作物需水量和灌溉用水量

關于作物需水量和灌溉用水量第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日作物需水量A、旱田作物需水量: 植株蒸騰和棵間蒸發(fā)合稱騰發(fā)量(evapotranspiration),也稱為作物需水量(Waterrequirementofcrops)影響需水量的因素第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日田間耗水量:騰發(fā)量與滲漏量之和.水田深層滲漏的兩重性A浪費水量肥料，污染地下水和提高地下水位，對后期作物影響。B、改善土壤通氣和氧化還原狀況第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日作物需水量在農業(yè)用水和國民經濟用水中的比例 作物需水量是農業(yè)用水的主要組成部分。 作物需水量以水汽形式散入大氣，無法再利用第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、作物需水量計算方法一、影響作物需水量的因素氣象條件:氣溫、大氣濕度、風速、日照時間、輻射強度作物條件：作物品種、葉面積指數（單位土地面積上的葉片面積〕、生育階段第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日土壤因素：土壤含水量、土壤質地、地下水埋深等作物狀況受到氣象和土壤條件的限制。如當土壤水分較少時，作物生長受到抑制，葉面積指數較小，同時氣孔開度減小，蒸騰和蒸發(fā)量減少。充分灌溉條件下影響需水量的因素是氣象因素、葉面積指數和生育階段。第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、計算方法<一>直接計算法 從影響作物需水量的因素中選擇主要因素，如水面蒸發(fā)、氣溫、濕度、日照和輻射等，根據試驗觀測資料，分析上述因素與作物需水量之間的根系，歸納出經驗公式第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1、以水面蒸發(fā)為參數(α值法)氣象因素與水面蒸發(fā)量關系密切，而水面蒸發(fā)與作物需水量有一定的相關關系，因此可以用水面蒸發(fā)和需水量的相關關系計算需水量。ET＝aE0＋bET=aE0第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日說明蒸發(fā)量簡單易得，在水稻地區(qū)曾被廣泛應用。除注意蒸發(fā)皿的規(guī)格安裝方法外，還應考慮非氣象條件的影響。如土壤、水文地質、農業(yè)措施等該方法具所獲得的參數具有很強的地域局限性第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、以產量為參數(K值法)原理:作物產量是綜合措施之結果。一定氣象條件下，作物需水量隨著產量提高而增加。一般情況下，產量與需水量呈拋物線或指數關系。需水量達到一定水平后，產量會停止增加甚至減少。第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日常用經驗公式: ET=KY或ET=KYn+CET－需水量；K，C，n－經驗常數和經驗指數；Y－單位面積經濟產量產量第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日K值法說明可以根據計劃產量減少出需水量,簡單,但需要大量灌溉資料.便于進行灌溉經濟分析使用條件：對于水分是產量主要制約因素的旱田較為有效，而對水田和灌水充分地區(qū)較差。第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、模系數法用于各生育階段需水量原理：確定全生育期需水量，根據各生育階段的需水規(guī)律，按照一定比例進行分配第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日Eti=1/100×Ki×ETEti－第I個生育階段的需水量Ki為需水量模比系數，可由試驗資料確定，其他各項意義同前。第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日<二>間接法通過參考作物需水量間接計算作物實際需水量ET0，乘以相應的作物系數，得到作物實際需水量參照作物需水量(ReferencecropEvapotranspiration)是指土壤供水充分、地面完全覆蓋、生長正常、高矮整齊的開闊矮草地的騰發(fā)量。該條件下，需水量主要受氣象條件影響。第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1、參考作物需水量計算方法能量平衡法：原理：作物騰發(fā)是能量消耗過程，通過平衡計算求出騰發(fā)耗能，折算成水量，即為作物需水量。騰發(fā)耗能主要以熱能形式進行，熱能的主要由太陽提供。第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日彭－曼公式目前最主要的潛在需水量計算公式需水量取決于輻射、氣溫和干燥力利用常規(guī)氣象資料計算作物潛在騰發(fā)量目前最新為FAO1992年的改進公式。教科書中為1979年FAO確定。第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)灌溉制度

(IrrigationSchedule)基本概念： 作物播種前（水稻插秧）及全生育期內灌水次數、灌水日期和灌水定額及其灌溉定額合成為灌溉制度灌溉制度是灌區(qū)規(guī)劃管理的依據，據此確定灌區(qū)建筑物規(guī)模和控制面積。第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日灌水定額：單位面積上一次灌水量；灌溉定額：灌水定額之和。灌水定額河灌溉定額：mm或m3/ha（畝不是法定單位，一般不在正式文獻中出現)第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日一、充分灌溉(FullIrrigation)條件下的灌溉制度充分灌溉：作物各生育階段所需的水分都能夠得到要求，作物處于最佳分條件，產量最高。非充分灌溉（DeficitIrrigation)灌溉供水不足，不能充分滿足作物各階段的需水量要求，其實際騰發(fā)量小于充分灌溉條件下的需水量。充分灌溉是目前使用最廣泛的灌水方法，適于水源豐富地區(qū)。目前的灌溉制度、通常是充分灌溉條件下的灌溉制度第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日<一>充分灌溉條件下灌溉制度確定1、總結群眾灌水經驗 根據設計要求的干旱年份，調查不同作物不同生育階段的需水量、灌水次數、灌水定額、灌溉定額等。感性認識強，便于農民接受，較為實用。水文年份和灌溉保證率的概念模糊，不易量化。第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、根據灌溉試驗資料制定

在有灌溉試驗站的地區(qū)，可根據設計代表年的灌溉試驗資料確定；注意試驗站的代表性。如：地理位置、氣象、農作措施等。第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、按照水量平衡法制定灌溉制定原理：A：作物在一定的土壤含水量或水層深度范圍內能夠生長良好，如果超過該范圍，生長和產量受到抑制和降低。合理的灌溉制度應使得作物土壤含水量或水層深度處于該范圍內。適宜范圍，是參考群眾豐產經驗或試驗資料而得到。B：任何時段內農田水分變化，等于該時段來水與耗水之間的消長。第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日<一>水稻灌溉制度：1、泡田定額：M1＝0.667(h0＋S1＋e1t1－P1)式中:M1－泡田定額，m3/畝；h0－插秧時所需水深，mm；S1－泡田期滲漏量，mm；e1－泡田期水田平均蒸發(fā)強度，mm/d；t1―泡田時間，d,P1－泡田期間的降雨量，mm。

第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1、泡田定額：M1＝0.667(h0-S1+e1t1-P1)式中:M1－泡田定額，m3/畝；h0－插秧時所需水深，mm；S1－泡田期滲漏量，mm；e1－泡田期水田平均蒸發(fā)強度，mm/d；t1―泡田時間，d,P1－泡田期間的降雨量，mm。

第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、生育期水量平衡方程h1+P+m-WC-d=h2h1、h2－時段初、末水田水深；P－時段內降雨，mm；d－時段排水量，mm；m－時段灌水量，mm;WC－時段內耗水量（蒸騰＋滲漏），mm。第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日水稻適宜的水層深度范圍：hmin~hmax當水層深度降低到灌水下限時，開始灌溉，灌水量為：m=hmax－h(huán)min若雨后田內水深大于允許蓄水深度，排水量d=ha－h(huán)pha－雨后水深，hp－雨后允許蓄水深度。第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、水稻灌溉制定（1）收集基本資料，主要包括：

1)水稻各生育階段的耗水強度; 2)各生育階段降雨量;3)各生育階段適宜水深及最大蓄水深度。雨后最大蓄水深度：為充分利用降雨量而允許短期水深。（2）逐日計算水層變化。低于下限時灌溉，高于雨后最大蓄水深度時排水至該值。灌水至適宜水深上限，灌水定額一般取整數。適宜上下限并非絕對不可改變。第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4、計算實例6月20日：初始水深18mm，日需水量5mm/d，日滲漏量3mm/d,適宜水深10～30～50mm；6月22日降雨量100mm，此后無降雨，確定下次灌水日期及灌水定額。排水6月22，灌溉6月28日。第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日日期日耗水量（mm)降雨量(mm)水層變化（mm)灌水量（mm)排水量（mm)6.208206.218126.22810050(4)546.238426.248346.258266.268186.278126.2884+20=2420第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日5、說明一般情況下灌水量為整數，便于計算。水稻烤田期間水層可能出現負數?？咎锏淖饔迷谟跍p少無效分蘗及水肥浪費。負數表示土壤含水量低于飽和含水率。

第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日<二>旱種物灌溉制度原理：以作物主要根系吸水層作為灌水計劃濕潤層，將該層內的土壤含水量保持在作物所要求的范圍內。當計劃濕潤層(平均)土壤含水量低于設計灌水下限時,需要灌水,高于上限時,一般需要排水(通常在漬澇危害情況下).第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.水量平衡方程計劃濕潤層含水量變化可用下式表 示 Wt-W0=Wr+P0+K+M-ETW0、Wt－時段末和任意時間的土壤儲水量； Wr－由于計劃濕潤層增加而增加的水量； K－地下水補給水量；M－灌水量；ET－作物需水量P0－保存在計劃濕潤層中的有效雨量。第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日A、無降雨條件下土壤

水分平衡方程Wmin=W0－ET＋KWmin-土壤計劃濕潤層允許最小儲水量;若已知初始土壤儲水量W0，可推算出下次灌水間距:t=(W0-Wmin+K)/e或 t=(W0-Wmin)/(e-k) k-地下水日補給量.第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日B、灌水定額計算1)m=667nh(θmax-θmin)m-灌水定額，m3/畝；Θmax，θmin－允許最大和最小土壤含水率(占土壤孔隙體積的百分數);n-土壤孔隙率；H-計劃濕潤層深度，m第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2)m=10000nh(θmax-θmin)或m－灌水定額，m3/haθmax,θmin允許含水量上下限(占土壤孔隙體積的百分數);n-土壤孔隙率;γ-土壤干容重,t/m3H-計劃濕潤層深度,mm3/ha是標準單位,用于正式文件中.第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、基本資料收集1)土壤計劃濕潤層深度指旱田灌溉時，計劃調節(jié)土壤水分狀況的土層深度。與作物種類、生育階段和土壤性質、地下水位有關。第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2〕土壤適宜含水率和最大、最小含水率與作物種類、土壤理化性質和土壤狀況有關。旱田灌溉中通常以田間持水量為最大含水率，作為灌水上限。鹽堿地含水率應滿足鹽類溶液濃度要求的最小含水率。以允許含水率上下限控制，可以減少灌溉次數。第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3〕降雨入滲量儲存于計劃濕潤層內的雨量。 P０＝αΡ

α－降雨入滲系數，α與次降雨量、地形及土壤質地和覆蓋有關。超過計劃濕潤層田間持水量的降雨是無效水量。第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4〕地下水補給量通過毛管上升到作物根系層而被作物吸收的水量。K與地下水埋深、土壤質地、作物根系分布、計劃濕潤層深度有關。可用占需水量的百分數表示。第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日5〕由于計劃濕潤層增加而增加的水量WT由于根系下扎，計劃濕潤層加大，可利用深層土壤水分WT＝667(H2-H1)nθ單位:m3/畝WT＝1000(H2-H1)nθ單位:m3/haθ-增加土層中的平均含水率第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、旱作物播前灌水定額M1＝667(θmax-θ0)×H×n單位:m3/畝M1＝10000(θmax-θ0)×H×n單位:m3/haH-計劃濕潤層厚度，m；n-土壤孔隙率(占土壤體積的百分數)Θ0－初始含水率。第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4、灌溉制度制定步驟（略）1)根據各旬的計劃濕潤層厚度和作物要求的含水率上限、下限，計算出允許儲水量上下限，繪于圖中。Wmax=667×nh×θmaxWmin=667×nh×θmin第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2〕繪制作物需水量累積曲線ET、計劃濕潤層增加而增加的水量累積量WT、地下水累積補給量K以及凈耗水量曲線ET－WT－K需水量累積曲線的斜率為日需水量，其他類推。（例）3)根據降雨量計算次入滲水量P0，繪制累積曲線。多日降雨可在降雨中間日（或最大降雨日）一次增加。第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4)自初始值W0逐旬減去ET-WT-K，即從起始點引平行線平行于ET-WT-K線，遇到降雨時加上P0即得計劃濕潤層實際儲水量W曲線.5)若W曲線接近于Wmin,即土壤含水率達到下限，開始灌水。灌水量為儲水上下限之差.6)如此往復計算，可得到灌水次數和灌溉定額.第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日說明灌溉除考慮水量盈虧外，還應該考慮作物本身的生理要求，并與農業(yè)措施相結合.如灌水量過小，可能無法依靠地面灌溉技術實施.對于微灌技術，其灌水上限可能低于田間持水量.第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、非充分灌溉條件下的灌溉制度<一>水分生產函數cropwaterproductionfunction(CWPF)作物產量與作物需水量之間的數量關系常用公式:Ya=Ym[a+bW-cW2]第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日（二）作物一水模型

（ModelofCropResponsetoWater簡稱MCRW）定義:作物生長過程中各階段水分狀況對產量影響的數學描述，用以預測水分虧缺對產量的定量影響。第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

Ya—虧水處理作物實際產量；

Ym—最大可能產量；

ETai—第i個生育階段的作物實際需水量；

ETmi—最佳水分條件下第i個生育階段作物的最大可能需水量；

λi—第i個生育階段的水分敏感指數。第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日<三>非充分灌溉原理非充分灌溉(DeficitIrrigation)灌溉水資源不足，無法滿足各生育階段需水量要求而采取的灌溉制度。需水量ET虧缺的灌溉（EvapotranspirstiondeficitirrigationEDI),

即ETa<ETmETa、ETm－實際騰發(fā)量和潛在騰發(fā)量第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日非充分灌溉原理在水源短缺地區(qū)，減少用水量及其相應生產費用(勞動力和燃料等)，單位面積產量可能降低，但是由于費用降低，或者有限水量可以灌溉更多土地，使得總效益最高。第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日非充分灌溉制度原理:減少非關鍵期的灌水，保證關鍵期用水.主要通過作物-水模型的缺水敏感指數合理分配有限水量.或者采用其他優(yōu)化方法在有限水量下獲得最大收益.多用控制下限含水量的方法。常用非充分灌溉理論調虧灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻旱種技術等第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)灌溉用水量定義：灌溉土地需從水源所取水量影響灌用水量的因素：灌溉面積、作物種植比例、土壤、水文和氣象等灌溉用水量影響灌溉工程規(guī)模第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日一、設計典型年選擇概念：年灌溉用水量與降雨量有關，在規(guī)劃灌溉工程時，需要選擇特定的水文年份作為規(guī)劃和設計依據。該特定水文年份稱為設計典型年。設計典型年的灌溉用水量稱為設計灌溉用水量。第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日設計典型年選擇的依據確定灌溉設計保證率：某灌溉工程在長期使用工程中灌溉用水得到保證的年數占總年數的百分數。P＝50％（平水年）、75％中等干旱年。頻率計算：列出歷年的降雨量資料（年降雨量或灌溉季節(jié)降雨量、灌溉用水量），進行頻率分析，確定不同干旱程度的典型年份。根據設計標準（如設計灌溉保證率），選擇合適的典型年。第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日例如，灌溉設計保證率為75％，則選擇降雨（或用水量）頻率為75％的年份作為設計典型年。相同或相近降雨量的年份可能有多個，這時應選擇降雨分配對作物生長不利的年份作為設計典型年。第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、典型年灌溉用水量及用水工程線凈灌溉用水量：某作物一次灌水灌到田間的水量：

W＝m×A A－作物面積，m-灌水定額可得到某種作物和灌區(qū)總的用水過程線第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日毛灌水量和毛用水過程線水量損失及其原因灌溉水利用系數：凈灌溉用水量于毛灌溉用水量之比η水=W凈/W毛將凈用水量換成毛用水量即得到毛用水過程線。該過程線是確定灌溉工程規(guī)模的依據第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日綜合灌水定額某時段的綜合灌水定額是全灌區(qū)該時段內各種作物灌水定額的加權平均數。m綜合=m1α1+m2α2+m3α3+…..式中α1、α2－不同作物種植面積與全