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主講教師:羅春艷能源與水利學(xué)院二〇一四年九月節(jié)水灌溉理論與技術(shù)第二章節(jié)水灌溉基礎(chǔ)理論本節(jié)教學(xué)目的:第二章節(jié)水灌溉基礎(chǔ)理論使學(xué)生掌握節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)理論,理解作物的水分生理,理解掌握作物需水量的計(jì)算。本章的重點(diǎn)、難點(diǎn):第二章節(jié)水灌溉基礎(chǔ)理論1.作物的水分生理2.作物需水量*(一)水對(duì)作物的生理作用2、水是光合作用的重要原料;第一節(jié)作物的水分生理一、水對(duì)作物生長(zhǎng)的作用1、水是細(xì)胞原生質(zhì)的重要成分;3、水是生化反應(yīng)的介質(zhì);4、依靠水溶解和輸送養(yǎng)分;5、保持作物體處于一定形態(tài)。(二)水對(duì)作物的生態(tài)作用水是作物體溫調(diào)節(jié)器;水對(duì)可見光的通透性;水對(duì)作物生存環(huán)境的調(diào)節(jié)第一節(jié)作物的水分生理ψw
=ψs
+ψp+ψm+ψg水勢(shì)滲透勢(shì)基質(zhì)勢(shì)壓力勢(shì)重力勢(shì)二、植物細(xì)胞的水勢(shì)組成(一)植物水勢(shì)第一節(jié)作物的水分生理ψw
=ψs
+ψp+ψm+ψg水勢(shì)溶質(zhì)勢(shì)基質(zhì)勢(shì)壓力勢(shì)重力勢(shì)二、植物細(xì)胞的水勢(shì)組成(二)土壤水勢(shì)第一節(jié)作物的水分生理一、
作物田間水分的消耗+第二節(jié)作物需水量田間耗水量=騰發(fā)量+深層滲漏量第二節(jié)作物需水量1、作物需水量的影響因素二、作物需水規(guī)律第二節(jié)作物需水量1、作物需水量的影響因素第二節(jié)作物需水量1、作物需水量的影響因素第二節(jié)作物需水量1、作物需水量的影響因素1、作物需水量的影響因素第二節(jié)作物需水量塑膜覆蓋加強(qiáng)中耕松土農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的影響秸稈覆蓋2、作物需水臨界期當(dāng)作物對(duì)缺水最敏感的時(shí)期,即由于水分缺乏,對(duì)作物產(chǎn)量有明顯的影響,這個(gè)時(shí)期叫做作物需水臨界期。第二節(jié)作物需水量需水臨界界期一定是需水量最多的時(shí)期嗎?2、作物需水臨界期不同作物的水分臨界期不同第二節(jié)作物需水量豆類是在花芽分化至開花前塊根類蔬菜多在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)前期作物需水臨界期越長(zhǎng)是不是越有利呢?直接法──田間試驗(yàn)直接測(cè)定,方法簡(jiǎn)易
間接法──先計(jì)算參照作物需水量,再計(jì)算實(shí)際需水量,理論上較完備
第二節(jié)作物需水量三、作物需水量計(jì)算選擇幾個(gè)影響作物需水量的主要因素(水面蒸發(fā)、氣溫、濕度、日照、幅射等),再根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)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,得出經(jīng)驗(yàn)公式:
⑴以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法
⑵以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡(jiǎn)稱“k值法”)
第二節(jié)作物需水量(一)直接計(jì)算需水量的方法1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法(α值法或蒸發(fā)皿法)
ET=αE0或:ET=aE0+b一般適用于水稻田第二節(jié)作物需水量a、b──經(jīng)驗(yàn)系數(shù)式中:ET──某時(shí)段內(nèi)的作物需水量,以水層深度mm計(jì)。E0──與ET同時(shí)段的水面蒸發(fā)量,一般采用80cm口徑蒸發(fā)器的蒸發(fā)值。國(guó)外A級(jí)蒸發(fā)皿(ClassApan)2、以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡(jiǎn)稱“k值法”)
ET──作物全生育期內(nèi)總需水量(m3/畝)Y──作物單位面積產(chǎn)量(kg/畝)K──需水系數(shù)m3/kgn、c──經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和常數(shù)ET=KY或:ET=KYn+c第二節(jié)作物需水量棉花K=0.6-1.7,n=0.3-0.5小麥K=0.36-0.85,C=11.3-16.0第二節(jié)作物需水量式中:Ki──需水量模比系數(shù)(由試驗(yàn)得)
3、各生育期階段的需水量第二節(jié)作物需水量此公式缺點(diǎn)是什么?各生育階段需水系數(shù)可見表2-2
3、各生育期階段的需水量第二節(jié)作物需水量(二)通過計(jì)算參照作物的需水量來計(jì)算實(shí)際需水量第二節(jié)作物需水量通過計(jì)算參照作物的需水量來計(jì)算實(shí)際需水量1、計(jì)算參照作物的需水量2、計(jì)算作物實(shí)際需水量第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量PenmanMonteith公式(FAO1990)式中:ET0-參照作物騰發(fā)量,mm/d;Rn-為作物表面的凈輻射,MJ/(m2?d);G-土壤熱通量密度,MJ/(m2?d);T-地面以上2m處的平均氣溫,℃;u2-地面以上2m處的風(fēng)速,m/s;es-飽和水汽壓,kpa;ea-實(shí)際水汽壓,kpa;es-ea-飽和氣壓虧缺量,kpa;Δ-水汽壓力曲線斜率,kpa/℃;γ-濕度計(jì)常數(shù),kpa/℃.第二節(jié)作物需水量(1)確定es、ea飽和水汽壓es:其中:eo(T)為氣溫為T時(shí)的飽和水汽壓,kpa;Tmax、Tmin為地面以上2m處最高、最低氣溫,℃。實(shí)際水汽壓ea:其中:RHmax、RHmin為最大、最小相對(duì)濕度,%。缺乏資料RHmax、RHmin,而只有平均相對(duì)濕度的資料。第二節(jié)作物需水量(2)濕度計(jì)γ確定式中:P為大氣壓強(qiáng),kpa;Z為海拔高度,m。
第二節(jié)作物需水量(3)確定作物表面凈輻射Rn式中:as、bs為短波輻射比例系數(shù),我國(guó)一些地方的as、bs值,可以從表2-4中查的,如無實(shí)際的太陽輻射數(shù)據(jù),可取as
=0.25,bs=0.50。n、N為實(shí)際日照時(shí)數(shù)與最大可能日照時(shí)數(shù),
Rs-太陽短波輻射第二節(jié)作物需水量(3)確定作物表面凈輻射Rn其中:為24h內(nèi)最高、最低絕對(duì)溫度,K=℃+273.16式中:Rs0為晴空時(shí)太陽輻射,MJ/(m2?d)(又稱太空輻射),與緯度及年內(nèi)所處的時(shí)間有關(guān)Rnl-凈長(zhǎng)波輻射式中:Ra為地球大氣圈外的太陽輻射(即理論太陽輻射),MJ/(m2?d)。(3)確定作物表面凈輻射Rn太陽輻射常數(shù),0.0820MJ/(m2?min)日地相對(duì)距離,
Ф為緯度,北半球?yàn)檎习肭驗(yàn)樨?fù)值。δ為太陽磁角,
。ωs為日落時(shí)相位角
(4)土壤熱通量G以月為時(shí)段:式中:為第i月(計(jì)算月)土壤熱通量密度;為計(jì)算月下一個(gè)月和前一個(gè)月的平均氣溫,℃。
如果未知,可按下式計(jì)算:以日或更短的時(shí)間,則白天:
夜晚:
第二節(jié)作物需水量(5)確定u2當(dāng)實(shí)測(cè)風(fēng)速距地面不是2m高時(shí),可用下式調(diào)整:式中:uz為實(shí)測(cè)地面以上Zm初的風(fēng)速,m/s;
Z為風(fēng)速實(shí)測(cè)實(shí)際高度。第二節(jié)作物需水量(6)水汽壓力曲線斜率第二節(jié)作物需水量【例2-1】參照作物需水量計(jì)算計(jì)算地點(diǎn)位于東經(jīng)119.0o北緯34.0o,海拔高度11m。1980年8月氣象資料為:月平均氣溫為24.2℃,最高日平均氣溫28.1℃,最低日平均氣溫為22.6℃,平均相對(duì)濕度為88%,10m高日平均風(fēng)速為2.3m/s,日平均日照時(shí)數(shù)為6.49h。1980年7月和9月的月平均氣溫為26.3℃和23.2℃。試用Penman-Monteith法計(jì)算參照作物需水量。第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量Gsc-太陽輻射常數(shù),0.0820MJ/m2?min計(jì)算Rn第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量2、計(jì)算作物實(shí)際需水量作物系數(shù),反映不同作物的差別。取決于冠層的生長(zhǎng)發(fā)育。土壤水分充足Kc作物系數(shù)的隨生育階段的變化Kc取決于作物冠層的生長(zhǎng)發(fā)育。冠層的發(fā)育情況常用葉面積指數(shù)(LAI)描述。LAI為葉面積值與其覆蓋下的土地面積的比率。第二節(jié)作物需水量Kc作物系數(shù)的修正修正后作物實(shí)際需水量公式:第二節(jié)作物需水量Kc作物系數(shù)的修正式中:Kcb—基本作物系數(shù),指土壤表面干燥、長(zhǎng)勢(shì)良好且供水充分時(shí)作物需水量與ET0的比值;Ks—水分脅迫系數(shù);Kw—反映降雨或灌水后濕土蒸發(fā)增加對(duì)作物系數(shù)影響的系數(shù)
第二節(jié)作物需水量介紹FAO推薦倫鮑斯和普魯伊提出,并經(jīng)豪威爾等人修正的估算方法。生育期初始生長(zhǎng)階段冠層發(fā)育階段生育中期成熟階段(1)基本作物系數(shù)第二節(jié)作物需水量(1)基本作物系數(shù)A點(diǎn)-Kcb是已知的(約定取0.25),因此只需初始生育期占全生育期的比例Fs1.B點(diǎn)—作物系數(shù)已達(dá)到峰值,確定該點(diǎn)需同時(shí)知道該點(diǎn)的基本作物系數(shù)Kcp和Fs2的值。C點(diǎn)—基本作物系數(shù)與B點(diǎn)相同,因此只需要確定Fs3.D點(diǎn)—一般位于成熟期末,由于作物生育期結(jié)束的時(shí)間是已知的,因此,確定D點(diǎn)只需知道改點(diǎn)的基本作物系數(shù)Kcm。以玉米生育期為例第二節(jié)作物需水量第二節(jié)作物需水量(2)水分脅迫系數(shù)水分脅迫系數(shù)計(jì)算表公式水分脅迫對(duì)需水量的影響可以通過以土壤水分脅迫系數(shù)來反映??筛鶕?jù)作物根區(qū)內(nèi)貯存的總有效土壤水的百分比確定水分脅迫系數(shù)式中:Ks—水分脅迫系數(shù);
λc—根區(qū)土壤有效水百分比的臨界值(根據(jù)作物耐旱性的不同而變化)。在干旱條件下仍能維持ET0稱為耐旱作物;對(duì)于耐旱作物λc取25%,對(duì)于干旱敏感的作物λc取50%。
λa—根區(qū)土壤有效水百分比。指土壤在田間持水量與永久凋萎點(diǎn)含水量之間能夠保持的水量。第二節(jié)作物需水量
式中:λa—根區(qū)土壤有效水百分比
θv—當(dāng)前土壤實(shí)際體積含水率,%;
θf—田間持水率,(體積%);
θp—永久凋萎系數(shù),(體積%);第二節(jié)作物需水量【例2-2】設(shè)田間持水率和凋萎系數(shù)分別為25%和10%(均為體積含水率),甲、乙兩田塊實(shí)際含水率分別為16%和20%(均為體積含水率),已知甲、乙兩田塊上的作物均為對(duì)干旱敏感作物,參照作物騰發(fā)量為1.3mm/d,基本作物系數(shù)為1.1,求兩種作物的實(shí)際騰發(fā)量。第二節(jié)作物需水量(3)濕土蒸發(fā)對(duì)作物系數(shù)的影響第二節(jié)作物需水量
式中:Fw—為濕潤(rùn)土壤表面的比例,見表2-7;
f(t)—濕土表面蒸發(fā)衰減函數(shù),;
t—濕潤(rùn)后經(jīng)過的時(shí)間,d;
td—為土壤表面變干所需的時(shí)間。第二節(jié)作物需水量上述公式只能反映降雨或灌水后濕土蒸發(fā)增加對(duì)某一天的作物系數(shù)的影響,實(shí)際上往往需要計(jì)算某一時(shí)段的平均kw值。式中:Af-平均濕土蒸發(fā)因子,可計(jì)算也可查表2-9。第二節(jié)作物需水量作物水分生產(chǎn)函數(shù)概念
20世紀(jì)40年代以來,傳統(tǒng)灌溉的目標(biāo)主要是向作物提供適宜的水分以獲得單位面積上的最高產(chǎn)量。而隨著水資源的短缺,以及經(jīng)濟(jì)學(xué)概念的引入,人們開始關(guān)心單位水量的投入而能獲取的最大效益,按照經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn),灌溉水量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)資源的投入量,而作物產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)品的產(chǎn)出量。作物產(chǎn)量與需水量之間存在著一種投入和產(chǎn)出的數(shù)學(xué)關(guān)系,這種關(guān)系稱為水分生產(chǎn)函數(shù)。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)1.定義由于它能描述不同時(shí)期作物產(chǎn)量與水的定量關(guān)系,那么只要找出某種作物的水分生產(chǎn)函數(shù),就可以確定對(duì)有限水量的容量分配或合理分配,即何時(shí)灌水、灌多少水、何時(shí)可以少灌或不灌。作物水分生產(chǎn)函數(shù)概念第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)
發(fā)達(dá)國(guó)家從60年代即開始研究。至70年代成為農(nóng)田灌溉研究的主要課題之一,并開始在實(shí)踐中應(yīng)用,70年代后期,美國(guó)西部開始實(shí)施非充分灌溉,利用有限水量,不以單純追求傳統(tǒng)最高產(chǎn)量為目標(biāo),而以總產(chǎn)值最佳,綜合效益最大為目標(biāo),優(yōu)化分配水量,優(yōu)化節(jié)水灌溉制度,其基礎(chǔ),便是作物水分生產(chǎn)函數(shù)。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)2.研究概況作物水分生產(chǎn)函數(shù)概念第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)通俗講,一定的水量,誰的效益最大,則供給誰。事實(shí)上,60年代以前就開始使用的K值法,即是初始模型。由于試驗(yàn)條件限制,還沒有找到一種理想的描述水量投入與產(chǎn)量的容量關(guān)系與模型。
60年代后才有分階段的研究水~產(chǎn)量關(guān)系,目前所采用的模型主要源于70、80年代的研究成果。我國(guó)從80年代初開始此項(xiàng)研究,全國(guó)有山西、河北、河南、內(nèi)蒙、新疆、寧夏、湖北、湖南、安徽等高起點(diǎn)高水平的試驗(yàn)站。2.研究概況作物水分生產(chǎn)函數(shù)概念第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)表示水分生產(chǎn)函數(shù)的自變量有三種指標(biāo):1)灌水量(W)2)實(shí)際騰發(fā)量(ETa)3)田間總供水量第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)田間總供水量=(灌水量+有效降雨量+土壤儲(chǔ)水量)
式中:
Y-作物產(chǎn)量,kg/hm2;
ET-蒸發(fā)蒸騰量,mm;
a0、b0、a1、b1、c1為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。一、作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)(1)作物產(chǎn)量與蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系用相對(duì)產(chǎn)量與相對(duì)蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系
Ym、Y—分別為充分供水時(shí)的最高產(chǎn)量和缺水條件下的實(shí)際產(chǎn)量,kg/hm2;
ETm、ET—分別為充分供水和缺水條件下全生育期總的蒸發(fā)蒸騰量,mm;
Ky—為作物產(chǎn)量對(duì)水分虧缺反映的敏感系數(shù),亦稱減產(chǎn)系數(shù)一、作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)一、作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)(2)考慮到高產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量和缺水量的關(guān)系并非線性這一事實(shí),相對(duì)產(chǎn)量與相對(duì)蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系用下式描述其適用性更強(qiáng)。
K′y—為作物產(chǎn)量對(duì)水分虧缺反映的敏感系數(shù);
n—為根據(jù)受旱實(shí)驗(yàn)資料分析求的得得經(jīng)驗(yàn)指數(shù)。
一、作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)時(shí)間水分生產(chǎn)函數(shù)(datedwaterproductionfunction)—包含供水時(shí)間和數(shù)量效應(yīng)的作物產(chǎn)量與耗水量之間的函數(shù)關(guān)系。產(chǎn)量與各階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系中,最簡(jiǎn)單的形式如下:式中:ETi、ETmi—分別為第i階段缺水和充分供水條件下的蒸發(fā)蒸騰量,mm/d;Kyi—為作物產(chǎn)量對(duì)第i階段缺水的敏感系數(shù)。說明:這種模型對(duì)于多數(shù)作物在缺水范圍為1-ETi/ETmi≤0.5時(shí)是有效的,但它僅考慮了某一階段缺水對(duì)產(chǎn)量的影響。二、作物產(chǎn)量與各階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)
(1)乘法模型由各生育階段(i)的相對(duì)騰發(fā)量或相對(duì)缺水量作自變量,用各階段連乘的數(shù)學(xué)式構(gòu)成階段效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量(相對(duì)產(chǎn)量)總的影響數(shù)學(xué)模型,稱為乘法模型。
(2)加法模型由各生育階段(i)的相對(duì)騰發(fā)量或相對(duì)缺水量作自變量,用各自分別影響相加的數(shù)學(xué)式構(gòu)成對(duì)產(chǎn)量(相對(duì)產(chǎn)量)總影響的數(shù)學(xué)模型,稱加法模型。缺水范圍:第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)二、作物產(chǎn)量與各階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系最常應(yīng)用的乘法模型是Jensen模型(由Jensen1968年提出)。式中:Y——實(shí)際產(chǎn)量,
Ym——作物最大產(chǎn)量,λi——作物不同階段缺水對(duì)產(chǎn)量的敏感指數(shù)。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)乘法模型Blank(1975):
kyi——不同階段缺水敏感系數(shù)。Stewart(1987):
(ETi=0,y=0;ETi=ETmi,y=ym)加法模型第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)由各生育階段(i)的相對(duì)騰發(fā)量或相對(duì)缺水量作自變量,用各自分別影響相加的數(shù)學(xué)式構(gòu)成對(duì)產(chǎn)量(相對(duì)產(chǎn)量)總影響的數(shù)學(xué)模型,稱加法模型,最常用的加法模型是Blank模型(1975年提出)式中:Kyi—作物不同階段缺水對(duì)產(chǎn)量的敏感系數(shù)。適于半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)的籽粒產(chǎn)量計(jì)算,也適于干旱牧草區(qū)生物產(chǎn)量的計(jì)算。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)【例2-3】
已知:玉米全生育期從5月1日到8月31日(123d)。各生育階段的天數(shù)及最大需水量見表2-13.試分析下列幾種情況的產(chǎn)量損失:①全生育期缺水85mm,并均勻地分布在整個(gè)生長(zhǎng)期;②拔節(jié)-抽雄期缺水85mm,其他階段不缺水;③抽雄-灌漿期缺水85mm,其他階段不缺水。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)一、灌溉制度定義為了達(dá)到滿足作物生長(zhǎng)需要而制定的適時(shí)適量進(jìn)行灌溉的方案
包括:作物播種前及其生育期內(nèi)的
灌水次數(shù)灌水日期灌水定額灌溉定額灌水定額──一次灌水單位灌溉面積上的灌水量。灌溉定額──各次灌水定額之和。m3/畝或mm單位間關(guān)系:1mm=0.667m3/畝1m3/畝=1.5mm第四節(jié)節(jié)水型灌溉制度三、充分灌溉條件下確定灌溉制度的方法充分灌溉條件下確定灌溉制度是指灌溉供水能夠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??偨Y(jié)起來主要有三種方法:二、影響作物灌溉制度的因素
1、總結(jié)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)作物種類、品種,自然條件,農(nóng)業(yè)技術(shù)措施(導(dǎo)致灌溉方式不同)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)2、根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度3、按照水量平衡原理分析制定作物灌溉制度湖北省水稻泡田定額及生育期灌溉定額調(diào)查成果表(中等干早年)我國(guó)北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度(調(diào)查)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)1、總結(jié)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)我國(guó)的許多灌區(qū)設(shè)置了試驗(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)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,不能一概照搬。2、根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度2、根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)式中:W0、Wt-分別為時(shí)段初和任一時(shí)間t時(shí)的土壤計(jì)劃潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量
WT-為由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量
P0-降水入滲水量
M-時(shí)段t內(nèi)的灌溉水量
K-時(shí)段t內(nèi)的地下水補(bǔ)給量
ET-時(shí)段t內(nèi)的作物田間需水量
f-時(shí)段內(nèi)深層滲漏量原理:將作物主要根系吸水層作為灌水時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層,并要求該土層內(nèi)的儲(chǔ)水量保持在作物所要求的范圍內(nèi)。(1)、水量平衡方程
Wt=W0
+
P0+M+K+WT-ET-f第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)3、按照水量平衡原理分析制定作物灌溉制度第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層水量平衡示意圖平衡方程Wt=W0
+
P0+M+K+WT-ET-f地面地下水f第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)當(dāng)在某些時(shí)段內(nèi)降雨很小或沒有降雨量時(shí),往往使土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量很快降低到或接近于作物允許的最小儲(chǔ)水量,此時(shí)即需進(jìn)行灌溉,補(bǔ)充土層中消耗掉的水量。注:為了滿足農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的需要,任何時(shí)段內(nèi)土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量必須經(jīng)常保持在一定的適宜范圍內(nèi),即通常要求不小于土壤允許的最小儲(chǔ)水量(Wmin
)和不大于土壤允許的最大儲(chǔ)水量(Wmax)土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層(H)內(nèi)儲(chǔ)水量變化第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)
影響因素:作物根系活動(dòng)層深度、土壤性質(zhì)、地下水埋深等。作物生長(zhǎng)初期,一般取30~40cm;
生長(zhǎng)末期一般不超過0.8~1.0m;
地下水位較高的鹽堿化地區(qū),深度不宜大于0.6m。(2)、基本資料收集擬定的灌溉制度是否正確,關(guān)鍵在于方程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)如土壤計(jì)劃濕潤(rùn)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a、土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(H)H是進(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。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)允許的最大、最小含水率(max、min):田間中不可能始終保持一個(gè)含水率,因?yàn)樽魑锖乃某掷m(xù)性,而降雨和灌溉則是間歇性。那么,則應(yīng)將土壤含水率控制在允許最大和最小之間。b、土壤適宜含水率及允許的最大、最小含水率土壤最適宜含水率(適):即最有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育的土壤含水率,與作物種類(小麥、玉米、棉花、果樹)和生長(zhǎng)發(fā)育階段,土壤性質(zhì)等因素有關(guān)。一般應(yīng)通過試驗(yàn)或調(diào)查總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)確定。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)c、有效降雨或降雨入滲量(P0)有效降雨P(guān)0=降雨量P-地面徑流P地或P0=
P
——為降雨入滲系數(shù),與一次降雨量大小、降雨強(qiáng)度、延續(xù)時(shí)間、土壤性質(zhì)、地面覆蓋、地形等有關(guān),很難確定。經(jīng)驗(yàn):P<5mm,=0即無用。
5<P<50mm,=1.0-0.8有部分蒸發(fā),截流。
P>50mm,=0.7-0.8徑流產(chǎn)生。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)K值獲得:地下水位是經(jīng)常變化的,計(jì)劃濕潤(rùn)層也是經(jīng)常變化的,則K也不是一個(gè)常數(shù),所以很難確定,只能通過試驗(yàn)確定。d、地下水補(bǔ)給量K定義:地下水借助土壤毛細(xì)管作用上升至作物根系活動(dòng)層,而被作物利用的水量,即為K影響因素:地下水埋深,土壤性質(zhì),作物種類(根系深淺),計(jì)劃濕潤(rùn)土層的含水量(如果要求保持很高的含水量,則可能無用)。第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)式中:v─(H2-H1)土層中的平均質(zhì)量含水率,以占干土重的百分?jǐn)?shù)計(jì)
H2——計(jì)劃時(shí)段末計(jì)劃濕潤(rùn)層深度,mH1——計(jì)劃時(shí)段初計(jì)劃濕潤(rùn)層深度,m
———土壤干密度。
e、由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量WT作物生長(zhǎng)發(fā)育,根系活動(dòng)層增加,作物便可利用這部分濕潤(rùn)層中的一部分水量,即
WT=667(H2-H1)m’第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)
’max、’0-土壤田間持水率和播前平均含水率(以占干土重%計(jì))
H為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度,m
為H深度內(nèi)的土壤平均密度,t/m3目的保證作物種子發(fā)芽和出苗,或儲(chǔ)水于土壤中以供作物生長(zhǎng)后期之用,播前往往只進(jìn)行一次,計(jì)算式為:m=100H('max-'0)第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)1.旱作物播前灌水定額的確定式中m-灌水定額(mm)
H-土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(m)-土壤干容重。
‘max、’min-允許的土壤最大含水量和最小含水率(以占干土重%計(jì))2.生育期灌水定額
m=Wmax-Wmin
=667H('max-'min)
第三節(jié)作物水分生產(chǎn)函數(shù)1、水量平衡方程淹灌條件下水稻灌溉制度若h2≤hmin,則需進(jìn)行灌水,灌水定額m=hmax-h2,實(shí)際取整。灌水后該時(shí)段末的水層深度h2’=h2+m;若h2?hp,則需進(jìn)行排水,排水量為d=h2-hp,一般假定排水在本時(shí)段末完成,則該時(shí)段末水田水層深為h2=hp。若hmin?h
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