第二章-作物需水量和灌溉用水量

1、作物根系吸水，也稱植株蒸騰作物根系吸水，也稱植株蒸騰植株間水分蒸發(fā)，也稱棵間蒸發(fā)植株間水分蒸發(fā)，也稱棵間蒸發(fā)滲漏滲漏深層滲漏：旱作物深層滲漏：旱作物田間滲漏：水稻田間滲漏：水稻 農田水分消耗農田水分消耗根系根系吸水吸水植物體植物體輸水輸水植物體植物體蒸騰蒸騰蒸騰蒸騰蒸發(fā)蒸發(fā)1、作物需水量、作物需水量v 在實際中由于組成植株體的水分只占總需水量中在實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很微小的一部分(一般小于一般小于1%)，而且這一小部分的，而且這一小部分的影響因素較復雜，難于準確計算，故人們均將此部影響因素較復雜，難于準確計算，故人們均將此部分忽略不計，分忽略不計，即認為作物需

2、水量就等于植株蒸騰量即認為作物需水量就等于植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量之和，即所謂的和棵間蒸發(fā)量之和，即所謂的“蒸發(fā)蒸騰量蒸發(fā)蒸騰量” 。 作物需水量作物需水量 = 植株蒸騰植株蒸騰 + 株間蒸發(fā)株間蒸發(fā)=騰發(fā)量騰發(fā)量v 需水量需水量是一個是一個理論值理論值，又稱為潛在蒸散量（或潛在，又稱為潛在蒸散量（或潛在騰發(fā)量），而騰發(fā)量），而耗水量耗水量是一個是一個實際值實際值，又稱實際蒸散量。，又稱實際蒸散量。需水量與耗水量的單位一樣，常以需水量與耗水量的單位一樣，常以 m3 畝畝-1 或或 mm 水水層表示。層表示。2、田間耗水量、田間耗水量稻田耗水量稻田耗水量=作物需水量作物需水量+ 田間滲漏田間滲漏旱

3、地耗水量旱地耗水量=作物需水量作物需水量3、作物需水量特點、作物需水量特點（1）同一作物不同生育階段對水分要求不同同一作物不同生育階段對水分要求不同E作物在不同生育時期對缺水的敏感程度不同，在作物作物在不同生育時期對缺水的敏感程度不同，在作物整個生育期中通常把對缺水最敏感、缺水對產量影響最整個生育期中通常把對缺水最敏感、缺水對產量影響最大的時期稱為大的時期稱為作物需水臨界期作物需水臨界期或或需水關鍵期需水關鍵期。各種作物各種作物需水臨界期不完全相同，需水臨界期不完全相同，在作物需水臨界期缺水，會在作物需水臨界期缺水，會對產量產生很大影響。對產量產生很大影響。E農農作物產量影響最大的時期作物產量

4、影響最大的時期分別為分別為:3、作物需水量特點、作物需水量特點（2 2）作物種類不同對水分要求不同作物種類不同對水分要求不同水稻：孕穗開花水稻：孕穗開花 棉花：開花結鈴期棉花：開花結鈴期小麥：拔節(jié)灌漿期小麥：拔節(jié)灌漿期 玉米：玉米：抽雄乳熟期抽雄乳熟期3、作物需水量特點、作物需水量特點（3）地區(qū)自然條件不同作物需水量不同地區(qū)自然條件不同作物需水量不同土壤：土壤含水率、土壤質地、地下水埋深土壤：土壤含水率、土壤質地、地下水埋深 氣象：蒸發(fā)、降雨氣象：蒸發(fā)、降雨（4）農業(yè)技術措施不同，作物需水情況不同農業(yè)技術措施不同，作物需水情況不同免耕免耕 秸稈或薄膜覆蓋秸稈或薄膜覆蓋 深翻深松深翻深松自然因素

5、：氣象條件、土壤特征、作物性狀等自然因素：氣象條件、土壤特征、作物性狀等人為因素：農田灌排措施、農業(yè)耕作措施等人為因素：農田灌排措施、農業(yè)耕作措施等（1 1）氣象氣象因素因素 氣象因素是影響作物需水量的主要因素，它不僅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，也直接影響作物的生長發(fā)育。影響蒸騰速率，也直接影響作物的生長發(fā)育。氣象因素對作物需水量的影響，往往是幾個因素氣象因素對作物需水量的影響，往往是幾個因素同時作用，很難將各個因素的影響一一分開。同時作用，很難將各個因素的影響一一分開。當氣溫高、日照時數(shù)多、相對濕度小時，需水量當氣溫高、日照時數(shù)多、相對濕度小時，需水量會增加。會增

6、加。4、影響作物需水量的因素：影響作物需水量的因素：（2）土壤特征土壤特征 土壤含水狀況、土壤質地、地下水埋深等。土壤含水狀況、土壤質地、地下水埋深等。4、影響作物需水量的因素：影響作物需水量的因素：（3）作物因素）作物因素 v 不同種類的作物需水量有很大的差異，如就小麥、不同種類的作物需水量有很大的差異，如就小麥、玉玉 米、水稻而言，水稻小麥玉米；米、水稻而言，水稻小麥玉米；v 不同品種的作物需水量有很大差異，如耐旱品種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；不同長勢的需水量??；不同生育階段需水量不同；不同長勢的作物需水量不同。作物需水量不同。（4）農業(yè)耕

7、作措施）農業(yè)耕作措施 灌水后適時耕耙保墑、中耕松土，將土壤表面灌水后適時耕耙保墑、中耕松土，將土壤表面 形成一個疏松層，這樣就可以減少水分的消耗。形成一個疏松層，這樣就可以減少水分的消耗。（5）農田灌溉排水措施農田灌溉排水措施n作物實際需水量計算作物實際需水量計算1000ppERppETan1、直接計算需水量的方法、直接計算需水量的方法（1）值法：以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水量計算法值法：以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水量計算法水面蒸發(fā)量與作物需水量之間存在一定程度的相關關水面蒸發(fā)量與作物需水量之間存在一定程度的相關關系，因此可用水面蒸發(fā)量這一參數(shù)來計算作物需水量：系，因此可用水面蒸發(fā)量這一參數(shù)來計算作物需水

8、量：0EETbEET0與與ET同時段的同時段的水面蒸發(fā)量水面蒸發(fā)量某時段內的作物需水量（某時段內的作物需水量（mm）1、直接計算需水量的方法、直接計算需水量的方法（1）值法：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，由實測資料確定，的比值，由實測資料確定，一般水稻田的一般水稻田的= 0.91.3，旱作的，旱作的= 0.30.7。 作物全生育期內各生長階段的作物全生育期內各生長階段的值是各不相同的，值是各不相同的，其最大值出現(xiàn)在作物生長旺期，而發(fā)芽出苗期則其最大值出現(xiàn)在作物生長旺期，而發(fā)芽出苗期則最小，所以在分階段計算作物需水量時，各階段最小，

9、所以在分階段計算作物需水量時，各階段應分別選取應分別選取不同的不同的值值。 一般水稻用一般水稻用 值法比旱作物用此法好。值法比旱作物用此法好。1、直接計算需水量的方法、直接計算需水量的方法 作物產量反映了水、土、肥、熱、氣、光等因作物產量反映了水、土、肥、熱、氣、光等因素的協(xié)調及農業(yè)措施的綜合作用。素的協(xié)調及農業(yè)措施的綜合作用。在一定條件下，在一定條件下，作物需水量將隨產量的提高而增加。但是需水量的作物需水量將隨產量的提高而增加。但是需水量的增加并不與產量成比例，增加并不與產量成比例， 單位產量的需水量隨產量的增單位產量的需水量隨產量的增加而逐漸減小，說明當作物產加而逐漸減小，說明當作物產量達

10、到一定水平后，要進一步量達到一定水平后，要進一步提高產量就不能僅靠增加水量，提高產量就不能僅靠增加水量，而必須同時改善作物生長所必而必須同時改善作物生長所必需的其它條件。需的其它條件。產量Y式中：式中：KK 、 n n、cc由實驗確定。由實驗確定。此法簡便，只要確定計劃產量后便可算出需水量；同時，此法簡便，只要確定計劃產量后便可算出需水量；同時，此法使需水量與產量相聯(lián)系，便于進行此法使需水量與產量相聯(lián)系，便于進行灌溉經濟分析灌溉經濟分析。cKYETn作物全生育期作物全生育期內總需水量（內總需水量（m3/畝）畝）需水系數(shù)需水系數(shù)作物單位面積作物單位面積產量（產量（kg/畝）畝）1、直接計算需水量

11、的方法、直接計算需水量的方法E對于旱作物，在土壤水分不足而影響高產的情況下，需水對于旱作物，在土壤水分不足而影響高產的情況下，需水量隨產量的提高而增大，用此法推算較可靠。量隨產量的提高而增大，用此法推算較可靠。但對于土壤水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，產分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產量與需水量關系不明確，用此法推算的誤差較大。量與需水量關系不明確，用此法推算的誤差較大。（3 3）階段作物需水量階段作物需水量：實踐中的模比系數(shù)法：先確定全生育期作物需水量，實踐中的模比系數(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

12、育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，以一定比例進行分配，即階段需水規(guī)律，以一定比例進行分配，即ETKETii1001某一生育階段的作物需水量某一生育階段的作物需水量模比系數(shù)模比系數(shù)日需水量日需水量：作物每日所需水量。：作物每日所需水量。作物的日需水量和作物的日需水量和模比系數(shù)模比系數(shù)，是制定灌溉制，是制定灌溉制度和合理用水的重要依據(jù)。度和合理用水的重要依據(jù)。1、直接計算需水量的方法、直接計算需水量的方法2、基于參照作物、基于參照作物需水量計算實際作物需水量需水量計算實際作物需水量計算參照作物需水量的方法有很多，最著名的、應用計算參照作物需水量的方法有很多，最著名的、應用

13、最廣泛的是最廣泛的是Penman公式公式1000ppERppETanKKc c ： 作物系數(shù)，與作物種類、品種、生育期、作物作物系數(shù)，與作物種類、品種、生育期、作物群體葉面積有關。實測結果表明，群體葉面積有關。實測結果表明，Kc Kc 在作物全生育在作物全生育期的變化規(guī)律是：前期和后期相對較小，生長盛期較期的變化規(guī)律是：前期和后期相對較小，生長盛期較大。大。實際作物的需水量與參考作物需水量兩者受氣象因素實際作物的需水量與參考作物需水量兩者受氣象因素的影響具有同步性的。因此，此時作物需水量可由參的影響具有同步性的。因此，此時作物需水量可由參照作物蒸發(fā)蒸騰量乘以作物系數(shù)得到。照作物蒸發(fā)蒸騰量乘以作

14、物系數(shù)得到。ET0 的計算只考慮了氣象因素對需水量的影響，實際作的計算只考慮了氣象因素對需水量的影響，實際作物需水量物需水量ET 還應考慮作物與土壤因素進行修正。還應考慮作物與土壤因素進行修正。0ETKETcv灌溉制度：灌溉制度：指特定作物在一定的氣候、土壤、供水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業(yè)技術措施下，為了獲得高產等自然條件和一定的農業(yè)技術措施下，為了獲得高產或高效，所制訂的向農田灌水的方案。包括作物播種或高效，所制訂的向農田灌水的方案。包括作物播種前前(或水稻栽秧前或水稻栽秧前)及全生育期內的及全生育期內的灌水次數(shù)灌水次數(shù)，每次灌，每次灌水的水的灌水日期灌水日期、

15、灌水定額灌水定額以及以及灌溉定額灌溉定額。v灌水定額：灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。指一次灌水單位面積上的灌水量。v灌溉定額：灌溉定額：指作物全生育期各次灌水定額之和。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灌水定額及灌溉定額常以m3/hm2或或mm表示。表示。v灌水次數(shù)：灌水次數(shù)：農作物在整個生育期中實施灌溉的次數(shù)。農作物在整個生育期中實施灌溉的次數(shù)。 灌水時間以作物生育期或年、月、日表示。灌水時間以作物生育期或年、月、日表示。 灌溉制度隨作物種類、品種和自然條件及農業(yè)技術灌溉制度隨作物種類、品種和自然條件及農業(yè)技術措施的不同而變化。措施的不同而變化。 由于擬建灌區(qū)

16、規(guī)劃設計或已建灌區(qū)管理工作的需要，由于擬建灌區(qū)規(guī)劃設計或已建灌區(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（預報）性質。估算（預報）性質。 因此，必須以作物需水規(guī)律和氣象條件（特別是降因此，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?shù)鼐唧w條件出發(fā)，針對不水）等作為主要依據(jù)，從當?shù)鼐唧w條件出發(fā)，針對不同水文年份，擬定同水文年份，擬定濕潤年（降雨量頻率為濕潤年（降雨量頻率為25%）、中中等年（頻率為等年（頻率為50%）和和中等干旱年（頻率為中等干旱年（頻率為75%）及及特旱年（頻率為特旱年（頻率為95%）四種

17、類型的灌溉制度。四種類型的灌溉制度。 也就是說也就是說同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度。度。一一般在灌溉工程規(guī)劃、設計中多采用般在灌溉工程規(guī)劃、設計中多采用中等干旱年中等干旱年的灌溉制度作為標準的灌溉制度作為標準。p 灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設計的基礎，是已建成灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設計的基礎，是已建成灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計劃，合理用水的重要依據(jù)。灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計劃，合理用水的重要依據(jù)。p 灌溉制度關系到灌區(qū)內作物產量（效益）和品質灌溉制度關系到灌區(qū)內作物產量（效益）和品質的提高，及灌區(qū)水土資源的充分利用和灌溉工程設的提高，及灌區(qū)水土資源的充分利用和灌

18、溉工程設施效益的發(fā)揮。施效益的發(fā)揮。 一、一、充分灌溉條件下的灌溉制度充分灌溉條件下的灌溉制度在灌區(qū)規(guī)劃、設計或管理中，常采用以下幾種方法來在灌區(qū)規(guī)劃、設計或管理中，常采用以下幾種方法來確定灌溉制度。確定灌溉制度。 1）根據(jù)群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度根據(jù)群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度 經過多年的實踐、摸索，各地群眾都積累了不少經過多年的實踐、摸索，各地群眾都積累了不少確定灌溉制度的經驗與方法。這些經驗是制定灌溉制確定灌溉制度的經驗與方法。這些經驗是制定灌溉制度的重要依據(jù)，應成為制定灌溉制度最寶貴的資料。度的重要依據(jù)，應成為制定灌溉制度最寶貴的資料。灌溉制度調查應根據(jù)設計要求的水文年份，

19、仔細調查灌溉制度調查應根據(jù)設計要求的水文年份，仔細調查這些年份不同生育期的作物田間耗水強度這些年份不同生育期的作物田間耗水強度mm/d及灌及灌水次數(shù)、灌水時間、灌水定額及灌溉定額，并由此確水次數(shù)、灌水時間、灌水定額及灌溉定額，并由此確定這些年份的灌溉制度。定這些年份的灌溉制度。1、制定灌溉制度的方法制定灌溉制度的方法一、一、充分灌溉條件下的灌溉制度充分灌溉條件下的灌溉制度 1）根據(jù)群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度根據(jù)群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度我國北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度調查生育期灌溉制度 作 物 灌水次數(shù) 灌水定額(m3hm2) 灌溉定額(m3hm2) 備注 小麥 棉花 玉米 3

20、6 24 34 6001200 450600 600900 30004500 12002250 22503750 干旱年份 1、制定灌溉制度的方法制定灌溉制度的方法一、一、充分灌溉條件下的灌溉制度充分灌溉條件下的灌溉制度 2）根據(jù)灌溉試驗資料制定灌溉制度根據(jù)灌溉試驗資料制定灌溉制度 長期以來，我國各地的灌溉試驗站已進行了多長期以來，我國各地的灌溉試驗站已進行了多年灌溉試驗工作，積累了一大批相關的試驗觀測資年灌溉試驗工作，積累了一大批相關的試驗觀測資料，這些資料為制定灌溉制度提供了重要的依據(jù)。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制定灌溉制度的方法一、一、充分灌溉條

21、件下的灌溉制度充分灌溉條件下的灌溉制度1、制定灌溉制度的方法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水層變化（水田）水量平衡法以作物各生育期內水層變化（水田）或土壤水分變化（旱田）為依據(jù)，或土壤水分變化（旱田）為依據(jù)，從對作物充分供從對作物充分供水的觀點出發(fā)水的觀點出發(fā)，要求在作物各生育期內水層變化，要求在作物各生育期內水層變化（水田）或計劃濕潤層內的土壤含水量維持在作物（水田）或計劃濕潤層內的土壤含水量維持在作物適宜水層深度或土壤含水量的上限和下限之間，降適宜水層深度或土壤含水量的上限和下限之間，降至至下限時則應進行灌水

22、下限時則應進行灌水，以保證作物充分供水。，以保證作物充分供水。 應用時要參考、結合前幾種方法的結果，這樣應用時要參考、結合前幾種方法的結果，這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度 水稻本田的灌溉制度?？煞謩e針對水稻本田的灌溉制度?？煞謩e針對泡田期泡田期及及插秧以后插秧以后的的生育期進行設計。生育期進行設計。1 1）泡田期）泡田期 泡田期的灌溉用水量泡田期的灌溉用水量(泡田定額泡田定額)可用下式確定：可用下式確定：M1=0.667(h0+S1+e1t1-P1) 式中式中 M1泡田期灌溉用

23、水量，泡田期灌溉用水量，m3/畝；畝； h0插秧時田面所需的水層深度，插秧時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)；泡田期的日數(shù)； e1t1時期（泡田期）內水田田面平均蒸發(fā)強度，時期（泡田期）內水田田面平均蒸發(fā)強度，mm/d，可可用水面蒸發(fā)強度代替；用水面蒸發(fā)強度代替； P1t1時期內的降雨量，時期內的降雨量，mm。通常，泡田定額按照土壤、地勢、地下水埋深通常，泡田定額按照土壤、地勢、地下水埋深等類似田塊的實測資料決定，一般等類似田塊的實測資料決定，一般h0=3050cm條條件下

24、，泡田定額可采取以下數(shù)值：件下，泡田定額可采取以下數(shù)值： 粘土、壤土：粘土、壤土：5080m3/畝；畝； 中壤土、砂壤土：中壤土、砂壤土：80120m3/畝；畝； 輕砂壤土：輕砂壤土：100160m3/畝；畝；2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度1 1）泡田期）泡田期2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度2 2）生育期（水量平衡原理）生育期（水量平衡原理） 水量平衡方程：水量平衡方程： h1+P+m-s-c-E=h2 式中式中 h1時段初田面水層深度；時段初田面水層深度； P時段內降雨量；時段內降雨量； m時段內的灌水量；時段內的灌水量； s時段內滲漏量時段內滲漏量c時段內排水量；時段內排水量；E 蒸發(fā)

25、量；蒸發(fā)量； h2時段末田面水層深度；時段末田面水層深度；式中各數(shù)值均以式中各數(shù)值均以mm計。計。 2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度2 2）生育期（水量平衡原理）生育期（水量平衡原理）h1h2mscPE如圖所示：如圖所示：m為灌溉量，為灌溉量，P為降雨，為降雨，E為蒸發(fā)量，為蒸發(fā)量，c為排為排水量，水量，s為滲漏量，初始水層深為為滲漏量，初始水層深為h1。對任一時段：。對任一時段：h1+P+m-s-c-E=h2m=h2+s+c+E-h1-P如果時段初的農田水分處于適宜水層如果時段初的農田水分處于適宜水層(水田水田)上限上限(hmax)，經過一個時段的消耗，田面水層降到適宜經過一個時段的消耗，田

26、面水層降到適宜水層的下限水層的下限(hmin)，這時如果沒有降雨，則需進行這時如果沒有降雨，則需進行灌溉，灌水定額即為：灌溉，灌水定額即為：m= hmaxhmin 當確定了各階段適宜水層當確定了各階段適宜水層hmax 、 hmin 以及各階段需水強度，即可采用圖解法推求水以及各階段需水強度，即可采用圖解法推求水稻灌溉制度稻灌溉制度 3 3）圖解法推求作物灌溉制度）圖解法推求作物灌溉制度 2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度hminhmaxhpdmh121hdWCmPh時段初田面時段初田面水層深度水層深度時段內時段內降雨量降雨量時段內田時段內田間耗水量間耗水量時段內時段內灌水量灌水量時段內時段內排水

27、量排水量時段末田面時段末田面水層深度水層深度灌水定額灌水定額m=hmax-hminp2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度經計算，可求得灌水次數(shù)為經計算，可求得灌水次數(shù)為10次次，灌溉定額為，灌溉定額為340mm，即，即227立立方米方米/畝；若泡田定額為畝；若泡田定額為80立方米立方米/畝，則總灌溉定額為畝，則總灌溉定額為M=227+80=307m3/畝。由計算表可得到畝。由計算表可得到灌水時間灌水時間和和每次灌水量每次灌水量。由此得到灌溉制度的全部四個要素。由此得到灌溉制度的全部四個要素。2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度表表2-1 2-1 水稻各生育階段需水系數(shù)、適宜水層上下限水稻各生育階段需水

28、系數(shù)、適宜水層上下限及雨后允許最大蓄水深及雨后允許最大蓄水深表表2-2 2-2 設計年雙季晚稻生育期內的降雨量設計年雙季晚稻生育期內的降雨量HKETPMETMKPWWWTt00任一時間任一時間t時的時的土壤計劃濕潤層土壤計劃濕潤層內的儲水量內的儲水量時段初的土壤時段初的土壤計劃濕潤層計劃濕潤層內的儲水量內的儲水量計劃濕潤層增加而增加的水量計劃濕潤層增加而增加的水量時段內保存在時段內保存在土壤計劃濕潤層土壤計劃濕潤層內的有效降雨量內的有效降雨量時段內的時段內的地下水補給量地下水補給量時段內的時段內的灌溉水量灌溉水量時段內的時段內的作物需水量作物需水量1 1）根據(jù)水量平衡原理制定根據(jù)水量平衡原理制

29、定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度 為了滿足作物正常生長的要求，土壤計劃濕潤為了滿足作物正常生長的要求，土壤計劃濕潤層內的土壤含水量（或儲水量）必須經常保持在一層內的土壤含水量（或儲水量）必須經常保持在一定的范圍之內，即通常要求定的范圍之內，即通常要求不小于不小于最小允許含水量最小允許含水量min（或最小允許儲水量（或最小允許儲水量Wmin）和）和不大于不大于最大允許最大允許含水量含水量max（或最大允許儲水量（或最大允許儲水量Wmax）。）。當計劃濕潤層內的平均土壤含水量（或儲水量）降當計劃濕潤層內的平均土壤含水量（或儲水量）降低到或接近于最小允許值（低到或接近于最小允許值（min或或Wmin）

30、時，即需）時，即需進行灌溉，以補充土壤水分，維持作物的正常生長。進行灌溉，以補充土壤水分，維持作物的正常生長。1 1）根據(jù)水量平衡原理制定根據(jù)水量平衡原理制定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度1 1）根據(jù)水量平衡原理制定根據(jù)水量平衡原理制定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度例如某時段內沒有灌溉也沒有降雨，土壤計劃濕潤層也例如某時段內沒有灌溉也沒有降雨，土壤計劃濕潤層也無變化，隨著時間的推移，無變化，隨著時間的推移，土壤儲水量土壤儲水量將降至下限將降至下限，其，其水量平衡方程可寫為：水量平衡方程可寫為：ETKWW0min土壤計劃濕潤層土壤計劃濕潤層(H)內儲水量變化內儲水量變化1 1）根據(jù)水量平衡原理制定根

31、據(jù)水量平衡原理制定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度 判斷是否需要灌判斷是否需要灌時段末的灌水定額（時段末的灌水定額（m3畝）畝） 則為（注意單位換則為（注意單位換算算）:keWWtmin0)(667minmaxminmaxnHWWm)(667minmaxminmaxHWWmn 確定灌水時間確定灌水時間n 確定灌水量確定灌水量比較比較0 （ W0 ）與）與 min（Wmin）或旱作物的灌溉定額旱作物的灌溉定額)(667minmaxminmaxnHWWm)(667minmaxminmaxHWWm土壤計劃濕潤層土壤計劃濕潤層內允許最大儲水量內允許最大儲水量土壤計劃濕潤層土壤計劃濕潤層內允許最小儲水量內允

32、許最小儲水量土壤計劃土壤計劃濕潤層深度濕潤層深度計劃濕潤層內計劃濕潤層內土壤孔隙率土壤孔隙率（占土壤體積的（占土壤體積的%）允許的土壤允許的土壤最小含水率最小含水率（占土壤空隙（占土壤空隙體積的體積的%）允許的土壤允許的土壤最大含水率最大含水率（占土壤空隙（占土壤空隙體積的體積的%）計劃濕潤層內計劃濕潤層內土壤干容重土壤干容重計劃濕潤層深度（計劃濕潤層深度（H）a、土壤計劃濕潤層深度：土壤計劃濕潤層深度：實施灌水時計劃調節(jié)、控實施灌水時計劃調節(jié)、控制土壤水分狀況的土層深度。制土壤水分狀況的土層深度。v 一般可取為作物的主要根系活動層。一般可取為作物的主要根系活動層。 計劃濕潤層深度與計劃濕潤層

33、深度與作物種類、品種、生育階段、作物種類、品種、生育階段、土壤性質以及地下水埋深等因素有關土壤性質以及地下水埋深等因素有關。對某一特。對某一特定作物其深度隨作物的生長而增加，需根據(jù)當?shù)囟ㄗ魑锲渖疃入S作物的生長而增加，需根據(jù)當?shù)貙嶋H情況確定。實際情況確定。 2 2）旱作物灌溉制度的基本資料）旱作物灌溉制度的基本資料 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本資料作物灌溉制度的基本資料冬小麥、棉花、玉米各生育期較典型的計劃濕潤層深度冬小麥、棉花、玉米各生育期較典型的計劃濕潤層深度 生育期 幼苗期 分蘗期 拔節(jié)期 抽穗期 灌漿期 冬小麥 計劃濕潤層深度 0.30.4m 0.40.5 m 0.50.6m 0.6

34、0.8m 0.81.0 m 生育期 幼苗期 現(xiàn)蕾期 開花結鈴期 吐絮期 棉花 計劃濕潤層深度 0.30.4m 0.40.6m 0.60.8m 0.60.8m 生育期 幼苗期 拔節(jié)期 孕穗期 抽穗期 灌漿期 玉米 計劃濕潤層深度 0.30.4m 0.40.5m 0.50.6m 0.60.8m 0.8m 允許最大、最小含水率允許最大、最小含水率max、 minmax=fcminwpb、 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本資料作物灌溉制度的基本資料生育期 出苗期 分蘗期 越冬期 返青-拔節(jié)期 拔節(jié)期后 冬小麥 土壤適宜含水量 稍70% 稍70% 70%左右 6070% 7080% 生育期 播種期 苗期

35、 現(xiàn)蕾期 開花結鈴期 成熟期 棉花 土壤適宜含水量 70% 5570% 6070% 7080% 5570% 生育期 播種期 苗期 拔節(jié)孕穗期 抽穗開花期 灌漿成熟期 玉米 土壤適宜含水量 6080% 5560% 6070% 7075% 70%左右 冬小麥、棉花和玉米各生育階段要求的土壤適宜含水量冬小麥、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土壤適宜含水量介于max與與min之間，隨作物品種及其生育之間，隨作物品種及其生育階段、土壤性質等因素而變化。階段、土壤性質等因素而變化。降雨入滲量降雨入滲量P0c、PP0降雨入滲系數(shù)降雨入滲系數(shù)P5 =05P50 =0.8-1.0P5

36、0 =0.7-0.8 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本資料作物灌溉制度的基本資料有效降水：有效降水：能被田間作物有效利用的當?shù)亟邓?。能被田間作物有效利用的當?shù)亟邓?一般認為小于一般認為小于2mm2mm（亦有認為小于（亦有認為小于5mm5mm）的降水對作物無實）的降水對作物無實際意義，為際意義，為無效降水無效降水；降水過大將產生徑流和深層滲漏，此；降水過大將產生徑流和深層滲漏，此兩者也為無效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式計兩者也為無效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式計算：算：地下水補給量地下水補給量Kd、 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本資料作物灌溉制度的基本資料地下水補給量：地

37、下水補給量：地下水借毛細管作用上升至作物根系活動地下水借毛細管作用上升至作物根系活動層內而被作物利用的水量。層內而被作物利用的水量。p 其大小與地下水埋藏深度、土壤性質、作物種類、作物其大小與地下水埋藏深度、土壤性質、作物種類、作物需水強度、氣象條件、根系層土壤含水量等有關。需水強度、氣象條件、根系層土壤含水量等有關。地下水地下水位越接近根系活動層，毛管作用越強，地下水補給量也越位越接近根系活動層，毛管作用越強，地下水補給量也越多。多。p 一般要通過田間試驗來確定地下水對農田的補給強度。一般要通過田間試驗來確定地下水對農田的補給強度。地下水（或下部土層）對根系層的補給可在實測兩層間土地下水（或

38、下部土層）對根系層的補給可在實測兩層間土壤含水量（或基質勢）變化趨勢的基礎上，通過計算土壤壤含水量（或基質勢）變化趨勢的基礎上，通過計算土壤水分通量獲得水分通量獲得 。p通常通常取作物需水量的取作物需水量的15%-20%。計劃濕潤層增加而增加的水量計劃濕潤層增加而增加的水量WTe、H1H2nHHWT)(6671212)(667水HHWT2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本資料作物灌溉制度的基本資料作物生育期內計劃濕潤層的深度是不斷變化的。若計算作物生育期內計劃濕潤層的深度是不斷變化的。若計算時段內計劃濕潤層深度無變化，則時段內計劃濕潤層深度無變化，則WT 項可設定為零；若時項可設定為零；若時段內計

39、劃濕潤層變化較大，由于計劃濕潤層的增加，將增加段內計劃濕潤層變化較大，由于計劃濕潤層的增加，將增加部分有效水量，此時，部分有效水量，此時，WT可近似按下式計算：可近似按下式計算：nHM)(6670max1HM水)(6670max1播前灌水的目的在于保證作物種子發(fā)芽和出苗所必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水于土壤中以供作物生育后期須的土壤含水量或儲水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只進行一次。一般可按下式計之用。播前灌水往往只進行一次。一般可按下式計算：算：3 3）旱作物播前灌水定額旱作物播前灌水定額（M1)M1)的確定的確定 以棉花灌溉制度為例：以棉花

40、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，其步驟為：在采用水量平衡圖解分析法擬定灌溉制度時，其步驟為： 1)1)根據(jù)各旬的計劃濕潤層深度根據(jù)各旬的計劃濕潤層深度H 和作物所要求的計劃濕潤和作物所要求的計劃濕潤層內土壤含水量的上限和下限，求出層內土壤含水量的上限和下限，求出H 土層內允許儲水量上土層內允許儲水量上限限Wmax及下限及下限Wmin，繪于圖上。，繪于圖上。 2)2)繪制作物田間需水量繪制作物田間需水量( (ET) )累積曲線，由于計劃濕潤層加累積曲線，由于計劃濕潤層加大而獲得的水量大而獲得的水量( (WT）累積曲線、地下水補給量）累積曲線、地下水補給量( (K ) )累積

41、曲線累積曲線以及凈耗水量以及凈耗水量( (ETWTK) )曲線。曲線。 3)3)根據(jù)設計年雨量求出滲入土壤的降雨量根據(jù)設計年雨量求出滲入土壤的降雨量P0，逐時段繪，逐時段繪于圖上。于圖上。4 4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度中中下下上上中中下下上上中中下下中中下下上上下下上上中中下下4月月5月月上上中中9月月6月月7月月8月月吐絮吐絮出苗出苗幼苗幼苗結蕾結蕾結鈴結鈴01004003002004080120160200計劃濕潤土層含水量（計劃濕潤土層含水量（m3/畝）畝）需水量（需水量（m3/畝）畝）04080120160滲入土層降雨量（滲入土層降

42、雨量（m3/畝）畝）棉花灌溉制度設計圖棉花灌溉制度設計圖作物需水量累積曲線作物需水量累積曲線WT累積曲線累積曲線K值累積曲線值累積曲線ET-WT-K累積曲線累積曲線滲入土壤內的滲入土壤內的降雨量累積曲線降雨量累積曲線計劃濕潤土層計劃濕潤土層允許最大儲水量允許最大儲水量Wmax曲線曲線計劃濕潤土層計劃濕潤土層允許最小儲水量允許最小儲水量Wmin曲線曲線計劃濕潤土層計劃濕潤土層實際儲水量實際儲水量W曲線曲線灌水灌水深層滲漏深層滲漏4 4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度 4)4)自作物生長初期土壤計劃濕潤層儲水量自作物生長初期土壤計劃濕潤層儲水量W0,

43、,逐旬減去逐旬減去( (ET- -WT - -K) )值，即至值，即至A A點引直線平行于點引直線平行于( (ET-WT-K) )曲線，當曲線，當遇有降雨時再加上降雨入滲量遇有降雨時再加上降雨入滲量P0，即得計劃濕潤土層實際儲，即得計劃濕潤土層實際儲水量水量 ( (W) )曲線。曲線。 5)5)當當W曲線接近于曲線接近于Wmin時，即進行灌水。灌水時期除考慮時，即進行灌水。灌水時期除考慮水量盈虧的因素外，還應考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，水量盈虧的因素外，還應考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，與灌水相關的農業(yè)技術措施以及灌水和耕作的勞動組織等。與灌水相關的農業(yè)技術措施以及灌水和耕作的勞動組織等。灌

44、水定額的大小要適當，不應使灌水后土壤儲水量大于灌水定額的大小要適當，不應使灌水后土壤儲水量大于Wmax，也不宜給灌水技術的實施造成困難。灌水定額值也象降雨入也不宜給灌水技術的實施造成困難。灌水定額值也象降雨入滲量一樣加在滲量一樣加在W W曲線上。曲線上。4 4）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度 6) 6)如此繼續(xù)進行，即可得到全生育期的各次灌水定額、灌如此繼續(xù)進行，即可得到全生育期的各次灌水定額、灌水時間和灌水次數(shù)。水時間和灌水次數(shù)。 7) 7)生育期灌溉定額生育期灌溉定額M2=m，M為各次灌水定額。根據(jù)上為各次灌水定額。根據(jù)上述原理，也可列表計算，

45、計算時段采用一旬或五天。計算也述原理，也可列表計算，計算時段采用一旬或五天。計算也十分簡便。十分簡便。 把把播前灌水定額播前灌水定額加上加上生育期灌溉定額生育期灌溉定額，即得，即得旱作物的總灌旱作物的總灌溉定額溉定額M，即：，即：M M1+ M2 按水量平衡方法估按水量平衡方法估算算灌溉制度，如果作物耗水量和降雨量灌溉制度，如果作物耗水量和降雨量資料比較精確，其計算結果比較接近實際情況。對于比較大資料比較精確，其計算結果比較接近實際情況。對于比較大的灌區(qū)，由于自然地理條件差別較大，應分區(qū)制定灌溉制度，的灌區(qū)，由于自然地理條件差別較大，應分區(qū)制定灌溉制度，并與前面調查和試驗結果相互核對，以求比較

46、切合實際。并與前面調查和試驗結果相互核對，以求比較切合實際。作物需水量計算步驟：計算步驟：(1) 計算生育期內計算生育期內H深土壤含水量深土壤含水量W0，中允許儲，中允許儲水量上限水量上限Wmax及下限及下限Wmin ，作物需水量，作物需水量ET。(2) 計算計算由于計劃濕潤層增加而增加的水量由于計劃濕潤層增加而增加的水量(WT) (3) 地下水補給量地下水補給量(K) (4) 凈耗水量凈耗水量 (ET-WT-K)(5) 降雨入滲量降雨入滲量(P0) (6) 實際土壤儲水量（實際土壤儲水量（Wt）(7) Wmin WtWmax ，求求m值值二、非二、非充分灌溉條件下的灌溉制度充分灌溉條件下的灌

47、溉制度非充分灌溉不以追求傳統(tǒng)的單產最高為目標，而是求得非充分灌溉不以追求傳統(tǒng)的單產最高為目標，而是求得高效用水條件下的凈效益最大或費用目標最小。根據(jù)所高效用水條件下的凈效益最大或費用目標最小。根據(jù)所應用的農田類型和條件不同，在實際中有許多提法，如：應用的農田類型和條件不同，在實際中有許多提法，如：v 在水資源短缺的半干旱地區(qū)，為解決有限水量在作物在水資源短缺的半干旱地區(qū)，為解決有限水量在作物生育期的最優(yōu)分配問題，根據(jù)作物需水關鍵期進行有限生育期的最優(yōu)分配問題，根據(jù)作物需水關鍵期進行有限次數(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v 為追求農產

48、品質量或區(qū)域持續(xù)發(fā)展所提出的調虧灌溉為追求農產品質量或區(qū)域持續(xù)發(fā)展所提出的調虧灌溉 二、非二、非充分灌溉條件下的灌溉制度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非充分灌溉條件下的灌溉制度 效效益益費費用用投入水量投入水量水量效益水量效益關系曲線關系曲線水量費用水量費用關系曲線關系曲線損失損失效益效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量與效益、費用關系曲線灌溉水量與效益、費用關系曲線dmy如何使有限的水資源發(fā)揮最大的效益如何使有限的水資源發(fā)揮最大的效益供水量效益效益：不同的水量有不同效益：不同的水量有不同的產量和相應的毛收益，的產量和相應的毛收益，在供水不超過作物正常生在供水不超過作

49、物正常生長所需水量的前提下，毛長所需水量的前提下，毛效益隨水量的增加而增加效益隨水量的增加而增加成本：不同的水量有不成本：不同的水量有不同的成本，供水量越大，同的成本，供水量越大，成本越高成本越高在水資源有限的情況下，可控制單位面在水資源有限的情況下，可控制單位面積供水量，使單方水產生的凈效益最大積供水量，使單方水產生的凈效益最大充分灌溉時，盡管毛效益最大，但凈效充分灌溉時，盡管毛效益最大，但凈效益卻不一定最大，因此有時盡管水資源益卻不一定最大，因此有時盡管水資源充分，為獲取最大的凈效益，也實行非充分，為獲取最大的凈效益，也實行非充分灌溉充分灌溉如何在時間上和空間上合理分配有限的水如何在時間上

50、和空間上合理分配有限的水資源，其依據(jù)是作物水分生產函數(shù)資源，其依據(jù)是作物水分生產函數(shù)作物水分生產函數(shù)：指農業(yè)生產水平基本一致的作物水分生產函數(shù)：指農業(yè)生產水平基本一致的條件下，作物所條件下，作物所消耗的水資源量消耗的水資源量與與作物產量作物產量之間之間的函數(shù)關系。的函數(shù)關系。| 作物水分生產函數(shù)為灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計或某作物水分生產函數(shù)為灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設計或某地區(qū)進行節(jié)水灌溉制定優(yōu)化配水計劃提供基本依地區(qū)進行節(jié)水灌溉制定優(yōu)化配水計劃提供基本依據(jù)。據(jù)。| 作物水分生產函數(shù)的模式很多，主要有兩大類：作物水分生產函數(shù)的模式很多，主要有兩大類：一是一是作物產量作物產量與與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量全生育期總蒸

51、發(fā)蒸騰量的關系；的關系；二是二是作物產量作物產量與與各生育階段蒸發(fā)蒸騰量各生育階段蒸發(fā)蒸騰量的關系。的關系。 maymaETETKYY11mamaETETYYR.J.Hanks(1974)全生育期模型全生育期模型J.Doorenbos and A.H.Kasam(1975)作物實際產量作物實際產量作物最大產量作物最大產量全生育期全生育期實際騰發(fā)量實際騰發(fā)量全生育期全生育期潛在騰發(fā)量潛在騰發(fā)量inimiaimaETETYY)(1M.E.Jensen(1968)inibimamaETETaYY10011階段缺水模型階段缺水模型Minhas(1974)作物實際產量作物實際產量作物最大產量作物最大產量

52、第第i階段的階段的實際騰發(fā)量實際騰發(fā)量第第i階段的階段的潛在騰發(fā)量潛在騰發(fā)量第第i階段的階段的缺水敏感指數(shù)缺水敏感指數(shù)3、非充分灌溉制度非充分灌溉制度3、非充分灌溉制度非充分灌溉制度優(yōu)化灌溉制度的確定方法優(yōu)化灌溉制度的確定方法v 非充分灌溉條件下，作物的灌溉制度是對有限非充分灌溉條件下，作物的灌溉制度是對有限的可供水量在作物全生育期內進行灌水時間和灌的可供水量在作物全生育期內進行灌水時間和灌水定額的最優(yōu)分配。水定額的最優(yōu)分配。v 由于作物每一生育階段的灌水決策與時間有關，由于作物每一生育階段的灌水決策與時間有關，因此，這種最優(yōu)化過程是與作物生育階段密切相因此，這種最優(yōu)化過程是與作物生育階段密切

53、相關的多階段決策過程，常用的求解方法是動態(tài)規(guī)關的多階段決策過程，常用的求解方法是動態(tài)規(guī)劃法劃法.。 v 在灌溉工程的在灌溉工程的規(guī)劃設計規(guī)劃設計中，要進行來、用水中，要進行來、用水量的配合，以確定灌溉工程的類型、規(guī)模及灌量的配合，以確定灌溉工程的類型、規(guī)模及灌溉面積，確定渠道及渠系建筑物的尺寸；溉面積，確定渠道及渠系建筑物的尺寸；v 在灌溉在灌溉中，也需要進行來、用中，也需要進行來、用水量的配合，以便制定水庫的控制運行計劃、水量的配合，以便制定水庫的控制運行計劃、灌溉用水計劃等。灌溉用水計劃等。v都需要在制定灌溉制度的基礎上，計算灌溉都需要在制定灌溉制度的基礎上，計算灌溉用水量。用水量。灌溉用水量：灌溉用水量：指灌區(qū)灌溉面積上要求水源供給指灌區(qū)灌溉面積上要求水源供給 的總灌溉水量。的總灌溉水量。 其大小及其在