現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁，共33頁。作物需水量與灌溉(gungi)制度的確定第1頁/共33頁第二頁，共33頁。一、作物(zuw)需水量 作物需水量是農(nóng)業(yè)用水的主要組成部分，也是整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中消耗水分的最主要部分。因此，它是水資源開發(fā)利用時(shí)的必需資料，同時(shí)(tngsh)也是灌排工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的基本依據(jù)。（一）農(nóng)田水分(shufn)消耗途徑植株蒸騰棵間蒸發(fā)深層滲漏作物需水量第2頁/共33頁第三頁，共33頁。u植株(zhzh)蒸騰1.概念：2.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(kusn)到大氣中去的現(xiàn)象。2.作用：降低作物的體溫；增強(qiáng)作物根系從土壤中吸取水分和養(yǎng)分的能力；促

2、進(jìn)作物體內(nèi)(t ni)水分和無機(jī)鹽的運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)論：作物蒸騰是作物的正?；顒?dòng)，這部分水分消耗是必需的和有益的，對(duì)作物生長有重要意義。作物需水量第3頁/共33頁第四頁，共33頁。u棵間蒸發(fā)(zhngf)1.概念(ginin)：棵間蒸發(fā)是指植株間土壤或水面（水稻田）的水分蒸發(fā)。2.作用：棵間蒸發(fā)能增加近地面的空氣濕度，對(duì)作物的生長(shngzhng)環(huán)境產(chǎn)生有利影響。結(jié)論：大部分水分消耗與作物的生長發(fā)育沒有直接關(guān)系。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。作物需水量第4頁/共33頁第五頁，共33頁。u深層滲漏(shn lu)1.概念：2.深層滲漏是指旱田中由于降雨量或灌溉水量太

3、多，使土壤水分超過了田間持水率，向根系(gnx)活動(dòng)層以下的土層產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。3.深層滲漏對(duì)旱田是無益的，會(huì)浪費(fèi)水源，流失養(yǎng)分，地下水含鹽較多的地區(qū)，易形成次生鹽堿化。但對(duì)水稻來說，適當(dāng)?shù)纳顚訚B漏是有益的，可增加根部氧分，消除有毒物質(zhì)，促進(jìn)根系(gnx)生長作物(zuw)需水量第5頁/共33頁第六頁，共33頁。（二）影響作物(zuw)需水量的主要因素作物(zuw)需水量影響影響因素因素作作物物因因素素氣氣象象因因素素土土壤壤因因素素農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)氣溫高、日照時(shí)間長、空氣濕度(shd)低、風(fēng)速大、氣壓低等使需水量增加水稻需水量較大，麥類、棉花需水量中等，高粱、薯類需水量較少土壤含水量大，砂性

4、大，則需水量大（棵間蒸發(fā)大）地面覆蓋、采用滴灌、水稻控灌等能減少作物需水量第6頁/共33頁第七頁，共33頁。（三）作物(zuw)需水量的計(jì)算方法影響作物(zuw)需水量的因素很多，各種因素相互聯(lián)系，錯(cuò)綜復(fù)雜，目前尚不能從理論上精確確定各因素對(duì)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(cè)定作物(zuw)需水量；另一方面常采用某些計(jì)算方法確定作物(zuw)需水量。實(shí)踐(shjin)中常采用實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法來確定需水量作物需水量第7頁/共33頁第八頁，共33頁。1.直接計(jì)算需水量的方法 該法是從影響作物需水量的諸因素中，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

5、驗(yàn)觀測(cè)(gunc)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。值法值法二、計(jì)算(j sun)法分為直接計(jì)算(j sun)和間接計(jì)算(j sun)兩種直接計(jì)算需水量的方法直接計(jì)算需水量的方法以水面蒸發(fā)為以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系參數(shù)的需水系數(shù)法數(shù)法以產(chǎn)量為參數(shù)以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法的需水系數(shù)法第8頁/共33頁第九頁，共33頁。以水面蒸發(fā)為參數(shù)(cnsh)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(biomng)，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

6、水面蒸發(fā)這一參數(shù)估算作物需水量。適用范圍：水稻及土壤水分充足(chngz)的旱作物，用此式計(jì)算，其誤差一般小于20%30%。計(jì)算公式為:0EETbEET0或式中：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)。ET0Eb20808 . 0 EE 不適范圍：土壤含水率較低的旱作物和實(shí)施濕潤灌溉的水稻，騰發(fā)量還與土壤水分有密切關(guān)系第9頁/共33頁第十頁，共33頁。以產(chǎn)量為參

7、數(shù)的需水系數(shù)法（簡稱“ 值法”）K實(shí)踐表明作物的產(chǎn)量(chnling)與田間需水量之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，在一定范圍內(nèi)隨作物產(chǎn)量(chnling)的提高而提高。因此可以用產(chǎn)量(chnling)作為參數(shù)來估計(jì)作物的田間需水量。 作物需水量與產(chǎn)量關(guān)系示意圖作物需水量與產(chǎn)量關(guān)系示意圖作物(zuw)總需水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系可用下式表示，即:KYETcKYETn或Y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； n、c 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和常數(shù)。ETK不適用范圍：對(duì)于土壤水分充足不適用范圍：對(duì)于土壤水分充足(chngz)(chn

8、gz)的旱田以及水稻田，需水量的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)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。系不明確，用此法推算的誤差較大。適應(yīng)范圍：產(chǎn)的情對(duì)于旱作物，在土壤水分不足而影響高況下，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。作物需水量第10頁/共33頁第十一頁，共33頁。需水模系數(shù)估算作物各生育(shngy)階段的需水量根據(jù)已確定的全生育期作物需水量，然后按照(nzho)各生育階段需水規(guī)律，以一定比例進(jìn)行分配，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需水量占全生育期作物需水量的百分

9、數(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。iETiK按上述方法(fngf)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。由于影響需水模系數(shù)的因素較多，用此方法(fngf)求各階段需水量的誤差常在（100%200%），但是用該類方法(fngf)計(jì)算全生育期總需水量仍有參考作用。作物需水量第11頁/共33頁第十二頁，共33頁。2.間接(jin ji)計(jì)算需水量的方法即通過計(jì)算參照作物需水量來計(jì)算實(shí)際作物需水量的方法。有了參照作物需水量，然后再根據(jù)作物系數(shù) 對(duì) 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 。第一

10、步：考慮氣象因素對(duì)作物需水的影響，計(jì)算(j sun)參考作物騰發(fā)量第二步：考慮土壤水分、作物因素的影響，對(duì)參考作物需水量進(jìn)行調(diào)整或修正，從而計(jì)算(j sun)出實(shí)際需水量。作物(zuw)需水量第12頁/共33頁第十三頁，共33頁。 通過參考騰發(fā)量的計(jì)算，間接計(jì)算實(shí)際騰發(fā)量：式中：KC、 KW分別為作物和土壤(trng)系數(shù)。當(dāng)土壤(trng)水分充足時(shí)，KW=1。 所謂參照作物需水量 是指高度一致、生長旺盛、地面完全覆蓋、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)(gnj)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件分階

11、段計(jì)算的。 0wcET K K=ET作物(zuw)需水量第13頁/共33頁第十四頁，共33頁。計(jì)算方法：（1）參照作物(zuw)需水量的計(jì)算 計(jì)算參照作物需水量的方法：經(jīng)驗(yàn)公式法水氣擴(kuò)散法能量平衡法 原理：將作物騰發(fā)看做能量消耗(xioho)的過程，通過平衡計(jì)算求出騰發(fā)所消耗(xioho)的能量，然后再將能量折算為水量，即作物需水量。騰發(fā)耗能主要以熱能形式進(jìn)行，熱能主要由太陽提供。根據(jù)能量平衡原理以及水汽擴(kuò)散等理論，英國(yn u)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。第14頁/共33頁第十五頁，共33頁。計(jì)算方法：（1）參照(cnzho)作物需水量

12、的計(jì)算 計(jì)算參照(cnzho)作物需水量的方法：經(jīng)驗(yàn)公式法水氣擴(kuò)散法能量平衡法 原理：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。騰發(fā)耗能主要以熱能形式進(jìn)行，熱能主要由太陽提供。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(zlio)計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的公式。第15頁/共33頁第十六頁，共33頁。(2)實(shí)際(shj)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(duì) 進(jìn)行修正，即得作物實(shí)際需水量 ，即：式中的 與 應(yīng)取相同單位。作物系數(shù)是指某一階段的作物需水量與相應(yīng)

13、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(duì)作物需水量的影口向。根據(jù)(gnj)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。Kc可查有關(guān)作物(zuw)表，也可試驗(yàn)獲得。第16頁/共33頁第十七頁，共33頁。從表中數(shù)據(jù)(shj)可以看出：在作物生育前期和后期，作物系數(shù)均小于1，即需水強(qiáng)度比參考作物要??；生育中期則等于或大于1，需水強(qiáng)度比參考作物要強(qiáng)。作物(zuw)需水量第17頁/共33頁第十八頁，共33頁。（3）作物(zuw)需水量等值線圖影響作物需水量的主要因素為氣象因素和非氣象因素，

14、氣象因素是在空間呈連續(xù)變化(binhu)的物理量；非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(binhu)規(guī)律。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，按照蒸發(fā)蒸騰(zhngtng)量的公式用統(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。蒸發(fā)蒸騰量的公式作物需水量第18頁/共33頁第十九頁，共33頁。在缺水條件下常采用(ciyng)土壤水分修正系數(shù)法確定作物蒸發(fā)蒸騰量式中： 缺水條件下作物的實(shí)際蒸發(fā)蒸騰(zhngtng)量； 意義同前； 土壤水分修

15、正系數(shù)，其物理意義是指缺水條件下的作物蒸發(fā)蒸騰(zhngtng)量與充分供水條件下的蒸發(fā)蒸騰(zhngtng)量的比值，與土壤含水率有關(guān)。可用下式計(jì)算：式中：凋萎系數(shù)（占干土重的%計(jì)）；土壤(trng)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(trng)含水率（占干土重的%計(jì)）； 、 由實(shí)測(cè)資料分析確定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，隨作物生育階段和土壤(trng)條件而變化。第19頁/共33頁第二十頁，共33頁。作物作物(zuw)(zuw)灌溉制度灌溉制度第20頁/共33頁第二十一頁，共33頁。 灌溉(gungi)制度是在一定的氣候、土壤、水資源等自然條件下和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，

16、為獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)所制定的的一整套向田間灌水的制度。它包括作物播種前(或水稻栽秧前)及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)、每次的灌水日期、灌水定額和灌溉(gungi)定額。灌水定額(m)：單位面積上的一次灌水量。灌溉(gungi)定額(M)：單位面積上各次灌水量之和。單位：（1）m3畝 （667m2=1畝）（2）mm一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定(qudng)方法 提示：灌水定額和灌溉定額是灌區(qū)(gunq)規(guī)劃及管理的重要依據(jù)第21頁/共33頁第二十二頁，共33頁。制訂灌溉制度的主要依據(jù)：降雨量和降雨量在年內(nèi)、年際的分配作物需水量灌溉制度要隨作物種類(zhngli)、品種和自然條件及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的不同而變化。灌溉制度

17、的作用:灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設(shè)的基礎(chǔ),；已成灌區(qū)編制和執(zhí)行(zhxng)用水計(jì)劃、合理用水的重要依據(jù),；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。第22頁/共33頁第二十三頁，共33頁。作物作物(zuw)灌灌溉制度的制定方溉制度的制定方法法群眾長期生產(chǎn)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，按照(nzho)這些經(jīng)驗(yàn)可以確定t、m、M、n在實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行多方案(fng n)試驗(yàn)比較，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定灌溉制度。從大氣、水、土、作物等內(nèi)在關(guān)系出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)分析，編制程序，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬比較，確定最有方案。 總結(jié)群眾總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定確定 按照

18、灌溉按照灌溉模式確定模式確定 水量平衡水量平衡分析確定分析確定根據(jù)水量平衡分析制作灌溉制度，是目前主要的確定方法。灌溉制度的確定方法第23頁/共33頁第二十四頁，共33頁。二、充分灌溉(gungi)條件下旱作物的灌溉(gungi)制度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。旱作物的灌溉制度的確定方法：水量平衡(pnghng)原理灌溉制度確定旱作物灌溉制度的確定水稻的灌溉制度確定第24頁/共33頁第二十五頁，共33頁。1.土壤計(jì)劃濕潤(shrn)層 H 內(nèi)的水量平衡可表示為：或或式中:W0，Wt分別為時(shí)段始、末單位面積計(jì)劃濕潤層的土體儲(chǔ)水量（

19、mm）；0，t分別為時(shí)段始、末單位面積計(jì)劃濕潤層的平均含水率（cm3cm-3）；H計(jì)劃濕潤層深度（mm）；WT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WT =0；P0時(shí)段內(nèi)單位面積上入滲的有效降水量（mm）；p時(shí)段內(nèi)單位面積上平均降水的入滲強(qiáng)度（mmd-1）；K時(shí)段內(nèi)單位面積上地下水（或下部土層）對(duì)計(jì)劃濕潤層土壤的補(bǔ)給量（mm）；k時(shí)段內(nèi)單位面積上地下水（或下部土層）對(duì)計(jì)劃濕潤層土壤的平均補(bǔ)給強(qiáng)度（mmd-1）；M時(shí)段內(nèi)單位面積上的灌水量（mm；m3hm-2）；m時(shí)段內(nèi)的平均灌水強(qiáng)度（mmd-1）；ET時(shí)段內(nèi)的作

20、物(zuw)需水量（mm；m3hm-2）；e時(shí)段內(nèi)作物(zuw)的平均蒸散強(qiáng)度（mmd-1）。第25頁/共33頁第二十六頁，共33頁。2.水量平衡(pnghng)法參數(shù)的確定 有效降水量P0：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(jhu)濕潤層內(nèi)可供作物利用的雨量。 降雨入滲系數(shù)，其值與一次降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨延續(xù)時(shí)間、土壤(trng)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。第26頁/共33頁第二十七頁，共33頁。 土壤計(jì)劃濕潤層深度：指對(duì)旱作物灌溉時(shí)，計(jì)劃調(diào)節(jié)土壤水分狀況的土層深度。與作物種類、生育階段(jidun)和土壤性質(zhì)、地下水位有關(guān)。土壤適宜含水率上、下限的確定土壤含水率的上限指不產(chǎn)生深層滲漏，又滿足作物土壤空氣含量的要求，一般取田間持水量。土壤含水率的下限應(yīng)以作物生長不受抑制為準(zhǔn)，應(yīng)大于凋萎系數(shù)，取占田間持水量60%-70%。最適宜作物生長的含水率稱為土壤適宜含水率，土壤適宜含水率介于 與 之間，隨作物品種及其生育階段、土壤性質(zhì)等因素(yn s)而變化。第27頁/共33頁第二十八頁，共33頁。地下水補(bǔ)給量（K）：指地下水借土壤毛細(xì)管作用上升