第二章-作物需水量和灌溉用水量

1、作物根系吸水，也称植株蒸腾作物根系吸水，也称植株蒸腾植株间水分蒸发，也称棵间蒸发植株间水分蒸发，也称棵间蒸发渗漏渗漏深层渗漏：旱作物深层渗漏：旱作物田间渗漏：水稻田间渗漏：水稻 农田水分消耗农田水分消耗根系根系吸水吸水植物体植物体输水输水植物体植物体蒸腾蒸腾蒸腾蒸腾蒸发蒸发1、作物需水量、作物需水量v 在实际中由于组成植株体的水分只占总需水量中在实际中由于组成植株体的水分只占总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%)，而且这一小部分的，而且这一小部分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均将此部影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均将此部分忽略不计，分忽略不计，即认为作物需

2、水量就等于植株蒸腾量即认为作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸腾量蒸发蒸腾量” 。 作物需水量作物需水量 = 植株蒸腾植株蒸腾 + 株间蒸发株间蒸发=腾发量腾发量v 需水量需水量是一个是一个理论值理论值，又称为潜在蒸散量（或潜在，又称为潜在蒸散量（或潜在腾发量），而腾发量），而耗水量耗水量是一个是一个实际值实际值，又称实际蒸散量。，又称实际蒸散量。需水量与耗水量的单位一样，常以需水量与耗水量的单位一样，常以 m3 亩亩-1 或或 mm 水水层表示。层表示。2、田间耗水量、田间耗水量稻田耗水量稻田耗水量=作物需水量作物需水量+ 田间渗漏田间渗漏旱

3、地耗水量旱地耗水量=作物需水量作物需水量3、作物需水量特点、作物需水量特点（1）同一作物不同生育阶段对水分要求不同同一作物不同生育阶段对水分要求不同E作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为大的时期称为作物需水临界期作物需水临界期或或需水关键期需水关键期。各种作物各种作物需水临界期不完全相同，需水临界期不完全相同，在作物需水临界期缺水，会在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。对产量产生很大影响。E农农作物产量影响最大的时期作物产量

4、影响最大的时期分别为分别为:3、作物需水量特点、作物需水量特点（2 2）作物种类不同对水分要求不同作物种类不同对水分要求不同水稻：孕穗开花水稻：孕穗开花 棉花：开花结铃期棉花：开花结铃期小麦：拔节灌浆期小麦：拔节灌浆期 玉米：玉米：抽雄乳熟期抽雄乳熟期3、作物需水量特点、作物需水量特点（3）地区自然条件不同作物需水量不同地区自然条件不同作物需水量不同土壤：土壤含水率、土壤质地、地下水埋深土壤：土壤含水率、土壤质地、地下水埋深 气象：蒸发、降雨气象：蒸发、降雨（4）农业技术措施不同，作物需水情况不同农业技术措施不同，作物需水情况不同免耕免耕 秸秆或薄膜覆盖秸秆或薄膜覆盖 深翻深松深翻深松自然因素

5、：气象条件、土壤特征、作物性状等自然因素：气象条件、土壤特征、作物性状等人为因素：农田灌排措施、农业耕作措施等人为因素：农田灌排措施、农业耕作措施等（1 1）气象气象因素因素 气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。气象因素对作物需水量的影响，往往是几个因素气象因素对作物需水量的影响，往往是几个因素同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量会增加。会增

6、加。4、影响作物需水量的因素：影响作物需水量的因素：（2）土壤特征土壤特征 土壤含水状况、土壤质地、地下水埋深等。土壤含水状况、土壤质地、地下水埋深等。4、影响作物需水量的因素：影响作物需水量的因素：（3）作物因素）作物因素 v 不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、玉玉 米、水稻而言，水稻小麦玉米；米、水稻而言，水稻小麦玉米；v 不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需水量小；不同生育阶段需水量不同；不同长势的需水量小；不同生育阶段需水量不同；不同长势的作物需水量不同。作物需水量不同。（4）农业耕

7、作措施）农业耕作措施 灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将土壤表面灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将土壤表面 形成一个疏松层，这样就可以减少水分的消耗。形成一个疏松层，这样就可以减少水分的消耗。（5）农田灌溉排水措施农田灌溉排水措施n作物实际需水量计算作物实际需水量计算1000ppERppETan1、直接计算需水量的方法、直接计算需水量的方法（1）值法：以水面蒸发为参数的需水量计算法值法：以水面蒸发为参数的需水量计算法水面蒸发量与作物需水量之间存在一定程度的相关关水面蒸发量与作物需水量之间存在一定程度的相关关系，因此可用水面蒸发量这一参数来计算作物需水量：系，因此可用水面蒸发量这一参数来计算作物需水

8、量：0EETbEET0与与ET同时段的同时段的水面蒸发量水面蒸发量某时段内的作物需水量（某时段内的作物需水量（mm）1、直接计算需水量的方法、直接计算需水量的方法（1）值法：值法：需水系数或蒸发系数，为需水量与水面蒸发量需水系数或蒸发系数，为需水量与水面蒸发量的比值，由实测资料确定，的比值，由实测资料确定，一般水稻田的一般水稻田的= 0.91.3，旱作的，旱作的= 0.30.7。 作物全生育期内各生长阶段的作物全生育期内各生长阶段的值是各不相同的，值是各不相同的，其最大值出现在作物生长旺期，而发芽出苗期则其最大值出现在作物生长旺期，而发芽出苗期则最小，所以在分阶段计算作物需水量时，各阶段最小，

9、所以在分阶段计算作物需水量时，各阶段应分别选取应分别选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、直接计算需水量的方法、直接计算需水量的方法 作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用。素的协调及农业措施的综合作用。在一定条件下，在一定条件下，作物需水量将随产量的提高而增加。但是需水量的作物需水量将随产量的提高而增加。但是需水量的增加并不与产量成比例，增加并不与产量成比例， 单位产量的需水量随产量的增单位产量的需水量随产量的增加而逐渐减小，说明当作物产加而逐渐减小，说明当作物产量达

10、到一定水平后，要进一步量达到一定水平后，要进一步提高产量就不能仅靠增加水量，提高产量就不能仅靠增加水量，而必须同时改善作物生长所必而必须同时改善作物生长所必需的其它条件。需的其它条件。产量Y式中：式中：KK 、 n n、cc由实验确定。由实验确定。此法简便，只要确定计划产量后便可算出需水量；同时，此法简便，只要确定计划产量后便可算出需水量；同时，此法使需水量与产量相联系，便于进行此法使需水量与产量相联系，便于进行灌溉经济分析灌溉经济分析。cKYETn作物全生育期作物全生育期内总需水量（内总需水量（m3/亩）亩）需水系数需水系数作物单位面积作物单位面积产量（产量（kg/亩）亩）1、直接计算需水量

11、的方法、直接计算需水量的方法E对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水量随产量的提高而增大，用此法推算较可靠。量随产量的提高而增大，用此法推算较可靠。但对于土壤水但对于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。量与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。（3 3）阶段作物需水量阶段作物需水量：实践中的模比系数法：先确定全生育期作物需水量，实践中的模比系数法：先确定全生育期作物需水量，估算出作物各生育阶段的需水量，然后按照各生

12、育估算出作物各生育阶段的需水量，然后按照各生育阶段需水规律，以一定比例进行分配，即阶段需水规律，以一定比例进行分配，即ETKETii1001某一生育阶段的作物需水量某一生育阶段的作物需水量模比系数模比系数日需水量日需水量：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数模比系数，是制定灌溉制，是制定灌溉制度和合理用水的重要依据。度和合理用水的重要依据。1、直接计算需水量的方法、直接计算需水量的方法2、基于参照作物、基于参照作物需水量计算实际作物需水量需水量计算实际作物需水量计算参照作物需水量的方法有很多，最著名的、应用计算参照作物需水量的方法有很多，最著名的、应用

13、最广泛的是最广泛的是Penman公式公式1000ppERppETanKKc c ： 作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物群体叶面积有关。实测结果表明，群体叶面积有关。实测结果表明，Kc Kc 在作物全生育在作物全生育期的变化规律是：前期和后期相对较小，生长盛期较期的变化规律是：前期和后期相对较小，生长盛期较大。大。实际作物的需水量与参考作物需水量两者受气象因素实际作物的需水量与参考作物需水量两者受气象因素的影响具有同步性的。因此，此时作物需水量可由参的影响具有同步性的。因此，此时作物需水量可由参照作物蒸发蒸腾量乘以作物系数得到。照作物蒸发蒸腾量乘以作

14、物系数得到。ET0 的计算只考虑了气象因素对需水量的影响，实际作的计算只考虑了气象因素对需水量的影响，实际作物需水量物需水量ET 还应考虑作物与土壤因素进行修正。还应考虑作物与土壤因素进行修正。0ETKETcv灌溉制度：灌溉制度：指特定作物在一定的气候、土壤、供水指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或高效，所制订的向农田灌水的方案。包括作物播种或高效，所制订的向农田灌水的方案。包括作物播种前前(或水稻栽秧前或水稻栽秧前)及全生育期内的及全生育期内的灌水次数灌水次数，每次灌，每次灌水的水的灌水日期灌水日期、

15、灌水定额灌水定额以及以及灌溉定额灌溉定额。v灌水定额：灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。指一次灌水单位面积上的灌水量。v灌溉定额：灌溉定额：指作物全生育期各次灌水定额之和。指作物全生育期各次灌水定额之和。 灌水定额及灌溉定额常以灌水定额及灌溉定额常以m3/hm2或或mm表示。表示。v灌水次数：灌水次数：农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。 灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。 灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术措施的不同而变化。措施的不同而变化。 由于拟建灌区

16、规划设计或已建灌区管理工作的需要，由于拟建灌区规划设计或已建灌区管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分灌溉制度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分估算（预报）性质。估算（预报）性质。 因此，必须以作物需水规律和气象条件（特别是降因此，必须以作物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据，从当地具体条件出发，针对不水）等作为主要依据，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定同水文年份，拟定湿润年（降雨量频率为湿润年（降雨量频率为25%）、中中等年（频率为等年（频率为50%）和和中等干旱年（频率为中等干旱年（频率为75%）及及特旱年（频率为特旱年（频率为95%）四种

17、类型的灌溉制度。四种类型的灌溉制度。 也就是说也就是说同一种作物在不同水文年有不同的灌溉制同一种作物在不同水文年有不同的灌溉制度。度。一一般在灌溉工程规划、设计中多采用般在灌溉工程规划、设计中多采用中等干旱年中等干旱年的灌溉制度作为标准的灌溉制度作为标准。p 灌溉制度是灌溉工程规划设计的基础，是已建成灌溉制度是灌溉工程规划设计的基础，是已建成灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。p 灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益）和品质灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益）和品质的提高，及灌区水土资源的充分利用和灌溉工程设的提高，及灌区水土资源的充分利用和灌

18、溉工程设施效益的发挥。施效益的发挥。 一、一、充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌溉制度在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来确定灌溉制度。确定灌溉制度。 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度 经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少确定灌溉制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制确定灌溉制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制度的重要依据，应成为制定灌溉制度最宝贵的资料。度的重要依据，应成为制定灌溉制度最宝贵的资料。灌溉制度调查应根据设计要求的水文年份，

19、仔细调查灌溉制度调查应根据设计要求的水文年份，仔细调查这些年份不同生育期的作物田间耗水强度这些年份不同生育期的作物田间耗水强度mm/d及灌及灌水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确定这些年份的灌溉制度。定这些年份的灌溉制度。1、制定灌溉制度的方法制定灌溉制度的方法一、一、充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌溉制度 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度调查生育期灌溉制度 作 物 灌水次数 灌水定额(m3hm2) 灌溉定额(m3hm2) 备注 小麦 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、充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌溉制度 2）根据灌溉试验资料制定灌溉制度根据灌溉试验资料制定灌溉制度 长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行了多长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试验观测资年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。 1、制定灌溉制度的方法制定灌溉制度的方法一、一、充分灌溉条

21、件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌溉制度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内水层变化（水田）水量平衡法以作物各生育期内水层变化（水田）或土壤水分变化（旱田）为依据，或土壤水分变化（旱田）为依据，从对作物充分供从对作物充分供水的观点出发水的观点出发，要求在作物各生育期内水层变化，要求在作物各生育期内水层变化（水田）或计划湿润层内的土壤含水量维持在作物（水田）或计划湿润层内的土壤含水量维持在作物适宜水层深度或土壤含水量的上限和下限之间，降适宜水层深度或土壤含水量的上限和下限之间，降至至下限时则应进行灌水

22、下限时则应进行灌水，以保证作物充分供水。，以保证作物充分供水。 应用时要参考、结合前几种方法的结果，这样应用时要参考、结合前几种方法的结果，这样才能使得所制定的灌溉制度更为合理与完善。才能使得所制定的灌溉制度更为合理与完善。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。可分别针对水稻本田的灌溉制度。可分别针对泡田期泡田期及及插秧以后插秧以后的的生育期进行设计。生育期进行设计。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(泡田定额泡田定额)可用下式确定：可用下式确定：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/亩；亩； h0插秧时田面所需的水层深度，插秧时田面所需的水层深度，mm； S1泡田期的渗漏量，即开始泡田到插秧期间的总渗漏量泡田期的渗漏量，即开始泡田到插秧期间的总渗漏量, ,mm； t1泡田期的日数；泡田期的日数； e1t1时期（泡田期）内水田田面平均蒸发强度，时期（泡田期）内水田田面平均蒸发强度，mm/d，可可用水面蒸发强度代替；用水面蒸发强度代替； P1t1时期内的降雨量，时期内的降雨量，mm。通常，泡田定额按照土壤、地势、地下水埋深通常，泡田定额按照土壤、地势、地下水埋深等类似田块的实测资料决定，一般等类似田块的实测资料决定，一般h0=3050cm条条件下

24、，泡田定额可采取以下数值：件下，泡田定额可采取以下数值： 粘土、壤土：粘土、壤土：5080m3/亩；亩； 中壤土、砂壤土：中壤土、砂壤土：80120m3/亩；亩； 轻砂壤土：轻砂壤土：100160m3/亩；亩；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时段初田面水层深度；时段初田面水层深度； P时段内降雨量；时段内降雨量； m时段内的灌水量；时段内的灌水量； s时段内渗漏量时段内渗漏量c时段内排水量；时段内排水量；E 蒸发

25、量；蒸发量； h2时段末田面水层深度；时段末田面水层深度；式中各数值均以式中各数值均以mm计。计。 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如图所示：如图所示：m为灌溉量，为灌溉量，P为降雨，为降雨，E为蒸发量，为蒸发量，c为排为排水量，水量，s为渗漏量，初始水层深为为渗漏量，初始水层深为h1。对任一时段：。对任一时段：h1+P+m-s-c-E=h2m=h2+s+c+E-h1-P如果时段初的农田水分处于适宜水层如果时段初的农田水分处于适宜水层(水田水田)上限上限(hmax)，经过一个时段的消耗，田面水层降到适宜经过一个时段的消耗，田

26、面水层降到适宜水层的下限水层的下限(hmin)，这时如果没有降雨，则需进行这时如果没有降雨，则需进行灌溉，灌水定额即为：灌溉，灌水定额即为：m= hmaxhmin 当确定了各阶段适宜水层当确定了各阶段适宜水层hmax 、 hmin 以及各阶段需水强度，即可采用图解法推求水以及各阶段需水强度，即可采用图解法推求水稻灌溉制度稻灌溉制度 3 3）图解法推求作物灌溉制度）图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时段初田面时段初田面水层深度水层深度时段内时段内降雨量降雨量时段内田时段内田间耗水量间耗水量时段内时段内灌水量灌水量时段内时段内排水

27、量排水量时段末田面时段末田面水层深度水层深度灌水定额灌水定额m=hmax-hminp2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度经计算，可求得灌水次数为经计算，可求得灌水次数为10次次，灌溉定额为，灌溉定额为340mm，即，即227立立方米方米/亩；若泡田定额为亩；若泡田定额为80立方米立方米/亩，则总灌溉定额为亩，则总灌溉定额为M=227+80=307m3/亩。由计算表可得到亩。由计算表可得到灌水时间灌水时间和和每次灌水量每次灌水量。由此得到灌溉制度的全部四个要素。由此得到灌溉制度的全部四个要素。2 2、水稻灌溉制度水稻灌溉制度表表2-1 2-1 水稻各生育阶段需水系数、适宜水层上下限水稻各生育阶段需水

28、系数、适宜水层上下限及雨后允许最大蓄水深及雨后允许最大蓄水深表表2-2 2-2 设计年双季晚稻生育期内的降雨量设计年双季晚稻生育期内的降雨量HKETPMETMKPWWWTt00任一时间任一时间t时的时的土壤计划湿润层土壤计划湿润层内的储水量内的储水量时段初的土壤时段初的土壤计划湿润层计划湿润层内的储水量内的储水量计划湿润层增加而增加的水量计划湿润层增加而增加的水量时段内保存在时段内保存在土壤计划湿润层土壤计划湿润层内的有效降雨量内的有效降雨量时段内的时段内的地下水补给量地下水补给量时段内的时段内的灌溉水量灌溉水量时段内的时段内的作物需水量作物需水量1 1）根据水量平衡原理制定根据水量平衡原理制

29、定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度 为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润层内的土壤含水量（或储水量）必须经常保持在一层内的土壤含水量（或储水量）必须经常保持在一定的范围之内，即通常要求定的范围之内，即通常要求不小于不小于最小允许含水量最小允许含水量min（或最小允许储水量（或最小允许储水量Wmin）和）和不大于不大于最大允许最大允许含水量含水量max（或最大允许储水量（或最大允许储水量Wmax）。）。当计划湿润层内的平均土壤含水量（或储水量）降当计划湿润层内的平均土壤含水量（或储水量）降低到或接近于最小允许值（低到或接近于最小允许值（min或或Wmin）

30、时，即需）时，即需进行灌溉，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。进行灌溉，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。1 1）根据水量平衡原理制定根据水量平衡原理制定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度1 1）根据水量平衡原理制定根据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时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计划湿润层也例如某时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计划湿润层也无变化，随着时间的推移，无变化，随着时间的推移，土壤储水量土壤储水量将降至下限将降至下限，其，其水量平衡方程可写为：水量平衡方程可写为：ETKWW0min土壤计划湿润层土壤计划湿润层(H)内储水量变化内储水量变化1 1）根据水量平衡原理制定根

31、据水量平衡原理制定旱作物旱作物灌溉制度灌溉制度 判断是否需要灌判断是否需要灌时段末的灌水定额（时段末的灌水定额（m3亩）亩） 则为（注意单位换则为（注意单位换算算）:keWWtmin0)(667minmaxminmaxnHWWm)(667minmaxminmaxHWWmn 确定灌水时间确定灌水时间n 确定灌水量确定灌水量比较比较0 （ W0 ）与）与 min（Wmin）或旱作物的灌溉定额旱作物的灌溉定额)(667minmaxminmaxnHWWm)(667minmaxminmaxHWWm土壤计划湿润层土壤计划湿润层内允许最大储水量内允许最大储水量土壤计划湿润层土壤计划湿润层内允许最小储水量内允

32、许最小储水量土壤计划土壤计划湿润层深度湿润层深度计划湿润层内计划湿润层内土壤孔隙率土壤孔隙率（占土壤体积的（占土壤体积的%）允许的土壤允许的土壤最小含水率最小含水率（占土壤空隙（占土壤空隙体积的体积的%）允许的土壤允许的土壤最大含水率最大含水率（占土壤空隙（占土壤空隙体积的体积的%）计划湿润层内计划湿润层内土壤干容重土壤干容重计划湿润层深度（计划湿润层深度（H）a、土壤计划湿润层深度：土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控实施灌水时计划调节、控制土壤水分状况的土层深度。制土壤水分状况的土层深度。v 一般可取为作物的主要根系活动层。一般可取为作物的主要根系活动层。 计划湿润层深度与计划湿润层

33、深度与作物种类、品种、生育阶段、作物种类、品种、生育阶段、土壤性质以及地下水埋深等因素有关土壤性质以及地下水埋深等因素有关。对某一特。对某一特定作物其深度随作物的生长而增加，需根据当地定作物其深度随作物的生长而增加，需根据当地实际情况确定。实际情况确定。 2 2）旱作物灌溉制度的基本资料）旱作物灌溉制度的基本资料 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本资料作物灌溉制度的基本资料冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度 生育期 幼苗期 分蘖期 拔节期 抽穗期 灌浆期 冬小麦 计划湿润层深度 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 现蕾期 开花结铃期 吐絮期 棉花 计划湿润层深度 0.30.4m 0.40.6m 0.60.8m 0.60.8m 生育期 幼苗期 拔节期 孕穗期 抽穗期 灌浆期 玉米 计划湿润层深度 0.30.4m 0.40.5m 0.50.6m 0.60.8m 0.8m 允许最大、最小含水率允许最大、最小含水率max、 minmax=fcminwpb、 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本资料作物灌溉制度的基本资料生育期 出苗期 分蘖期 越冬期 返青-拔节期 拔节期后 冬小麦 土壤适宜含水量 稍70% 稍70% 70%左右 6070% 7080% 生育期 播种期 苗期

35、 现蕾期 开花结铃期 成熟期 棉花 土壤适宜含水量 70% 5570% 6070% 7080% 5570% 生育期 播种期 苗期 拔节孕穗期 抽穗开花期 灌浆成熟期 玉米 土壤适宜含水量 6080% 5560% 6070% 7075% 70%左右 冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量 土壤适宜含水量介于土壤适宜含水量介于max与与min之间，随作物品种及其生育之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化。阶段、土壤性质等因素而变化。降雨入渗量降雨入渗量P0c、PP0降雨入渗系数降雨入渗系数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资料作物灌溉制度的基本资料有效降水：有效降水：能被田间作物有效利用的当地降水。能被田间作物有效利用的当地降水。 一般认为小于一般认为小于2mm2mm（亦有认为小于（亦有认为小于5mm5mm）的降水对作物无实）的降水对作物无实际意义，为际意义，为无效降水无效降水；降水过大将产生径流和深层渗漏，此；降水过大将产生径流和深层渗漏，此两者也为无效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式计两者也为无效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式计算：算：地下水补给量地下水补给量Kd、 2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本资料作物灌溉制度的基本资料地下水补给量：地

37、下水补给量：地下水借毛细管作用上升至作物根系活动地下水借毛细管作用上升至作物根系活动层内而被作物利用的水量。层内而被作物利用的水量。p 其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度、气象条件、根系层土壤含水量等有关。需水强度、气象条件、根系层土壤含水量等有关。地下水地下水位越接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越位越接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越多。多。p 一般要通过田间试验来确定地下水对农田的补给强度。一般要通过田间试验来确定地下水对农田的补给强度。地下水（或下部土层）对根系层的补给可在实测两层间土地下水（或

38、下部土层）对根系层的补给可在实测两层间土壤含水量（或基质势）变化趋势的基础上，通过计算土壤壤含水量（或基质势）变化趋势的基础上，通过计算土壤水分通量获得水分通量获得 。p通常通常取作物需水量的取作物需水量的15%-20%。计划湿润层增加而增加的水量计划湿润层增加而增加的水量WTe、H1H2nHHWT)(6671212)(667水HHWT2 2）旱）旱作物灌溉制度的基本资料作物灌溉制度的基本资料作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若计算作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若计算时段内计划湿润层深度无变化，则时段内计划湿润层深度无变化，则WT 项可设定为零；若时项可设定为零；若时段内计

39、划湿润层变化较大，由于计划湿润层的增加，将增加段内计划湿润层变化较大，由于计划湿润层的增加，将增加部分有效水量，此时，部分有效水量，此时，WT可近似按下式计算：可近似按下式计算：nHM)(6670max1HM水)(6670max1播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计之用。播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算：算：3 3）旱作物播前灌水定额旱作物播前灌水定额（M1)M1)的确定的确定 以棉花灌溉制度为例：以棉花

40、灌溉制度为例：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为： 1)1)根据各旬的计划湿润层深度根据各旬的计划湿润层深度H 和作物所要求的计划湿润和作物所要求的计划湿润层内土壤含水量的上限和下限，求出层内土壤含水量的上限和下限，求出H 土层内允许储水量上土层内允许储水量上限限Wmax及下限及下限Wmin，绘于图上。，绘于图上。 2)2)绘制作物田间需水量绘制作物田间需水量( (ET) )累积曲线，由于计划湿润层加累积曲线，由于计划湿润层加大而获得的水量大而获得的水量( (WT）累积曲线、地下水补给量）累积曲线、地下水补给量( (K ) )累积

41、曲线累积曲线以及净耗水量以及净耗水量( (ETWTK) )曲线。曲线。 3)3)根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量P0，逐时段绘，逐时段绘于图上。于图上。4 4）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度根据水量平衡图解法拟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结蕾结蕾结铃结铃01004003002004080120160200计划湿润土层含水量（计划湿润土层含水量（m3/亩）亩）需水量（需水量（m3/亩）亩）04080120160渗入土层降雨量（渗入土层降

42、雨量（m3/亩）亩）棉花灌溉制度设计图棉花灌溉制度设计图作物需水量累积曲线作物需水量累积曲线WT累积曲线累积曲线K值累积曲线值累积曲线ET-WT-K累积曲线累积曲线渗入土壤内的渗入土壤内的降雨量累积曲线降雨量累积曲线计划湿润土层计划湿润土层允许最大储水量允许最大储水量Wmax曲线曲线计划湿润土层计划湿润土层允许最小储水量允许最小储水量Wmin曲线曲线计划湿润土层计划湿润土层实际储水量实际储水量W曲线曲线灌水灌水深层渗漏深层渗漏4 4）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度 4)4)自作物生长初期土壤计划湿润层储水量自作物生长初期土壤计划湿润层储水量W0,

43、,逐旬减去逐旬减去( (ET- -WT - -K) )值，即至值，即至A A点引直线平行于点引直线平行于( (ET-WT-K) )曲线，当曲线，当遇有降雨时再加上降雨入渗量遇有降雨时再加上降雨入渗量P0，即得计划湿润土层实际储，即得计划湿润土层实际储水量水量 ( (W) )曲线。曲线。 5)5)当当W曲线接近于曲线接近于Wmin时，即进行灌水。灌水时期除考虑时，即进行灌水。灌水时期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。灌

44、水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于灌水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于Wmax，也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也象降雨入也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也象降雨入渗量一样加在渗量一样加在W W曲线上。曲线上。4 4）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度 6) 6)如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水时间和灌水次数。水时间和灌水次数。 7) 7)生育期灌溉定额生育期灌溉定额M2=m，M为各次灌水定额。根据上为各次灌水定额。根据上述原理，也可列表计算，

45、计算时段采用一旬或五天。计算也述原理，也可列表计算，计算时段采用一旬或五天。计算也十分简便。十分简便。 把把播前灌水定额播前灌水定额加上加上生育期灌溉定额生育期灌溉定额，即得，即得旱作物的总灌旱作物的总灌溉定额溉定额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资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。对于比较大资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。对于比较大的灌区，由于自然地理条件差别较大，应分区制定灌溉制度，的灌区，由于自然地理条件差别较大，应分区制定灌溉制度，并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较

46、切合实际。并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。作物需水量计算步骤：计算步骤：(1) 计算生育期内计算生育期内H深土壤含水量深土壤含水量W0，中允许储，中允许储水量上限水量上限Wmax及下限及下限Wmin ，作物需水量，作物需水量ET。(2) 计算计算由于计划湿润层增加而增加的水量由于计划湿润层增加而增加的水量(WT) (3) 地下水补给量地下水补给量(K) (4) 净耗水量净耗水量 (ET-WT-K)(5) 降雨入渗量降雨入渗量(P0) (6) 实际土壤储水量（实际土壤储水量（Wt）(7) Wmin WtWmax ，求求m值值二、非二、非充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌

47、溉制度非充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得非充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。根据所高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。根据所应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如：应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如：v 在水资源短缺的半干旱地区，为解决有限水量在作物在水资源短缺的半干旱地区，为解决有限水量在作物生育期的最优分配问题，根据作物需水关键期进行有限生育期的最优分配问题，根据作物需水关键期进行有限次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度v 为追求农产

48、品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉为追求农产品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉 二、非二、非充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下的灌溉制度 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 效效益益费费用用投入水量投入水量水量效益水量效益关系曲线关系曲线水量费用水量费用关系曲线关系曲线损失损失效益效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量与效益、费用关系曲线灌溉水量与效益、费用关系曲线dmy如何使有限的水资源发挥最大的效益如何使有限的水资源发挥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产量和相应的毛收益，的产量和相应的毛收益，在供水不超过作物正常生在供水不超过作

49、物正常生长所需水量的前提下，毛长所需水量的前提下，毛效益随水量的增加而增加效益随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资源有限的情况下，可控制单位面在水资源有限的情况下，可控制单位面积供水量，使单方水产生的净效益最大积供水量，使单方水产生的净效益最大充分灌溉时，尽管毛效益最大，但净效充分灌溉时，尽管毛效益最大，但净效益却不一定最大，因此有时尽管水资源益却不一定最大，因此有时尽管水资源充分，为获取最大的净效益，也实行非充分，为获取最大的净效益，也实行非充分灌溉充分灌溉如何在时间上和空间上合理分配有限的水如何在时间上

50、和空间上合理分配有限的水资源，其依据是作物水分生产函数资源，其依据是作物水分生产函数作物水分生产函数：指农业生产水平基本一致的作物水分生产函数：指农业生产水平基本一致的条件下，作物所条件下，作物所消耗的水资源量消耗的水资源量与与作物产量作物产量之间之间的函数关系。的函数关系。| 作物水分生产函数为灌溉系统的规划设计或某作物水分生产函数为灌溉系统的规划设计或某地区进行节水灌溉制定优化配水计划提供基本依地区进行节水灌溉制定优化配水计划提供基本依据。据。| 作物水分生产函数的模式很多，主要有两大类：作物水分生产函数的模式很多，主要有两大类：一是一是作物产量作物产量与与全生育期总蒸发蒸腾量全生育期总蒸

51、发蒸腾量的关系；的关系；二是二是作物产量作物产量与与各生育阶段蒸发蒸腾量各生育阶段蒸发蒸腾量的关系。的关系。 maymaETETKYY11mamaETETYYR.J.Hanks(1974)全生育期模型全生育期模型J.Doorenbos and A.H.Kasam(1975)作物实际产量作物实际产量作物最大产量作物最大产量全生育期全生育期实际腾发量实际腾发量全生育期全生育期潜在腾发量潜在腾发量inimiaimaETETYY)(1M.E.Jensen(1968)inibimamaETETaYY10011阶段缺水模型阶段缺水模型Minhas(1974)作物实际产量作物实际产量作物最大产量作物最大产量

52、第第i阶段的阶段的实际腾发量实际腾发量第第i阶段的阶段的潜在腾发量潜在腾发量第第i阶段的阶段的缺水敏感指数缺水敏感指数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优化灌溉制度的确定方法优化灌溉制度的确定方法v 非充分灌溉条件下，作物的灌溉制度是对有限非充分灌溉条件下，作物的灌溉制度是对有限的可供水量在作物全生育期内进行灌水时间和灌的可供水量在作物全生育期内进行灌水时间和灌水定额的最优分配。水定额的最优分配。v 由于作物每一生育阶段的灌水决策与时间有关，由于作物每一生育阶段的灌水决策与时间有关，因此，这种最优化过程是与作物生育阶段密切相因此，这种最优化过程是与作物生育阶段密切

53、相关的多阶段决策过程，常用的求解方法是动态规关的多阶段决策过程，常用的求解方法是动态规划法划法.。 v 在灌溉工程的在灌溉工程的规划设计规划设计中，要进行来、用水中，要进行来、用水量的配合，以确定灌溉工程的类型、规模及灌量的配合，以确定灌溉工程的类型、规模及灌溉面积，确定渠道及渠系建筑物的尺寸；溉面积，确定渠道及渠系建筑物的尺寸；v 在灌溉在灌溉中，也需要进行来、用中，也需要进行来、用水量的配合，以便制定水库的控制运行计划、水量的配合，以便制定水库的控制运行计划、灌溉用水计划等。灌溉用水计划等。v都需要在制定灌溉制度的基础上，计算灌溉都需要在制定灌溉制度的基础上，计算灌溉用水量。用水量。灌溉用水量：灌溉用水量：指灌区灌溉面积上要求水源供给指灌区灌溉面积上要求水源供给 的总灌溉水量。的总灌溉水量。 其大小及其在