，作物的灌溉制度是對(duì)有限的可供水量在作物全生育期內(nèi)進(jìn)行灌水時(shí)間和灌水定額的最優(yōu)分配。 由于作物每一生育階段的灌水決策與時(shí)間有關(guān)，因此，這種最優(yōu)化過(guò)程是與作物生育階段密切相關(guān)的多