灌水率的計(jì)算沐風(fēng)書屋

1、作物灌溉制度農(nóng)作物的灌溉制度：是指作物播種前（或水稻栽秧前）及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)、每次的灌水日期和灌水定額。灌水定額是指一次灌水單位灌溉面積上的灌水量，各次灌水定額之和，叫灌溉定額。灌水定額和灌溉定額常以m3 /畝或mm表示，它是灌區(qū)規(guī)劃及管理的重要依據(jù)。充分灌溉條件下的灌溉制度，是指灌溉供水能夠充分滿足作物各生育階段的需水量要求而設(shè)計(jì)制定的灌溉制度。 總結(jié)群眾豐富灌水經(jīng)驗(yàn) 多年來進(jìn)行灌水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是制定灌溉制度的重要依據(jù)。灌溉制度調(diào)查應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的干旱年份，調(diào)查這些年份的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)間間距、灌水定額及灌溉定額。根據(jù)調(diào)查資料，可以分析確定這些年

2、份的灌溉制度。 根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度 我國許多灌區(qū)設(shè)置了灌溉實(shí)驗(yàn)站，試驗(yàn)項(xiàng)目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技術(shù)等。實(shí)驗(yàn)站積累的試驗(yàn)資料，是制定灌溉制度的主要依據(jù)。但是，在選用試驗(yàn)資料時(shí)，必須注意原試驗(yàn)的條件，不能一概照搬。 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度 這種方法是根據(jù)水稻淹灌水層和旱作物計(jì)劃濕潤層內(nèi)水量平衡的原理進(jìn)行灌溉制度的制定。在實(shí)踐中一定要參考群眾豐富灌水經(jīng)驗(yàn)和田間試驗(yàn)資料，即這三種方法結(jié)合起來所制定的灌溉制度才比較完善。 水稻灌溉制度水稻具有喜水耐水特性，常采用淹灌方式，因此，滲漏損失水量大，灌水次數(shù)多，灌溉定額大。灌溉制度應(yīng)以滿足不同時(shí)期稻田淹灌水層的深度要求。通過

3、水量平衡計(jì)算，可以確定所需要的水量。 某時(shí)段內(nèi)水稻灌水定額為： mheph0+c 式中m為時(shí)段內(nèi)水稻灌水定額；h0、h分別為時(shí)段初和時(shí)段末的稻田水層深度；e為時(shí)段內(nèi)田間耗水量(蒸發(fā)、蒸騰和滲漏量)；p為時(shí)段內(nèi)降雨量；c為時(shí)段內(nèi)排水量。單位均為mm。 水稻灌溉制度，隨著水稻品種和栽培季節(jié)的不同而異，多采用淺-深-淺的灌水方法，即分蘗和分蘗以前采用淺灌,分蘗后期到乳熟前采用深灌,乳熟以后淺灌，黃熟以后落干(有時(shí)也在分蘗末期落干曬田一次)。灌溉定額南方一般為300360m3/畝,北方常在500m3/畝以上。 旱作物灌溉制度根據(jù)旱作物的生理和生態(tài)特性，灌溉的作用在于補(bǔ)充土壤水分的不足，要求作物生長階段

4、土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)土壤含水量維持在易被作物利用的范圍內(nèi)。其最大允許含水量為田間持水量，而最小允許含水量應(yīng)保持在田間持水量的5060。 旱作物灌溉制度可通過水量平衡計(jì)算來確定。當(dāng)某一時(shí)段內(nèi)尚未灌水時(shí)，時(shí)段末土壤儲水量為w（m3/畝），則： ww0pek 式中w0為時(shí)段初的土壤儲水量;p為時(shí)段內(nèi)的有效降雨量；e為時(shí)段內(nèi)農(nóng)田耗水量；k為時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量。單位均為m3/畝。若計(jì)算時(shí)段較長,計(jì)劃濕潤層加深，則在水量平衡方程式右端加上因計(jì)劃濕潤層增加而增加的水量wh。 當(dāng)時(shí)段末土壤儲水量w 小于或等于土壤允許最小含水量的土壤儲水量時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行灌水。其灌水定額等于土壤允許最大儲水量（田間持水量）與時(shí)段末土壤

5、儲水量w的差值。旱作物灌溉制度也可用圖解法來確定。 旱作物的灌溉制度隨作物種類和地區(qū)不同而異。北方半干旱地區(qū)、中等干旱或干旱年，幾種主要農(nóng)作物灌溉制度如下。冬小麥灌水45次，分別在播種前、分蘗期、 返青-拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期。如遇后期干旱，在成熟期也可灌水一次。灌水定額4050m3/畝。灌溉定額160220m3/畝。玉米灌水 34次，分別在拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期進(jìn)行灌溉。灌水定額約40m3/畝。灌溉定額120160m3/畝。棉花灌水24次,分別在現(xiàn)蕾期、開花期、花鈴期、成熟期進(jìn)行灌溉。灌水定額約40m3/畝。灌溉定額80160m3/畝。 其他灌溉制度：當(dāng)采用噴灌、滴灌、地下灌溉或進(jìn)行

6、某些特種灌溉（如施肥灌溉、 洗鹽灌溉、 防凍灌溉、降溫灌溉、引洪淤灌等）時(shí)，灌溉制度必須按不同要求另行制定。 對干旱缺水地區(qū)，可以制定關(guān)鍵時(shí)期的灌水、限額灌水或不充分灌水的灌溉制度，以求得單位水量的增產(chǎn)量最高或灌區(qū)總產(chǎn)值最高。 展望：為了及時(shí)和合理調(diào)整灌溉制度，需要加強(qiáng)灌溉預(yù)報(bào)工作，重點(diǎn)是對降水、作物耗水及土壤水分變化進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。同時(shí)需要進(jìn)一步研究主要作物的節(jié)水型灌溉制度，以適應(yīng)日益緊張的農(nóng)業(yè)水資源供需關(guān)系和發(fā)展灌溉的需要。2計(jì)算灌溉制度的原理 （1）計(jì)算各時(shí)段灌水上下限及田間持水量 （2）推算灌溉制度 列表或圖解計(jì)算時(shí)采用旬為時(shí)段,電算時(shí)可以日為計(jì)算時(shí)段。 先設(shè)無m、無s，計(jì)算該時(shí)段末含水

7、量 w2=w1+wt+p0+ke 如果 ，則不需灌溉,也無深層滲漏。 如果 ，則m=wmaxw2 (實(shí)際計(jì)算時(shí)宜對m取整) 灌水后w2'=w2+m 如果 ，則s=w2w田持 排水后 w2'=w田持 計(jì)算方法 （1）列表或圖解逐旬計(jì)算 （2）編寫電算程序，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算 3列表法計(jì)算步驟 （1）收集基本資料； （2）計(jì)算生育期計(jì)劃濕潤層內(nèi)含水量； （3）計(jì)算各次降雨的入滲雨量及時(shí)段入滲雨量； （4）計(jì)算因計(jì)劃濕潤層增加而增加的含水量wt； （5）計(jì)算各時(shí)段地下水補(bǔ)給量； （6）計(jì)算各時(shí)段田間需水量； （7）逐日計(jì)算灌溉制度； （8）校核各生育階段及全生育期的計(jì)算結(jié)果。作物需水量與

8、灌溉制度2.1作物需水量2.1.1農(nóng)田水分消耗途徑農(nóng)田水分消耗的途徑主要有植株蒸騰、棵間蒸發(fā)和深層滲漏。（一）植株蒸騰植株蒸騰是指作物根系從土壤中吸入體內(nèi)的水分，通過葉片的氣孔擴(kuò)散到大氣中去的現(xiàn)象。試驗(yàn)證明，植株蒸騰要消耗大量水分，作物根系吸入體內(nèi)的水分有99%以上消耗于蒸騰，只有不足1%的水量留在植物體內(nèi)，成為植物體的組成部分。植株蒸騰過程是由液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水的過程，在此過程中，需要消耗作物體內(nèi)的大量熱量，從而降低了作物的體溫，以免作物在炎熱的夏季被太陽光所灼傷。蒸騰作用還可以增強(qiáng)作物根系從土壤中吸取水分和養(yǎng)分的能力，促進(jìn)作物體內(nèi)水分和無機(jī)鹽的運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，作物蒸騰是作物的正常活動，這部分水分

9、消耗是必需的和有益的，對作物生長有重要意義。（二）棵間蒸發(fā)棵間蒸發(fā)是指植株間土壤或水面的水分蒸發(fā)?？瞄g蒸發(fā)和植株蒸騰都受氣象因素的影響，但蒸騰因植株的繁茂而增加，棵間蒸發(fā)因植株造成的地面覆蓋率加大而減小，所以蒸騰與棵間蒸發(fā)二者互為消長。一般作物生育初期植株小，地面裸露大，以棵間蒸發(fā)為主；隨著植株增大，葉面覆蓋率增大，植株蒸騰逐漸大于棵間蒸發(fā)；到作物生育后期，作物生理活動減弱，蒸騰耗水又逐漸減小，棵間蒸發(fā)又相對增加?？瞄g蒸發(fā)雖然能增加近地面的空氣濕度，對作物的生長環(huán)境產(chǎn)生有利影響，但大部分水分消耗與作物的生長發(fā)育沒有直接關(guān)系。因此，應(yīng)采取措施，減少棵間蒸發(fā)，如農(nóng)田覆蓋、中耕松土、改進(jìn)灌水技術(shù)等。

10、（三）深層滲漏深層滲漏是指旱田中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超過了田間持水率，向根系活動層以下的土層產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。深層滲漏對旱作物來說是無益的，且會造成水分和養(yǎng)分的流失，合理的灌溉應(yīng)盡可能地避免深層滲漏。由于水稻田經(jīng)常保持一定的水層，所以深層滲漏是不可避免的，適當(dāng)?shù)臐B漏，可以促進(jìn)土壤通氣，改善還原條件，消除有毒物質(zhì)，有利于作物生長。但是滲漏量過大，會造成水量和肥料的流失，與開展節(jié)水灌溉有一定矛盾。在上述幾項(xiàng)水量消耗中，植株蒸騰和棵間蒸發(fā)合稱為騰發(fā)，兩者消耗的水量合稱為騰 發(fā)量（evapotranspiration），通常又把騰發(fā)量稱為作物需水量（water requirement o

11、f crops）。騰發(fā)量的大小及其變化規(guī)律，主要決定于氣象條件、作物特性、土壤性質(zhì)和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等。滲漏量的大小主要與土壤性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等因素有關(guān)，它和騰發(fā)量的性質(zhì)完全不同，一般將蒸發(fā)蒸騰量與滲漏量分別進(jìn)行計(jì)算。旱作物在正常灌溉情況下，不允許發(fā)生深層滲漏，因此，旱作物需水量即為騰發(fā)量。對稻田來說適宜的滲漏是有益的，通常把水稻騰發(fā)量與稻田滲漏量之和稱為水稻的田間耗水量。就某一地區(qū)而言，具體條件下作物獲得一定產(chǎn)量時(shí)實(shí)際所消耗的水量為作物田間耗水量，簡稱耗水量。所以需水量是一個(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，又稱為實(shí)際蒸散量。需水量與耗水量的單位一樣，常以m3&#

12、183;hm-2或mm水層表示。2.1.2影響作物需水量的主要因素（一）作物因素作物種類不同其需水量不同，表2-1反映了c3作物與c4作物需水量有很大差異，有研究表明：作物的需水量顯著高于作物，作物玉米制造1g干物質(zhì)約需水349g，而作物小麥制造1g干物質(zhì)需水557g，水稻為682g。表2-1 不同作物生育盛期平均日需水量和最大日需水量作物種類作物名稱生育階段測定年份平均日需水量（mm）最大日需水量（mm）需水量平均值需水量平均值c4作物玉米抽雄期19824.45.18.18.3谷子灌漿期19655.78.5c3作物小麥灌漿期198210.711.214.917.4大豆開花期196411.21

13、4.6棉花結(jié)鈴期198311.722.6作物需水有如下規(guī)律：（1）不同作物的需水量有很大的差異，如就小麥、玉米和水稻而言，水稻的需水量最大，其次是小麥，玉米的需水量最小。（2）每種作物都有需水高峰期，一般處于作物生長旺盛階段。如冬小麥有兩個(gè)需水高峰期，第一個(gè)高峰期在分蘗期，第二個(gè)高峰期在開花至乳熟期；大豆的需水高峰期在開花結(jié)莢期；谷子的需水高峰期為開花-乳熟期；玉米為抽雄-乳熟期。（3）作物任何時(shí)期缺水，都會對其生長發(fā)育產(chǎn)生影響，作物在不同生育時(shí)期對缺水的敏感程度不同。通常把作物整個(gè)生育期中對缺水最敏感、缺水對產(chǎn)量影響最大的生育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，但

14、大多數(shù)出現(xiàn)在從營養(yǎng)生長向生殖生長的過渡階段，例如小麥在拔節(jié)抽穗期，棉花在開花結(jié)鈴期，玉米在抽雄至乳熟期，水稻為孕穗至揚(yáng)花期等。（二）氣象因素氣象因素是影響作物需水量的主要因素，它不僅影響蒸騰速率，也直接影響作物生長發(fā)育。氣象因素對作物需水量的影響，往往是幾個(gè)因素同時(shí)作用，因此各個(gè)因素的作用，很難一一分開。表2-2說明，當(dāng)氣溫高，日照時(shí)數(shù)多，相對濕度小時(shí)，需水量會增加。表2-2 冬小麥生長期的氣象要素與需水量年 份降水量零度以上積溫（）相對濕度（%）日照時(shí)數(shù)土壤水分（）蒸發(fā)量（mm）需水量（mm）19731974102.82183.558.61634.617.225.71069.1392.711

15、9741975179.42148.766.81434.018.536.0894.8295.95（三）土壤因素影響作物需水量的土壤因素有土壤質(zhì)地、顏色、含水量、有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分狀況等。砂土持水力弱，蒸發(fā)較快，因此，在砂土、砂壤土上的作物需水量就大。就土壤顏色而言，黑褐色的吸熱較多其蒸發(fā)就大，而顏色較淺的黃白色反射較強(qiáng)，相對蒸發(fā)較少。當(dāng)土壤水分多時(shí)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，作物需水量則大；相反，土壤含水量較低時(shí)，作物需水量較少。（四）農(nóng)業(yè)技術(shù)農(nóng)業(yè)技術(shù)農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)的高低直接影響水量消耗的速度。粗放的農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)，可導(dǎo)致土壤水分無效消耗。灌水后適時(shí)耕耙保墑中耕松土，使土壤表面有一個(gè)疏松層，就可以減少水量消耗。密植，

16、相對來說需水量會低些；兩種作物間作，也可相互影響彼此的需水量。2.1.3作物需水量的計(jì)算方法影響作物需水量的因素有氣象條件（溫度、日照、濕度、風(fēng)速）、土壤水分狀況、作物種類及其生長發(fā)育階段、土壤肥力、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、灌溉排水措施等。這些因素對需水量的影響是相互聯(lián)系的，也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，目前尚不能從理論上精確確定各因素對需水量的影響程度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一方面是通過田間試驗(yàn)的方法直接測定作物需水量；另一方面常采用某些計(jì)算方法確定作物需水量?，F(xiàn)有計(jì)算作物需水量的方法，大致可歸納為兩類，一類是直接計(jì)算作物需水量，另一類是通過計(jì)算參照作物需水量來計(jì)算實(shí)際作物需水量。（一）直接計(jì)算需水量的方法該法是從影響作物

17、需水量的諸因素中，選擇幾個(gè)主要因素（例如水面蒸發(fā)、氣溫、日照、輻射等），再根據(jù)試驗(yàn)觀測資料分析這些主要因素與作物需水量之間存在的數(shù)量關(guān)系，最后歸納成某種形式的經(jīng)驗(yàn)公式。目前常見的這類經(jīng)驗(yàn)公式大致有以下幾種：1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法（簡稱“值法”或稱蒸發(fā)皿法）大量的灌溉試驗(yàn)資料表明，氣象因素是影響作物需水量的主要因素，而當(dāng)?shù)氐乃嬲舭l(fā)又是各種氣象因素綜合影響的結(jié)果。因騰發(fā)量與水面蒸發(fā)都是水汽擴(kuò)散，因此可以用水面蒸發(fā)這一參數(shù)估算作物需水量，其計(jì)算公式為：（式2-1）或 （式2-2）式中：某時(shí)段內(nèi)的作物需水量，以水層深度計(jì)，mm；與同時(shí)段的水面蒸發(fā)量，以水層深度計(jì)，mm；一般采用80cm口徑

18、蒸發(fā)皿的蒸發(fā)值，若用20cm口徑蒸發(fā)皿，則；各時(shí)段的需水系數(shù)，即同時(shí)期需水量與水面蒸發(fā)量之比值，一般由試驗(yàn)確定，水稻=0.91.3，旱作物=0.30.7；經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。由于“值法”只需要水面蒸發(fā)量資料，所以該法在我國水稻地區(qū)曾被廣泛采用。在水稻地區(qū)，氣象條件對及的影響相同，故應(yīng)用“值法”較為接近實(shí)際，也較為穩(wěn)定。對于水稻及土壤水分充足的旱作物，用此式計(jì)算，其誤差一般小于20%30%；對土壤含水率較低的旱作物和實(shí)施濕潤灌溉的水稻，因其騰發(fā)量還與土壤水分有密切關(guān)系，所以此法不太適宜。2、以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法（簡稱“值法”）作物產(chǎn)量是太陽能的累積與水、土、肥、熱、氣諸因素的協(xié)調(diào)及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施綜合作用

19、的結(jié)果。因此，在一定的氣象條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施條件下，作物田間需水量將隨產(chǎn)量的提 圖2-1 作物需水量與產(chǎn)量關(guān)系示意圖高而增加，如圖2-1所示，但是需水量的增加并不與產(chǎn)量成比例。由圖2-1看出，單位產(chǎn)量的需水量隨產(chǎn)量的增加而逐漸減小，說明當(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)改善作物生長所必需的其他條件。如農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、增加土壤肥力等。作物總需水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系可用下式表示，即：（式2-3）或 （式2-4）式中：作物全生育期內(nèi)總需水量，m3/畝；作物單位面積產(chǎn)量，kg/畝；以產(chǎn)量為指標(biāo)的需水系數(shù)，即單位產(chǎn)量的需水量，m3/kg；、經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和常數(shù)。式2-3中的、

20、值可通過試驗(yàn)確定。此法簡便，只要確定計(jì)劃產(chǎn)量后，便可算出需水量；同時(shí)，此法把需水量與產(chǎn)量相聯(lián)系，便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析。對于旱作物，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，誤差多在30%以下，宜采用。但對于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法推算的誤差較大。上述公式可估算全生育期作物需水量。在生產(chǎn)實(shí)踐中，過去常習(xí)慣采用需水模系數(shù)估算作物各生育階段的需水量，即根據(jù)已確定的全生育期作物需水量，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（式2-5）式中：某一生育階段作物需水量；需水模系數(shù)，即某一生育階段作物

21、需水量占全生育期作物需水量的百分?jǐn)?shù)，可以從試驗(yàn)資料中取得或運(yùn)用類似地區(qū)資料分析確定。按上述方法求得的各階段作物需水量在很大程度上取決于需水模系數(shù)的準(zhǔn)確程度。但由于影響需水模系數(shù)的因素較多，如作物品種、氣象條件以及土、水、肥條件和生育階段劃分的不嚴(yán)格等，使同一生育階段在不同年份內(nèi)同品種作物的需水模系數(shù)并不穩(wěn)定，而不同品種的作物需水模系數(shù)則變幅更大。因而，大量分析計(jì)算結(jié)果表明，用此方法求各階段需水量的誤差常在±（100%200%），但是用該類方法計(jì)算全生育期總需水量仍有參考作用。（二）通過計(jì)算參照作物需水量來計(jì)算實(shí)際作物需水量的方法近代需水量的理論研究表明，作物騰發(fā)耗水是土壤-植物-大氣

22、系統(tǒng)的連續(xù)傳輸過程，大氣、土壤、作物三個(gè)組成部分中的任何一部分的有關(guān)因素都影響需水量的大小。根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果，在土壤水分充足的條件下，大氣因素是影響需水量的主要因素，其余因素對需水量的影響不顯著；在土壤水分不足的條件下，大氣因素和其余因素對需水量都有重要影響。目前，作物需水量的計(jì)算方法是通過計(jì)算參照作物的需水量來計(jì)算實(shí)際需水量。有了參照作物需水量，然后再根據(jù)作物系數(shù)對進(jìn)行修正，得到某種作物的實(shí)際需水量。在水分虧缺時(shí)，再用進(jìn)行修正，即可求出某種作物在水分虧缺時(shí)的實(shí)際需水量。所謂參照作物需水量（reference crop evapotranspiration）是指高度一致、生長旺盛、地面完

23、全覆蓋、土壤水分充足的綠草地（8-15cm高）的蒸發(fā)蒸騰量，一般是指在這種條件下的苜蓿草的需水量，因?yàn)檫@種參照作物需水量主要受氣象條件的影響，所以都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件分階段計(jì)算的。1、參照作物需水量的計(jì)算計(jì)算參照作物需水量的方法很多，大致可歸納為經(jīng)驗(yàn)公式法、水氣擴(kuò)散法、能量平衡法等。其中以能量平衡原理比較成熟、完整。其基本思想是：將作物騰發(fā)看做能量消耗的過程，通過平衡計(jì)算求出騰發(fā)所消耗的能量，然后再將能量折算為水量，即作物需水量。根據(jù)能量平衡原理以及水汽擴(kuò)散等理論，英國的彭曼（pen-man）提出了可以利用普通的氣象資料計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的公式。后經(jīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織修正，正式向各國推薦。其

24、基本形式如下：（式2-6）式中：參考作物需水量，mm/d；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的溫度函數(shù)，其中為平均氣溫時(shí)飽和水汽壓隨溫度之變率，即（其中為飽和水汽壓，為平均氣溫）；為濕度計(jì)常數(shù)，；海拔高度影響溫度函數(shù)的改正系數(shù)，其中為海平面的平均氣壓，=1013.25hpa；太陽凈輻射，以蒸發(fā)的水層深度計(jì)，mm/d，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，從有關(guān)表格中查得或用輻射平衡表直接測取；干燥力，mm/d，=0.26（1+0.54）（），其中為當(dāng)?shù)氐膶?shí)際水汽壓，為離地面2m高處的風(fēng)速，m/s。2、實(shí)際需水量的計(jì)算已知參照作物需水量后，在充分供水條件下，采用作物系數(shù)對進(jìn)行修正，即得作物實(shí)際需水量，即：（式2-7）式中的與應(yīng)取相同單位

25、。作物系數(shù)是指某一階段的作物需水量與相應(yīng)階段內(nèi)的參考作物蒸發(fā)蒸騰量的比值，它反映了作物本身的生物學(xué)特性、產(chǎn)量水平、土壤耕作條件等對作物需水量的影口向。根據(jù)各地的試驗(yàn)，作物系數(shù)不僅隨作物而變化，更主要的是隨作物的生育階段而異，生育初期和末期的較小，而中期的較大。表2-3列出大田作物和蔬菜在中期、后期的值；表2-4為主要作物各生育階段的作物系數(shù)值。表2-5列出了山西冬小麥作物系數(shù)值；表2-6為湖北省中稻作物系數(shù)值。表2-3 大田作物和蔬菜在中期、后期的值作物生育階段氣象條件最低相對濕度>70%最低相對濕度<20%風(fēng)速05m/s風(fēng)速58 m/s風(fēng)速05 m/s風(fēng)速58 m/s玉米中期1.

26、051.101.151.20后期0.550.550.600.60棉花中期1.051.101.151.20后期0.650.650.650.70花生中期1.051.101.151.20后期0.550.550.600.60薯類中期1.051.101.151.20后期0.70.70.750.75大豆中期1.051.101.151.20后期0.450.450.450.45小麥中期1.051.101.151.20后期0.250.250.200.20十字花科植物中期0.951.101.051.10后期0.800.850.900.95黃瓜中期0.900.900.951.00后期0.700.700.750.80

27、表2-4 主要作物各生育階段的作物系數(shù)值作 物初期階段前期階段中期階段后期階段收獲期全生育期小 麥0.3-0.40.7-0.81.05-1.200.65-0.750.20-0.250.80-0.90玉 米0.3-0.50.7-0.851.05-1.200.8-0.950.55-0.60.75-0.90棉 花0.4-0.50.7-0.81.05-1.250.8-0.90.65-0.700.80-0.90高 粱0.3-0.40.7-0.751.0-1.150.75-0.80.5-0.550.75-0.85大 豆0.3-0.40.7-0.81.0-1.150.7-0.80.4-0.50.75-0.9

28、花 生0.4-0.50.7-0.80.95-1.100.75-0.850.55-0.600.75-0.80向日葵0.3-0.40.7-0.81.05-1.20.7-0.80.35-0.450.75-0.85馬鈴薯0.3-0.50.7-0.81.05-1.20.85-0.950.70-0.750.75-0.90注：表中第一個(gè)數(shù)字表示在高濕（最小相對濕度>70%）和弱風(fēng)（風(fēng)速< 5m·s-1）條件下。第二個(gè)數(shù)字表示低濕（最低相對濕度<20%）和大風(fēng)（風(fēng)速>5 m·s-1）條件下。2-5 山西省冬小麥作物系數(shù)值生育階段播種一越冬越冬一返青返青一拔節(jié)拔節(jié)一抽

29、穗抽穗一灌漿灌漿一收割全生育期0.860.480.821.001.160.870.87表2-6 湖北省中稻作物系數(shù)值月 份567891.031.351.501.400.94近些年來，我國在計(jì)算作物需水量和繪制作物需水量等值線圖時(shí)多采用上述公式。在灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范中也推薦采用這一公式。由于該公式計(jì)算復(fù)雜，一般都用計(jì)算機(jī)完成。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可從已鑒定過的作物需水量等值線圖中確定。3、作物需水量等值線圖任何物理量，只要它在空間呈連續(xù)變化，又不因入為措施導(dǎo)致迅速、大幅度變動，即可用等值線圖來表示其空間分布規(guī)律。影響作物需水量的主要因素為氣象因素和非氣象因素，氣象因素是在空間呈連續(xù)變化的物理量；非

30、氣象因素主要是指土壤水分條件、產(chǎn)量水平等，若把非氣象因素維持在一定水平，這樣便可以用等值線圖來表示作物需水量空間變化規(guī)律。根據(jù)作物需水量的定義，非氣象因素實(shí)際上已限定在同一水平，這就是作物要生長在適宜的水分條件下；而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)（潛在產(chǎn)量）時(shí)的需水量。對土壤水分條件與產(chǎn)量水平全國協(xié)作組已做了統(tǒng)一規(guī)定，按照統(tǒng)一的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，這樣就在全國范圍內(nèi)取得了同一非氣象因素水平下的需水量值。全國主要作物需水量等值線圖，是采用作物系數(shù)法計(jì)算每一個(gè)縣的作物需水量值，按照式2-6用統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算并繪制的。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可直接查用已鑒定的作物需水量等值線圖。對北方干旱缺水地區(qū)來說，灌溉水源滿足不了作物

31、全生育期實(shí)行充分灌溉的要求，作物全生育期內(nèi)有些階段的土壤含水率低于適宜水分下限，在此條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量低于充分供水下的作物需水量，土壤水分虧缺愈嚴(yán)重，這種降低愈顯著。在缺水條件下常采用土壤水分修正系數(shù)法確定作物蒸發(fā)蒸騰量。即（式2-8）式中：缺水條件下作物的實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量；意義同前；土壤水分修正系數(shù)，其物理意義是指缺水條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量與充分供水條件下的蒸發(fā)蒸騰量的比值，與土壤含水率有關(guān)?？捎孟率接?jì)算（式2-9）式中：凋萎系數(shù)（占干土重的%計(jì)）；土壤的臨界含水率（即毛管斷裂含水率）（占干土重的%計(jì)）；計(jì)算時(shí)段內(nèi)平均土壤含水率（占干土重的%計(jì)）；、由實(shí)測資料分析確定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，隨作物生育

32、階段和土壤條件而變化?？到B忠把冬小麥生育期劃分為出苗-越冬前、越冬-返青、返青后-抽穗開花、灌漿-成熟四個(gè)階段，把春小麥分為出苗-分蘗、分蘗后-拔節(jié)孕穗、抽穗開花-灌漿、乳熟-成熟四個(gè)階段。然后分階段求出了四個(gè)站的、值如表2-7所示。表2-7 土壤水分修正系數(shù)冪函數(shù)公式中的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值作物種類站名參數(shù)生育階段冬小麥西北農(nóng)大1.0030.9510.9660.9780.7811.5130.3510.958山西臨汾0.9570.9360.9770.9900.6691.1610.8920.696春小麥甘肅武威1.0081.0820.9860.9740.6950.6420.7890.682陜西榆林0.99

33、20.9861.0280.9640.7410.7070.7360.6632.2作物灌溉制度2.2.1灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法（一）灌溉制度的內(nèi)涵灌溉制度是指某作物在一定的氣候、土壤等自然條件和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，為了獲得較高而穩(wěn)定的產(chǎn)量及節(jié)約用水，所制定的一整套農(nóng)田灌溉的制度，包括灌水定額、灌溉定額、灌水時(shí)間及灌水次數(shù)這四項(xiàng)內(nèi)容。灌水定額是指一次灌水單位灌溉面積上的灌水量，灌溉定額是指播種前和全生育期內(nèi)單位面積上的總灌水量，即各次灌水定額之和。灌水定額和灌溉定額的單位常以m3·hm-2或mm表示，它是灌區(qū)規(guī)劃及管理的重要依據(jù)。農(nóng)作物在整個(gè)生育期中實(shí)施灌溉的次數(shù)即為灌水次數(shù)。灌水時(shí)間

34、以年、月、日表示。制訂灌溉制度的主要依據(jù)之一是降雨量和降雨量在年內(nèi)、年際的分配，所以同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度，另一個(gè)基本依據(jù)是作物需水量。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。而且灌溉制度是在尚未建成灌區(qū)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段或在已成灌區(qū)的管理工作的灌水季節(jié)之前加以確定的；因此，總帶有些估計(jì)特征，在以后的執(zhí)行過程中很可能要依“看天”（氣候條件）、“看地”（農(nóng)田水分狀況）、“看莊稼”（作物生長狀況和需水特征）的原則進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。因此必須以作物需水?guī)律和氣象條件（特別是降水）為主要依據(jù)，從當(dāng)?shù)鼐唧w條件、多年氣象資料出發(fā)，針對不同水文年份，即按作物生育期降雨頻率，擬

35、定濕潤年（頻率為25%）、一般年（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。一般在灌溉工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)中多采用干旱年的灌溉制度作為標(biāo)準(zhǔn)，但在灌溉管理工作中則應(yīng)根據(jù)中、長期氣象預(yù)報(bào)選用相應(yīng)的灌溉制度。灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設(shè)的基礎(chǔ)；是已成灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計(jì)劃、合理用水的重要依據(jù)；也關(guān)系到灌區(qū)內(nèi)土壤肥力狀況和作物產(chǎn)量、品質(zhì)的提高；以及灌區(qū)水土資源的充分利用與灌溉工程設(shè)施效益的發(fā)揮。灌溉的目的，就是要使一定水資源產(chǎn)生出最佳的經(jīng)濟(jì)效益。就灌溉的經(jīng)濟(jì)效益而言，它受兩方面的條件約束，即水資源與土地。當(dāng)土地條件成為主要限制因素時(shí)，應(yīng)考慮怎樣進(jìn)行灌溉才能使單位面積上

36、的產(chǎn)量最佳且品質(zhì)也好；當(dāng)水資源為主要約束條件時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)減少灌溉定額，使有限的水灌溉更多的農(nóng)田，使單位灌溉用水量的增產(chǎn)幅度最大。前者為充分供水條件下的灌溉制度，這也是時(shí)至今日普遍采用的灌溉制度；后者正是我們目前需要研究的節(jié)水型灌溉制度，尤其是水資源狀況日愈緊張的今天，研究節(jié)水型灌溉制度更有實(shí)際意義。無論是充分供水型的還是節(jié)水型的灌溉制度，其核心問題是確定灌溉定額及其在作物生長期時(shí)程上的分配。一個(gè)好的灌溉制度應(yīng)當(dāng)是省水和經(jīng)濟(jì)效益高的。（二）制定灌溉制度的方法常采用以下四種方法來確定灌溉制度：1、總結(jié)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過多年的實(shí)踐、摸索，各地群眾都積累了不少確定灌溉制度的方法。如我國北方農(nóng)民把土

37、壤水分狀況稱為墑情，將土壤墑情分為：汪水、黑墑、黃墑、潮干土和干土等幾類，常在耕種前或作物生長期間進(jìn)行驗(yàn)墑，即根據(jù)土壤濕潤程度、土色深淺和揉捏成形等來判斷土壤的含水量及其有效性，以確定灌水時(shí)間和灌溉水量。這些經(jīng)驗(yàn)與方法應(yīng)成為制定灌溉制度最寶貴的資料。2、根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度為了實(shí)施科學(xué)灌溉，我國許多灌區(qū)設(shè)置了灌溉試驗(yàn)站，試驗(yàn)項(xiàng)目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技術(shù)和灌溉效益等。試驗(yàn)站積累的試驗(yàn)資料，是制定灌溉制度的主要依據(jù)。但是，在選用試驗(yàn)資料時(shí)，必須注意原試驗(yàn)的條件（如氣象條件、水文年度、產(chǎn)量水平、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、土壤條件等）與需要確定灌溉制度地區(qū)條件的相似性，在認(rèn)真分析研究對比的基

38、礎(chǔ)上，確定灌溉制度，不能生搬硬套。3、根據(jù)作物的生理指標(biāo)制定灌溉制度作物對水分的生理反應(yīng)可從多方面反映出來，利用作物各種水分生理特征和變化規(guī)律作為灌溉的指標(biāo)，能更合理的保證作物的正常生長發(fā)育和它對水分的需要。目前可用于確定灌水時(shí)間的生理指標(biāo)：冠層-空氣溫度差、細(xì)胞液濃度、葉組織水勢和氣孔開張度等。當(dāng)然，有關(guān)作物對土壤水分相應(yīng)的生理指標(biāo)特征與變化規(guī)律仍處于積極的探索之中，將來這部分研究成果將會對灌溉制度的合理制定提供更為可靠的科學(xué)依據(jù)。4、按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度這是目前生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用較為普遍的方法，有一定的理論依據(jù)，比較完善，但必須根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件，參考群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)和田間試驗(yàn)資料

39、，這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。2.2.2充分灌溉條件下旱作物的灌溉制度圖2-2 土壤計(jì)劃濕潤層水量平衡示意圖充分灌溉條件下的灌溉制度，是指灌溉供水能夠充分滿足作物各生育階段的需水量要求而制定的灌溉制度。長期以來，入們都是按充分灌溉條件下的灌溉制度來規(guī)劃、設(shè)計(jì)灌溉工程的。當(dāng)灌溉水源充足時(shí)，也按照這種灌溉制度來進(jìn)行灌水。因此，研究制定充分灌溉條件下的灌溉制度有重要意義。下面就簡要介紹一下應(yīng)用水量平衡原理確定旱作物的灌溉制度的方法。（一）水量平衡法基本原理水量平衡法以作物各生育期內(nèi)土壤水分變化為依據(jù)，從對作物充分供水的觀點(diǎn)出發(fā)，一般要求在作物各生育期內(nèi)，計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤含水率（水稻

40、為計(jì)劃水層深度）維持在作物適宜含水量的上限和下限之間，若土壤含水量降至下限時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行灌水，以保證作物充分供水。就旱作物的整個(gè)生育期而言，任一時(shí)段中，任一時(shí)段計(jì)劃濕潤層中含水量的變化，取決于需水量和來水量的多少，其來去水量見圖2-2。土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的水量平衡可表示為：（式2-10）或： （式2-11）式中：，分別為時(shí)段始、末單位面積計(jì)劃濕潤層的土體儲水量（mm）；，分別為時(shí)段始、末單位面積計(jì)劃濕潤層的平均含水率（cm3·cm-3）；計(jì)劃濕潤層深度（mm）；由于計(jì)劃濕潤層深度增加而在單位面積上增加的水量（mm），如時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤層變化則無此項(xiàng)，一般取時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤層深度一致，即=0；

41、時(shí)段內(nèi)單位面積上入滲的有效降水量（mm）；時(shí)段內(nèi)單位面積上平均降水的入滲強(qiáng)度（mm·d-1）；時(shí)段內(nèi)單位面積上地下水（或下部土層）對計(jì)劃濕潤層土壤的補(bǔ)給量（mm）；時(shí)段內(nèi)單位面積上地下水（或下部土層）對計(jì)劃濕潤層土壤的平均補(bǔ)給強(qiáng)度（mm·d-1）；時(shí)段內(nèi)單位面積上的灌水量（mm；m3·hm-2）；時(shí)段內(nèi)的平均灌水強(qiáng)度（mm·d-1）；時(shí)段內(nèi)的作物需水量（mm；m3·hm-2）；時(shí)段內(nèi)作物的平均蒸散強(qiáng)度（mm·d-1）。為了滿足作物正常生長的要求，任一時(shí)段內(nèi)土壤計(jì)劃濕潤層的土壤含水率（或儲水量）必須經(jīng)常保持在一定的適宜范圍內(nèi)，即通常要求

42、不少于作物允許的最小允許含水率（或最小允許儲水量）和不大于作物允許含水量（或最大儲水量）。但計(jì)劃濕潤層的平均土壤含水量（或儲水量）降低到或接近于最小允許值（或）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。例如某時(shí)段內(nèi)沒有降雨，顯然這一時(shí)段的水量平衡方程可寫為：（式2-12）圖2-3 土壤計(jì)劃濕潤層（）內(nèi)儲水量變化式中：土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)允許最小儲水量；其余符號意義同前。如圖2-3所示，設(shè)時(shí)段初土壤儲水量為，則由式2-12可推算出開始進(jìn)行灌水時(shí)間間距為：（式2-13）而這一時(shí)段末的灌水定額為：（式2-14）式中：灌水定額，m3/畝；該時(shí)段內(nèi)土壤計(jì)劃濕潤層的深度，m；、該時(shí)段內(nèi)允許的土壤最

43、大含水率和最小含水率（以干土重的%計(jì)）；、計(jì)劃濕潤層土壤的干密度和水密度，kg·m-3。同理，可以求出其它時(shí)段在不同情況下的灌水時(shí)距與灌水定額，從而確定出作物全生育期內(nèi)的灌溉制度。（二）水量平衡法參數(shù)的確定擬定的灌溉制度是否合理，關(guān)鍵在于方程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如土壤計(jì)劃濕潤層深度、作物允許的土壤含水量變化范圍以及有效降雨量等選用是否合理。因此在擬定灌溉制度的過程中，水量平衡方程中各參數(shù)的準(zhǔn)確確定是重要的。1、有效降水量有效降雨量系指天然降雨量扣除地面徑流和深層滲漏量后，蓄存在土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)可供作物利用的雨量。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般用降雨入滲系數(shù)來表示（式2-15）式中：降雨入滲系數(shù)，其值與一

44、次降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨延續(xù)時(shí)間、土壤性質(zhì)、地面覆蓋及地形等因素有關(guān)。般認(rèn)為一次降雨量小于5mm時(shí)，為0；當(dāng)一次降雨量在550mm時(shí)，約為1.00.8；當(dāng)次降雨量大于50mm時(shí)，=0.700.80。2、土壤計(jì)劃濕潤層深度土壤計(jì)劃濕潤層深度系指在對旱作物進(jìn)行灌溉時(shí)，計(jì)劃調(diào)節(jié)控制土壤水分狀況的土層深度。它取決于旱作物主要根系活動層深度，隨作物的生長發(fā)育而逐步加深。在作物生長初期，根系雖然很淺，但為了維持土壤微生物活動，并為以后根系生長創(chuàng)造條件，需要在一定土層深度內(nèi)保持適當(dāng)?shù)暮?，一般采?040cm；隨著作物的成長和根系的發(fā)育，需水量增多，計(jì)劃濕潤層也應(yīng)逐漸增加，至生長末期，由于作物根系停止發(fā)育，需水量減少，計(jì)劃濕潤層深度不宜繼續(xù)加大，一般不超過0.81.0m。在地下水位較高的鹽堿化地區(qū)，計(jì)劃濕潤層深度不宜大于0.6m。根據(jù)試驗(yàn)資料，列出幾種作物不同生育階段的計(jì)劃濕潤層深度，如表2-8所示。表2-8 冬小麥、棉花、玉米各生育期較為典型的計(jì)劃濕潤層深度冬小麥生育期幼苗期分蘗期拔節(jié)期抽穗期灌漿期計(jì)劃濕潤層深度0.3-0.4m0.4-0.5m0.5-0.6m0.6-0.8m0.8-1.0m棉花生育期幼苗期現(xiàn)蕾期開花結(jié)鈴期吐絮期計(jì)劃濕潤層深度0.3-0.4m0.4-0.6m0.6-0.8m0.6-0.8m玉米生育期幼苗期拔節(jié)期孕穗期抽穗期灌漿期計(jì)