灌溉工程新技術(shù)：第一章 緒論

1、灌溉工程新技術(shù)課程介紹課程性質(zhì)：本課程屬于農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課。目的和任務(wù)：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)節(jié)水灌溉地面灌溉技術(shù)、低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)、集雨灌溉技術(shù)、滴灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理、噴灌工程技術(shù)、渠道防滲及防凍脹新技術(shù)的基本原理和設(shè)計(jì)方法。從而為今后從事灌溉工程的設(shè)計(jì)、施工和管理打下基礎(chǔ)?？己朔绞剑洪]卷考試教材：遲道才節(jié)水灌溉理論與技術(shù)水利水電出版社， 2009年12月第一章 緒論第一節(jié) 節(jié)水灌溉的內(nèi)涵第二節(jié) 發(fā)展節(jié)水灌溉的重要意義第三節(jié) 我國(guó)節(jié)水灌溉工程發(fā)展概況與前景第四節(jié) 節(jié)水灌溉理論與技術(shù)體系第一章 緒論要求：理解節(jié)水灌溉的內(nèi)涵了解發(fā)展節(jié)水灌溉的意義和概況掌握節(jié)水灌溉理論與

2、技術(shù)體系第一節(jié) 節(jié)水灌溉的內(nèi)涵一、節(jié)水灌溉的內(nèi)涵定義：根據(jù)作物的需水規(guī)律、當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)氣象條件及供水條件等采取工程、農(nóng)藝、管理等措施，用盡可能少的水投入，獲得農(nóng)業(yè)的最佳經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益而采取的多種措施的總稱節(jié)水灌溉節(jié)約用水、省水、高效用水將水送到田間供作物生長(zhǎng)利用節(jié)水灌溉什么時(shí)候送？最終目標(biāo)是什么？提高水分利用率和水分生產(chǎn)率自然界的水轉(zhuǎn)化為作物產(chǎn)量，一般要經(jīng)過(guò)四個(gè)環(huán)節(jié)：A 水資源合理開(kāi)發(fā)，使其成為農(nóng)業(yè)可用水源B 將水源輸送至田間C 把引入田間的水均勻地分配到指定的區(qū)域并存儲(chǔ)到土壤中D 作物根系吸收土壤水，并經(jīng)過(guò)作物體內(nèi)生理、生化過(guò)程轉(zhuǎn)化形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)合理開(kāi)發(fā)水源輸送至田間將

3、水均勻分配到土壤中根系吸收并形成產(chǎn)量1、合理開(kāi)發(fā)農(nóng)用水資源降水：農(nóng)用水資源之母，全國(guó)平均總量61900億m3，約合水深648mm，56%消耗于陸面蒸發(fā)和蒸騰，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)潛力還很大。 吳普特：“尤其是充分利用自然降水資源，是下一步現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的突破口?！比绻岣呓邓寐?，有可能達(dá)到在半干旱地區(qū)，特別是半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)（降水量500毫米600毫米的地區(qū)），徹底“消滅”灌溉，僅僅利用自然降水，就實(shí)現(xiàn)糧食的增產(chǎn)增收。比如：山西省降雨量在450-600mm，而玉米的需水量400700mm，因此，利用好降水可以實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)。利用降雨的主要途徑：農(nóng)田耕作措施、集雨工程等。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)地表水：主要水源。

4、多年平均徑流量2710億m3，僅利用15.4%，其中80.1%用于灌溉但利用率低僅30%-40%。未被利用的主要是洪水，主要潛力在南方。目前，大家看到的各大灌區(qū)比如：河套灌區(qū)、淠史杭灌區(qū)、都江堰灌區(qū)、汾河灌區(qū)等等。地下水：每年更新地下水資源量8290億m3，與地表重復(fù)300億m3，地下水直接利用898億m3，約有53.1%用于灌溉，井灌面積占全國(guó)灌溉面積25%。主要問(wèn)題是超采嚴(yán)重，需要合理保護(hù)。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)土壤水：重要農(nóng)業(yè)水資源。土壤是固、液、氣三相體，土壤顆粒之間的孔隙可以存儲(chǔ)水分，近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到這部分水分也是農(nóng)業(yè)利用的重要組成部分。特點(diǎn)是不可調(diào)度、不可開(kāi)采、只能為作物吸收或蒸發(fā)。利

5、用方法自然利用。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)劣質(zhì)水：主要包括污水、微咸水、灌溉回歸水。我國(guó)2000年污水排放900億m3。微咸水僅華北平原75億m3/年。這部分水如何合理利用是目前研究的熱點(diǎn)、前言。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)2、修建輸配水工程，將水從水源送到田間渠道：土渠滲漏損失大，占到輸水量的50%-60%，有的高達(dá)70%。全國(guó)渠道滲漏損失水量1700億m3/年。衡量指標(biāo)：渠系水利用系數(shù)。目前渠系水利用系數(shù)0.6發(fā)展趨勢(shì)渠道防滲、管道輸水二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)3、采用田間工程技術(shù)把引入田間的水均勻地分配到指定的面積上衡量指標(biāo)：田間水利用系數(shù)從水源引水到田間灌水這個(gè)過(guò)程為節(jié)約灌溉用水所采取的技術(shù)措施稱為工程技術(shù)措施。衡量指標(biāo)：灌溉水

6、利用系數(shù)，0.5提高降水利用率也是節(jié)水的重要措施。衡量指標(biāo):降水有效利用系數(shù)。措施：耕作、覆蓋。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)4、作物從農(nóng)田土壤中獲取水分形成產(chǎn)量通過(guò)作物對(duì)土壤水的吸收、運(yùn)移和蒸騰來(lái)完成的。衡量指標(biāo)：水分生產(chǎn)率，作物產(chǎn)量與水分投入量比值。主要措施：農(nóng)藝生物措施、耕作措施二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)5、管理節(jié)水是指根據(jù)作物的需水規(guī)律控制、調(diào)配水源，以最大限度地滿足作物對(duì)水分的需求，實(shí)現(xiàn)區(qū)域效益最佳的農(nóng)田水分調(diào)控管理技術(shù)。管理節(jié)水是節(jié)水灌溉的重要組成部分。灌溉節(jié)水50%潛力在管理上。措施包括節(jié)水灌溉制度、土壤墑情監(jiān)測(cè)與灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)、優(yōu)化配水技術(shù)、量水技術(shù)和現(xiàn)代化管理新技術(shù)。由此可見(jiàn)，節(jié)水灌溉技術(shù)包括工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)

7、藝與生物節(jié)水技術(shù)和管理節(jié)水技術(shù)組成。二、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)第二節(jié) 發(fā)展節(jié)水灌溉的重要意義一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足1、我國(guó)水資源特點(diǎn)總量多，人均少空間分布不均勻時(shí)間分布不均勻一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足占全國(guó)的百分比%西北內(nèi)陸河流域的土地資源量占全國(guó)的35%，耕地占5.6%，人口占2.1%，國(guó)民生產(chǎn)總值占1.8%，而水資源量?jī)H占4.8%。水資源的匱缺嚴(yán)重制約該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水土資源分布不均一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足占全國(guó)人均的百分比%黃、淮、海流域的土地資源量占全國(guó)的13.4%，耕地占39%，人口占35%，國(guó)民生產(chǎn)總值占32%，而水資源量?jī)H占7.7%。* 水資源

8、的每公頃分配和人均分配的地區(qū)差別很大一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足4）山西省水資源現(xiàn)狀我省位于海河流域上游和黃河流域中游，海河流域面積占38，主要河流有桑干河、永定河、滹沱河、漳河等；黃河流域占62，主要河流有汾河、沁河、涑水河、三川河等。全省多年平均降水量為509毫米，相應(yīng)的全省降雨總量為800億立方米，多年平均水資源總量為123.8億立方米（19562000年水文系列），占全國(guó)28000億立方米水資源總量的4。其中河川徑流量86.77億立方米，地下水資源量84.04億立方米，兩者重復(fù)量47.01億立方米。我省人均占有水資源量381立方米，為同期全國(guó)人均值2200立方米的17%，比較干旱的西

9、北六省區(qū)人均水資源量為1600立方米，也高于我省。2、供需矛盾突出目前，我國(guó)年缺水總量約為300億400億立方米。每年農(nóng)田受旱面積2億6億畝。全國(guó)669座城市中有400座供水不足，110座嚴(yán)重缺水；在32個(gè)百萬(wàn)人口以上的特大城市中，有30個(gè)長(zhǎng)期受缺水困擾。滿足國(guó)家戰(zhàn)略水安全和糧食安全戰(zhàn)略的要求：滿足國(guó)家戰(zhàn)略水安全必須確保我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量維持零增長(zhǎng)或負(fù)增長(zhǎng)，但要滿足我國(guó)糧食安全戰(zhàn)略需求必須增加農(nóng)業(yè)用水量約1200億m3，這二個(gè)現(xiàn)實(shí)需求也形成了一對(duì)難以調(diào)和的矛盾。一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足3、解決辦法一、節(jié)水灌溉可以緩解水資源不足解決辦法開(kāi)源潛力不大節(jié)流節(jié)誰(shuí)的流？3、解決辦法一、節(jié)水灌溉可以緩解

10、水資源不足2002年總用水量為5497億m3城鎮(zhèn)生活用水5.8%農(nóng)村生活用水5.4%工業(yè)用水20.8%農(nóng)業(yè)灌溉用水61.4%林牧漁用水6.6%3375億m31143億m31012億m30.5提高到0.8二、發(fā)展灌溉是確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵糧食需求量人口人均糧食需求糧食產(chǎn)量耕地面積畝產(chǎn)量目前13億，還在逐年增加生活水平提高人均需求增加2030年7億噸城市化、工業(yè)化，耕地減小，能穩(wěn)定在18億畝就不錯(cuò)了只有提高畝產(chǎn)量了目前5.2850億噸， 需增加2億噸二、發(fā)展灌溉是確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵如何提高畝產(chǎn)量？農(nóng)藥化肥新品種灌溉而灌溉與非灌溉地的產(chǎn)量相差很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般灌溉農(nóng)田平均單產(chǎn)要比非灌溉農(nóng)田的產(chǎn)量高1-3

11、倍目前全國(guó)灌溉面積5300萬(wàn)公頃，約占耕地總面積的45%左右，但產(chǎn)量卻占糧食總產(chǎn)量的80%，棉花總產(chǎn)量90%，蔬菜總產(chǎn)量的95%。2030年節(jié)水灌溉面積達(dá)到7000萬(wàn)公頃，即每年需要增加灌溉面積300萬(wàn)公頃，需要水量81億m3，這些水從哪來(lái)？只能發(fā)展節(jié)水灌溉，節(jié)約水提高水的利用率。21:41:27三、節(jié)水灌溉是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的必然要求現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是以現(xiàn)代工業(yè)裝備農(nóng)業(yè)，以現(xiàn)代科技武裝農(nóng)業(yè)，以現(xiàn)代管理理論和方法經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的基本特點(diǎn)是：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效。根本目的是提高土地生產(chǎn)率、資源產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品商品率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。而節(jié)水灌溉的實(shí)質(zhì)就是高效利用灌

12、溉水和充分利用降雨，最大限度實(shí)現(xiàn)水土資源的高效利用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。第三節(jié) 節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展概況與前景一、我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1、發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代，開(kāi)始進(jìn)行節(jié)水灌溉技術(shù)試驗(yàn)研究；20世紀(jì)70年代，大面積推廣應(yīng)用渠道防滲、畦田改造；20世紀(jì)80年代，大面積推廣低壓管道輸水并大范圍進(jìn)行噴灌、滴灌、微噴等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的示范；20世紀(jì)90年代，節(jié)水灌溉全面推廣普及；21世紀(jì)，國(guó)家加大節(jié)水灌溉投資力度，微灌、噴灌進(jìn)行大面積推廣，與灌溉配套的農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝、生產(chǎn)得到全面發(fā)展，節(jié)水灌溉走向技術(shù)集成的綜合發(fā)展階段一、我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2、節(jié)水灌溉發(fā)展成就截

13、至2013年底，全國(guó)有效灌溉面積達(dá)到9.52億畝（6347萬(wàn)公頃）節(jié)水灌溉工程面積4.07億畝(2711萬(wàn)公頃)，約占有效灌溉面積的43%。高效節(jié)水灌溉面積2.14億畝（1427萬(wàn)公頃），約占有效灌溉面積的22%低壓管道輸水1.11億畝（740萬(wàn)公頃）噴灌0.45億畝（300萬(wàn)公頃）微灌0.58億畝（387萬(wàn)公頃）。一、我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2、節(jié)水灌溉發(fā)展成就一是節(jié)約了水資源。2000年以來(lái)，我國(guó)農(nóng)田畝均灌溉用水量由420立方米下降到361立方米，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)由0.43提高到0.52，農(nóng)田灌溉用水量占全社會(huì)用水總量的比例從63%降低到55%，有效灌溉面積由8.25億畝增加到9

14、.52億畝。二是增加了糧食產(chǎn)量。節(jié)水灌溉措施畝均增產(chǎn)糧食10%-40%。2000年以來(lái)，單方灌溉水糧食產(chǎn)量由1.33公斤增加到1.75公斤。三是提高了肥料、農(nóng)藥使用效率。高效節(jié)水灌溉實(shí)現(xiàn)了水肥藥一體化，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，肥料、農(nóng)藥利用率提高了5%-20%。一、我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2、節(jié)水灌溉發(fā)展成就四是發(fā)揮了綜合效益，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。節(jié)水灌溉不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、省地、省時(shí)、省工、減排等綜合效益，而且提高了技術(shù)集成、機(jī)械化、專業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)程度，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)規(guī)?；⒓s化和現(xiàn)代化。五是帶動(dòng)了節(jié)水產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，全國(guó)生產(chǎn)節(jié)水灌溉設(shè)備和材料的廠家已有2000多家，形成了年生產(chǎn)3000多萬(wàn)畝節(jié)水

15、灌溉設(shè)備和材料的供應(yīng)能力。六是節(jié)水灌溉的產(chǎn)、學(xué)、研水平不斷得到提升。一、我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3、節(jié)水灌溉存在問(wèn)題（1）是采用噴灌、微灌和管道輸水等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的比例還很低，其中噴、微灌面積僅占全國(guó)有效灌溉面積的10%；（2）是節(jié)水灌溉設(shè)備質(zhì)量差、配套水平低，技術(shù)創(chuàng)新與推廣體系不健全；（3）是占全國(guó)有效灌溉面積95以上的地面灌溉普遍存在著土地平整精度差、田間工程不配套、管理粗放的問(wèn)題；（4）是灌溉用水管理技術(shù)落后，信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)在灌溉用水管理的應(yīng)用還很少，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距很大二、節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和方向（1）因地制宜，繼續(xù)普及與推廣噴、微灌技術(shù)（

16、2）灌溉渠系管道化（3）現(xiàn)代精細(xì)地面灌溉技術(shù)（4）研究和推廣非充分灌溉技術(shù)（5）“3S”技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的應(yīng)用第四節(jié) 節(jié)水灌溉理論與技術(shù)體系一、節(jié)水灌溉的理論體系研究技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的各種工程措施、途徑和方法，減少灌溉水的無(wú)益損失；研究灌溉系統(tǒng)中各種工程設(shè)施的控制、調(diào)度和運(yùn)用方法，在時(shí)間和空間上合理地分配水源水量，并在田間推行科學(xué)的灌溉制度和灌水方法，以達(dá)到發(fā)揮工程作用，合理利用各種水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的目的。一、節(jié)水灌溉的理論體系分類：一類是：節(jié)水硬科學(xué)。是指從水源引水到田間灌水的全部工程技術(shù)及設(shè)施。如：引水樞紐、輸配水管道、灌水方法等等。一類是：節(jié)水軟科學(xué)。是

17、指土壤-作物-大氣的水分關(guān)系研究和水管理理論、方法、和技術(shù)。如：作物節(jié)水灌溉理論、節(jié)水評(píng)估方法等等1、土壤-植物-大氣連續(xù)體水分傳輸理論2、水分脅迫對(duì)作物生理活動(dòng)及產(chǎn)量的影響3、不同田間水分條件下作物蒸騰量的變化規(guī)律、影響因素、分析計(jì)算及預(yù)報(bào)理論與模型4、作物水分生產(chǎn)函數(shù)及其變化規(guī)律5、節(jié)水灌溉條件下水肥耦合綜合運(yùn)移規(guī)律及高效利用水肥的調(diào)控機(jī)理6、節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)7、水量不足條件下水量在地區(qū)間、作物間及時(shí)間上的最優(yōu)分配二、節(jié)水灌溉理論的內(nèi)容8、實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)理論、方法與灌溉渠道動(dòng)態(tài)配水理論及其決策系統(tǒng)9、節(jié)水灌溉環(huán)境評(píng)價(jià)理論與方法10、節(jié)水灌溉經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)理論與方法11、節(jié)水灌溉新方法與新技術(shù)研

18、究12、節(jié)水灌溉工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行及管理理論13、節(jié)水灌溉設(shè)備的研制與設(shè)計(jì)理論14、劣質(zhì)水資源化與灌溉利用技術(shù)15、節(jié)水灌溉科學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理與方法二、節(jié)水灌溉理論的內(nèi)容1、水資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系主要技術(shù)措施農(nóng)業(yè)水資源合理開(kāi)發(fā)利用技術(shù)措施 水資源優(yōu)化分配技術(shù) 多水源聯(lián)合運(yùn)用技術(shù) 雨水匯集利用技術(shù) 地下水利用技術(shù) 劣質(zhì)水安全利用技術(shù) 2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系主要技術(shù)措施節(jié) 水 灌 溉 工 程 措 施 管道輸水灌溉技術(shù) 渠道防滲技術(shù) 噴灌技術(shù) 微灌技術(shù) 膜上灌技術(shù) 地下灌溉技術(shù) 溝畦改造技術(shù) 2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系噴灌利用專門設(shè)備將有壓水送到

19、灌溉地段，并噴射到空中散成細(xì)小的水滴，均勻地散步在田間進(jìn)行灌溉的灌水方法。用于草原（坪）、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜等。2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系微噴灌和滴灌2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系滲灌:是一種地下微灌形式，在低壓條件下，通過(guò)埋于作物根系活動(dòng)層的灌水器（微孔滲灌管），根據(jù)作物的生長(zhǎng)需水量定時(shí)定量地向土壤中滲水供給作物。水借毛細(xì)管作用自下而上濕潤(rùn)土壤，也叫地下灌溉。2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系渠道防滲：為了減少輸水渠道渠床的透水或建立不易透水的防護(hù)層而采取的各種技術(shù)措施。2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系低壓管道輸水：利用低壓輸水管道代替土渠將水直接送到田間溝

20、畦灌溉作物，以減少在輸水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失的技術(shù)措施。2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系地面節(jié)水灌溉技術(shù)：包括溝灌、畦灌、波涌灌等。田間閘管系統(tǒng)與波涌灌溉控制閥配套使用 田間閘管系統(tǒng)在農(nóng)田灌溉中應(yīng)用 2、節(jié)水灌溉工程技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系溝灌3、農(nóng)藝及生物技術(shù)技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系為了充分、高效利用農(nóng)作物根層水分，達(dá)到作物增產(chǎn)的目的，采用的所有農(nóng)藝技術(shù)。主要技術(shù)措施農(nóng) 藝 節(jié) 水 技 術(shù) 措 施 耕作保墑技術(shù) 覆蓋保墑技術(shù) 水肥耦合技術(shù) 節(jié)水品種篩選技術(shù) 化控保水節(jié)水技術(shù) 3、農(nóng)藝及生物技術(shù)技術(shù)三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系4、管理技術(shù)節(jié)水三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系是指根據(jù)作物的需水規(guī)律控制、調(diào)

21、配水源，以最大限度地滿足作物對(duì)水分的需求，實(shí)現(xiàn)區(qū)域效益最佳的農(nóng)田水分調(diào)控管理技術(shù)。主要技術(shù)措施節(jié) 水 管 理 技 術(shù) 措 施 節(jié)水灌溉制度 土灌壤溉墑?lì)A(yù)情報(bào)監(jiān)技測(cè)術(shù)與 灌區(qū)配水技術(shù) 灌區(qū)量水技術(shù) 現(xiàn)代化灌溉管理技術(shù) 4、管理技術(shù)節(jié)水三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系自動(dòng)控制技術(shù)4、管理技術(shù)節(jié)水三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系土壤墑情監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)TDR負(fù)壓計(jì)4、管理技術(shù)節(jié)水三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系閘閥檢測(cè)流量測(cè)流堰電池閥4、管理技術(shù)節(jié)水三、節(jié)水灌溉技術(shù)體系本課程理論體系節(jié)水灌溉節(jié)水理論技術(shù)作物與水(生物學(xué))水分生產(chǎn)函數(shù)(經(jīng)濟(jì))滲灌、改造的地面灌噴、滴、微、低壓管道、波涌灌第二章節(jié)水灌溉基礎(chǔ)理論第一節(jié) 作物的水分生理第二節(jié)

22、作物需水量第三節(jié) 作物水分生產(chǎn)函數(shù)第四節(jié) 節(jié)水型灌溉制度第一節(jié)作物水分生理有收無(wú)收在于水，多收少收在于肥一、水對(duì)作物生長(zhǎng)的作用1、水對(duì)作物的生理作用水生植物含水量90% 草本植物含水量70-85% 苔蘚含水量6%水生中生旱生不同植物含水量不同同一植株不同器官、組織含水量不同根60%90%，休眠芽 40 ，樹(shù)干4050 ，種子10%14%同一器官不同生長(zhǎng)期，含水量也不同前期后期 新生旺盛衰老成熟同一種種植物，不同環(huán)境下有差異蔭蔽、潮濕 向陽(yáng)、干燥環(huán)境 1、水對(duì)作物的生理作用1）水是細(xì)胞原生質(zhì)的重要組成部分原生質(zhì)是細(xì)胞的主體，很多生理過(guò)程都在原生質(zhì)中進(jìn)行，在正常情況下，原生質(zhì)含水量在80%以上，這

23、樣才可以使原生質(zhì)保持溶膠狀態(tài)，以保證各種生理生化過(guò)程的進(jìn)行。如果含水量減少，原生質(zhì)由溶膠變成凝膠，細(xì)胞聲明活動(dòng)大大減緩，如果原生質(zhì)失水過(guò)多，就會(huì)引起生物膠體的破壞，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。1、水對(duì)作物的生理作用）2）水是光合作用的重要原料1、水對(duì)作物的生理作用3）水是生化反應(yīng)的介質(zhì)植物體內(nèi)的絕大多數(shù)生化過(guò)程都是在水介質(zhì)中進(jìn)行的。例如，CO2進(jìn)入葉部后只有溶于細(xì)胞液轉(zhuǎn)成液相，才能參與光合作用。各種有機(jī)質(zhì)的合成與分解也必須以水為介質(zhì)，在水的參與下才能進(jìn)行。4）溶解和運(yùn)輸養(yǎng)分作物所需的礦物質(zhì)和養(yǎng)分必須溶于水中才能被利用，各種有機(jī)質(zhì)也只有溶于水才能被輸送至植物的各個(gè)部位。5）保持作物體處于一定的形態(tài)作物水分充足

24、時(shí)，細(xì)胞保持?jǐn)?shù)個(gè)大氣壓的膨壓以維持細(xì)胞及作物的形態(tài)，使正常的生長(zhǎng)、生理活動(dòng)得以進(jìn)行。例如，葉片的展開(kāi)，接受陽(yáng)光和氣體交換；根尖扎入土壤；花朵開(kāi)放等。2 水對(duì)作物的生態(tài)作用1、水是植物體溫調(diào)節(jié)器水分子具有很高的汽化熱和比熱，因此在環(huán)境溫度波動(dòng)下，植物體能的溫度能維持相對(duì)穩(wěn)定。2、水對(duì)可見(jiàn)光的通透性水對(duì)紅光有微弱的吸收，對(duì)陸生作物，陽(yáng)光可以通過(guò)無(wú)色的表皮細(xì)胞到達(dá)葉肉細(xì)胞葉綠體進(jìn)行光合作用，對(duì)水生植物，短波藍(lán)光、綠光可透過(guò)水層，使分布于海水深處的含有藻紅素的紅藻也可以正常的進(jìn)行光合作用。2 水對(duì)作物的生態(tài)作用3）水對(duì)作物生存環(huán)境的調(diào)節(jié)水可以增加大氣濕度、改善土壤及土壤表面的溫度等。水分可以調(diào)節(jié)土壤空

25、氣水分可以調(diào)節(jié)土壤溫度水分可以調(diào)節(jié)土壤肥力水分可以改善農(nóng)田小氣候提高耕作質(zhì)量和效率二、植物水勢(shì)與土壤水勢(shì)1、植物水勢(shì)植物水勢(shì)溶質(zhì)勢(shì)壓力勢(shì)基質(zhì)勢(shì)重力勢(shì)溶質(zhì)勢(shì)即滲透勢(shì)，是指因?yàn)槿苜|(zhì)的存在而使水勢(shì)下降的數(shù)值，恒為負(fù)值。一般作物葉組織的溶質(zhì)勢(shì)在-2-1MPa。壓力勢(shì)：細(xì)胞壁壓力存在而增加的水勢(shì)。基質(zhì)勢(shì)也叫襯質(zhì)勢(shì)、基模勢(shì)，是細(xì)胞襯質(zhì)（細(xì)胞質(zhì)膠體與細(xì)胞壁）對(duì)水分的吸附而引起的水勢(shì)。重力勢(shì)：因重力作用而具有的水勢(shì)。一般只在高大的樹(shù)木中有意義。通常，對(duì)于具有液泡的成熟細(xì)胞，其水勢(shì)高低主要決定于滲透勢(shì)與壓力勢(shì)之和，滲透勢(shì)始終為負(fù)值，壓力勢(shì)一般為正值，植物水勢(shì)通常為負(fù)值。二、植物水勢(shì)與土壤水勢(shì)2、土壤水勢(shì)土水勢(shì)(

26、土)：從一已知高度的蓄水池中，把無(wú)限少量的純水，在一個(gè)大氣壓下等溫地和可逆地轉(zhuǎn)移到土壤中的某一指定高度成為土壤水所必須作的功。能量很難獲得它的絕對(duì)值，幾乎都是相對(duì)而言，這里需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)純水池中的純水作為參照標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定水勢(shì)為零。土水勢(shì)溶質(zhì)勢(shì)壓力勢(shì)基質(zhì)勢(shì)重力勢(shì)基質(zhì)勢(shì)：將單位水量從一個(gè)平衡土-水系統(tǒng)中移到?jīng)]有基質(zhì)的其他狀態(tài)與其完全相同的另一系統(tǒng)時(shí)所能作的功。土壤基質(zhì)的吸附力和毛管力所產(chǎn)生的土壤水分自由能變化。主要是由吸附力和彎月面力所引起，為負(fù)值。土壤水分含量越少，基質(zhì)勢(shì)越低。反之，土壤水分含量越多，基質(zhì)勢(shì)越高。當(dāng)土壤水分完全飽和時(shí)，基質(zhì)勢(shì)等于零。重力勢(shì)：由于重力作用而引起的土壤水勢(shì)的變化。實(shí)

27、質(zhì)上是由于位置差所產(chǎn)生的土壤水分的能量差.可以和參比面進(jìn)行比較，得到土壤水的重力勢(shì)值及符號(hào)。重力勢(shì)與土壤性質(zhì)毫無(wú)關(guān)系，一般規(guī)定某一特定海拔高度的重力勢(shì)為零，越過(guò)這一高度取正值，低于這一高度取負(fù)值。壓力勢(shì)：土壤水受不同壓力所產(chǎn)生的自由能變化稱為壓力勢(shì)。壓力勢(shì)為正值。壓力勢(shì)只有在飽和情況下才會(huì)有的，主要是連續(xù)水體的表現(xiàn)。水層越厚，受到壓力勢(shì)就大。非飽和情況下，水體不連續(xù)，壓力勢(shì)最低，為零。溶質(zhì)勢(shì)：由于土壤溶液中的溶質(zhì)離子對(duì)水的吸收，使土壤水分失去部分自由活動(dòng)的能力，稱為溶質(zhì)勢(shì)。恒為負(fù)值飽和土壤：重力勢(shì)+壓力勢(shì)非飽和土壤：重力勢(shì)+基質(zhì)勢(shì)二、植物水勢(shì)與土壤水勢(shì)3、土壤水分類型及有效性1）類型：吸濕水、

28、膜狀水、毛管水、重力水2）有效性：土壤水分有效性是指能被作物吸收利用的難易程度，能被作物吸收利用稱為有效水，反則稱為無(wú)效水。從能量角度劃分：土壤吸力小于1.5Mp對(duì)應(yīng)的土壤水分為有效水有效水：凋萎系數(shù)到田間水利用系數(shù)，或者土壤水在-1.5M-0.05MP之間。吸濕水:也叫緊結(jié)合水或緊束縛水。干燥土粒從空氣中吸附的水汽分子叫吸濕水。吸濕水依靠的土壤固體顆粒表面的分子引力對(duì)土壤空氣中水汽的吸附作用。膜狀水：土粒吸持空氣中的水汽達(dá)到飽和后，土粒表面還有剩余的分子引力，這時(shí)如果土粒表面與液態(tài)水接觸，土粒能夠進(jìn)一步吸附液態(tài)水。土?？糠肿右ξ值囊簯B(tài)水，在土粒吸濕水外圍形成薄的水膜。稱為膜狀水。毛管水是

29、土壤孔隙借毛管力而保持的水分，稱為毛管水?？煞譃槊苌仙兔軕抑軕抑畲笾导礊樘镩g持水量。重力水：土壤中所有毛管孔隙充滿水后，再有多余的水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大孔隙向下移動(dòng)，這種水分叫重力水?；蛘哒f(shuō)受重力明顯作用而引動(dòng)的水分，叫重力水三、作物對(duì)水的吸收1、細(xì)胞對(duì)水的吸收細(xì)胞對(duì)水的吸收有三種方式：吸漲吸水、滲透吸水、代謝吸水1）細(xì)胞吸漲吸水細(xì)胞形成中央液泡之前主要依靠吸漲吸水。例如種子發(fā)芽，果實(shí)、種子形成過(guò)程中的吸收等2）細(xì)胞滲透吸水成熟的細(xì)胞具有一個(gè)大液泡，其細(xì)胞壁是有纖維分子組成，水和溶質(zhì)都可以通過(guò)的全透膜，而質(zhì)膜和液泡膜則為選擇性透膜，水分子易通過(guò)，溶質(zhì)分子

30、選擇行通過(guò)。當(dāng)外液濃度低于細(xì)胞液濃度，水分滲入細(xì)胞，叫內(nèi)滲。當(dāng)外液濃度大于細(xì)胞液濃度，液泡水分滲出細(xì)胞，叫外滲。質(zhì)壁分離：由于外滲原生質(zhì)與細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象。質(zhì)壁復(fù)原：增加外液水分，原生質(zhì)和細(xì)胞壁復(fù)合的現(xiàn)象。二、作物對(duì)水的吸收3）植物細(xì)胞的代謝性吸水利用細(xì)胞呼吸釋放出能量，使水分經(jīng)過(guò)質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程成為代謝性吸水。當(dāng)通氣良好的細(xì)胞呼吸加劇時(shí)，吸水便增強(qiáng)，反之減小。4）細(xì)胞之間的水分運(yùn)移水分進(jìn)出細(xì)胞由細(xì)胞與周圍環(huán)境之間的水勢(shì)差（w）決定，水總是從高水勢(shì)區(qū)域向低水勢(shì)區(qū)域移動(dòng)。若環(huán)境水勢(shì)高于細(xì)胞水勢(shì)，細(xì)胞吸水；反之，水從細(xì)胞流出。對(duì)兩個(gè)相鄰的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，它們之間的水分移動(dòng)方向也是由二者的水勢(shì)差決定。水

31、勢(shì)差不僅決定水流的方向，而且影響水分移動(dòng)的速度。而細(xì)胞間水勢(shì)梯度越大，水分移動(dòng)越快；反之則慢。三、作物對(duì)水的吸收2、根系吸水1）根系吸水區(qū)域主要在根的尖端，從根尖開(kāi)始向上約10mm，包括根冠區(qū)、根毛區(qū)、伸長(zhǎng)區(qū)和分生區(qū)，其中根毛區(qū)的吸水能力最強(qiáng)。三、作物對(duì)水的吸收2）根系吸水的動(dòng)力根壓和蒸騰拉力根壓：植物根系的生理活動(dòng)使液流從根部上升的壓力，稱為根壓。根壓把根部的水分壓到地上部，土壤中的水分便不斷補(bǔ)充到根部。大多數(shù)植物的根壓為 0.05-0.5 MPa。傷流(bleeding)從植物莖的基部把莖切斷，由于根壓作用，切口不久即流出液滴，這種現(xiàn)象稱為傷流。利用傷流可測(cè)出根壓。吐水:沒(méi)有受傷的植物如處

32、于土壤水分充足、天氣潮濕的環(huán)境中，葉片尖端或邊緣也有液體外泌的現(xiàn)象，稱為吐水。傷流和吐水現(xiàn)象是由根壓所引起的根壓是一種主動(dòng)吸水，根壓吸水對(duì)幼小植株、早春未吐芽的樹(shù)木的水分運(yùn)轉(zhuǎn)起到一定作用。三、作物對(duì)水的吸收蒸騰拉力：由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢(shì)梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量。蒸騰拉力是由枝葉形成的力量傳到根部而引起的被動(dòng)吸水。蒸騰拉力是蒸騰旺盛季節(jié)植物吸水的主要?jiǎng)恿ΑＨ?、作物?duì)水的吸收3）影響根系吸水的主要因素 A.土壤水分根部有吸水的能力，而土壤也有保水的能力(土壤中膠體能吸附一些水分，土壤顆粒表面也吸附一些水分)。根部吸水能力 土壤保水能力，吸水根部吸水能力 土壤保水能力，不吸水植物只能利用土壤中可用水分。三、作物對(duì)水的吸收B.土壤通氣狀況土壤通氣不良使根系吸水量減少土壤缺氧和CO2濃度過(guò)高短期內(nèi)可使細(xì)胞呼吸減弱，影響根壓，繼而阻礙吸水時(shí)間較長(zhǎng)，就形成無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生和累積較多酒精，根系中毒受傷，吸水更少三、作物對(duì)水的吸收C.土壤溫度低溫能降低根系的吸水速率,原因是:水分本身的黏性增大，擴(kuò)散速率降低；細(xì)胞質(zhì)黏性增大，水分不易通過(guò)細(xì)胞質(zhì)；呼吸作用減弱，影響根壓；根系生長(zhǎng)緩慢，有礙吸水表面的增加。土壤溫度過(guò)高對(duì)根系吸水也不利。原因是:高溫加速根的老化過(guò)程，吸收面積減少， 吸收速率也下降。 溫度過(guò)高使酶鈍化，影響根系主動(dòng)吸水。D.土壤溶