灌溉计划制定技术

1、1大田作物灌溉计划大田作物灌溉计划实时制定技术实时制定技术Real-time Irrigation scheduling for field crop中中 国国 农农 业业 大大 学学李李 光光 永永2灌溉计划实时制定技术的内涵灌溉计划实时制定技术的内涵 灌溉计划灌溉计划是一种灌溉水的使用策略，是灌是一种灌溉水的使用策略，是灌溉决策的制定过程。溉决策的制定过程。是节水农业体系的重要组成部分。是节水农业体系的重要组成部分。3灌溉计划实时制定技术的内涵灌溉计划实时制定技术的内涵 其内涵是，（农户）如何根据作物（品其内涵是，（农户）如何根据作物（品种与生长阶段）、土壤、地区气象条件种与生长阶段）、土

2、壤、地区气象条件及灌水技术和农业耕作措施，（科学地）及灌水技术和农业耕作措施，（科学地）决定：决定： 什么时候灌溉（什么时候灌溉（When） 每次灌多少水量（每次灌多少水量（How much）4正确的灌溉计划正确的灌溉计划 可节省水量可节省水量 在有完善的灌溉系统条件下，大部分农户民倾向于在有完善的灌溉系统条件下，大部分农户民倾向于灌溉较多的水量，认为灌水量多可以获得较高的产灌溉较多的水量，认为灌水量多可以获得较高的产量。量。在不减少作物产量的情况下在不减少作物产量的情况下 美国研究表明，实施正确的灌溉计划，可以节省灌美国研究表明，实施正确的灌溉计划，可以节省灌溉水量溉水量1535，（，（Ro

3、bert Evans，North Carolina试验站）试验站） 中澳项目昌平示范点，果树微灌正确的灌溉计划与中澳项目昌平示范点，果树微灌正确的灌溉计划与果农的凭经验微灌，节水果农的凭经验微灌，节水36 5正确的灌溉计划（续）正确的灌溉计划（续） 可节省能源；可节省能源；（尤其在井灌区，提水灌区）（尤其在井灌区，提水灌区） 可减少病虫害的发生；可减少病虫害的发生； 可减少营养物质的流失量；可减少营养物质的流失量； 可提高化学药剂的有效使用，同时减少可提高化学药剂的有效使用，同时减少对地下水的污染；对地下水的污染； 最终可使效益最大。最终可使效益最大。6本报告的讨论重点（本报告的讨论重点（fo

4、cus）：）： 灌溉计划的制定取决于纵多的因素：灌溉计划的制定取决于纵多的因素： 土壤、气象、作物、水源、灌溉技术、耕作措施和管理目标土壤、气象、作物、水源、灌溉技术、耕作措施和管理目标等等 是多种技术的集成，仍然是一项正在逐步完善的技术。是多种技术的集成，仍然是一项正在逐步完善的技术。利用现有技术，利用现有技术，农户如何方便地科学合理地实时制定农户如何方便地科学合理地实时制定农田灌溉决策农田灌溉决策how to make irrigation scheduling7灌溉计划实时制定的技术体系灌溉计划实时制定的技术体系 看天降雨量、蒸发量测定；看天降雨量、蒸发量测定； 看地土壤水分（水势）确定

5、；看地土壤水分（水势）确定； 看作物看作物ET、允许的土壤水分亏缺值确、允许的土壤水分亏缺值确定。定。8灌溉计划实时制定的灌溉计划实时制定的基本原理基本原理9随 土壤、作物生长阶段(根系深度)允许的土壤水分亏缺量如： 10mm土壤中的有效水量土壤水库ETET值mm 天数4-3=1 15 24 310 3灌溉： 什么时候(when) 第三天 灌溉多少(how much) 10mm (与灌溉方式有关，与灌溉方式有关，需考虑灌溉水利用率需考虑灌溉水利用率)P0=3mm(第一天)是一个非常重要的决策10土土壤壤水水平平衡衡表表日日历历法法或或支支票票本本法法地块： 1 作物：玉米 出苗时间：5 月 1

6、3 日有效根区深度：1000mm土壤质地：粉壤土 土壤有效水:120mm作物生长阶段 前期 中期 成熟期允许亏缺百分数 65 35 65允许亏缺量 78mm 42mm 78mm日期土壤水分测定值作物耗水量ET (mm)预估值或计算值有 效 降 雨(mm)净灌溉水量(mm)土壤水分亏缺量(mm)8 月 1 日40cbs初 始 值302636364204665825068078881018960cbs10281010420土壤水分亏缺值应与土壤水分测定值定期比较，相应作出调整根据土壤水分田间测定值确定初始亏缺值如果有效降雨量超过土壤前期的水分亏缺累计量，将此天或此后两天的土壤水分亏缺设置为 0反过

7、来，根据土壤水分实际的变化量和潜在腾发量，可以修订当地的作物系数11土壤中的有效水量土壤中的有效水量12土壤的有效水量土壤的有效水量砂土砂土土壤固体颗粒土壤固体颗粒土壤总含水量土壤总含水量1007550250壤土壤土粘土粘土重力水重力水速效水速效水亏缺有效水亏缺有效水作物生长受阻作物生长受阻不能利用的水不能利用的水土壤含水量 体积比13 取决于：作物品种与生长发育阶段作物根系深度和土壤有效持水量及土壤含盐量等。 不是一个固定的值，一般情况下，通常按照有效水量亏缺1/3-2/3来制定灌溉计划。 较小的亏缺用于对水分敏感的作物或作物的水分敏感阶段，较大的水分亏缺用于对水分不太敏感的作物或作物的水分

8、非敏感较大。14一些作物的允许土壤水分亏缺量一些作物的允许土壤水分亏缺量作物允许的土壤水分亏缺（）苜蓿65苹果5065萝卜4050草莓5065玉米65甜玉米4065黄瓜4050葡萄65大葱4050桃5065梨5065土豆2065高粱65葵花65西红柿4050草地50冬小麦5065允许的土壤水分亏缺随作物生长阶段而变化15作物需水量作物需水量ET的确定途径的确定途径Estimating ET 利用当地试验站的田间试验资料 根据蒸发皿蒸发量确定ET 测定气象数据，利用彭曼公式和作物系数计算ET 利用Etgage直接测得ETo，再利用作物系数计算ET16根据蒸发皿蒸发量确定根据蒸发皿蒸发量确定ETb

9、y pan蒸发皿蒸发量作物的耗水量蒸发皿系数ET17北京地区桃树的蒸发皿系数北京地区桃树的蒸发皿系数pan factor for peach tree （中国（中国20cm直径蒸发皿直径蒸发皿）00.811.21.44164-26 5-13 5-20 5-276-36-10 6-15 6-19 6-30 7-11 7-18 7-258-18-88-29日 期蒸发皿系数处理对照18测定气象数据，利用彭曼测定气象数据，利用彭曼(penman)公式和作物系数计算公式和作物系数计算ETocETKET0 . 1000rppERrppETan19冬小麦日需水过程线2021利用利用Etga

10、ge直接测得直接测得ETo，再利再利用作物系数计算用作物系数计算ETET ETgage Kc22Etgage 测量值 mm/d彭曼公式计算值 mm/dY=0.99xR2=0.88潜在腾发量Etgage测量值与彭曼公式计算值的对比23利用土壤水分测定值利用土壤水分测定值实时制定灌溉计划实时制定灌溉计划24利用张力计制定灌溉计划利用张力计制定灌溉计划读数(厘巴) 解释0 土壤饱和或张力计已坏510 水分过高或 排水不良1020 接近田持2040 处于植物易于吸收的土壤水分状态4060 开始灌溉。（壤土：4050； 粘土：5060； 并需考虑作物生长阶段）70 作物承受水应力25利用石膏块电阻仪制定

11、灌溉计划利用石膏块电阻仪制定灌溉计划26张力计或石膏块的张力计或石膏块的安装深度与位置安装深度与位置1/41/3的有效根区(决定什么时候开始灌溉)2/33/4的有效根区(判断灌水深度)27 方法 土壤水分平衡法 张力计法 石膏块法 TDR或中子仪法 土样烘干法费用 低 中 中 高 低准确性 低 一般 一般 高 高实现自动控制 否 是 是 否 否读数连续 否 是 是 是 是工作量 一般 一般 一般 一般 大维护 大 大 大 受盐分影响 大对水分的测量限制 大 大28国外灌溉计划国外灌溉计划实时制定技术的实时制定技术的发展现状发展现状Developing status of irrigation

12、scheduling in the word 29国外（以美国为例）国外（以美国为例）USA 健全的农业技术推广体系健全的农业技术推广体系 较为完善的水价体系较为完善的水价体系 农户实时制定灌溉计划的主要方法农户实时制定灌溉计划的主要方法 灌溉计划科学制定技术推广取得的成效灌溉计划科学制定技术推广取得的成效30制定灌溉计划的主要方法制定灌溉计划的主要方法methods used in making irrigation scheduling 土壤干湿目测法土壤干湿目测法 利用土壤水分测定仪器利用土壤水分测定仪器 利用媒体利用媒体 计算机模拟模型计算机模拟模型 利用土壤水分平衡表利用土壤水分平衡

13、表 由供水组织决定由供水组织决定 依靠灌溉计划制定组织依靠灌溉计划制定组织 其他其他31土土壤壤干干湿湿目目测测法法32利用土壤水分测定仪器利用土壤水分测定仪器soil moisture sensor 仪器：仪器： 张力计、石膏块、张力计、石膏块、Watermark block、Aquater probe、中子、中子仪、仪、TDR等等 各州出版了多种关于上各州出版了多种关于上述仪器的使用说明的宣述仪器的使用说明的宣传材料，由灌溉技术推传材料，由灌溉技术推广人员帮助农户具体实广人员帮助农户具体实施。施。33利用媒体分布信息利用媒体分布信息Media reports 广播、电视(broadcast

14、、TV )（气象预报中进入了各地ETo的报道） 传真fax(定期给用户发送气象、ET等信息) 计算机网络。在INTERNET上提供各地的气象数据及潜在腾发量计算结果34新墨西哥州气象网35全州有全州有20个气象站个气象站36利用土壤水分平衡表利用土壤水分平衡表checkbook37利用计算机模拟模型利用计算机模拟模型computer simulation modelsINTERNET提供了各种计算机模拟模型提供了各种计算机模拟模型用户可在线计算或下载，用于计算作物用户可在线计算或下载，用于计算作物ETo、ET、制定、制定灌溉计划等。灌溉计划等。38Models / Data Sites I N

15、ew Mexico State Climate Center / Center for Research in Water Resources, The University of Texas at Austin /prof/maidment/ gishyd97/library/wbtexas/wbtexas.htm CIMIS (Calif. Irrigation Mgmt. Info. Sys.) /cgi-bin/cimis/cimis/hq/ma

16、in.pl39Models / Data Sites II Texas MesoNet (TAMU) /texnet/mesonet.html Irrigation Engineering Software (Utah State University) /bie/ software.html Irrigation (USDA-NRCS Western Climate Center) /water/quality/text/ irrigat

17、e.html40Models / Data Sites III Colorado Climate Center / Access.html Oklahoma MesoNet / Washington Public Agricultural Weather System (WPAS) /41421998年农业普查成果年农业普查成果Survey for methods used in deciding when to irrigate in USA in 1998农场总数farms土壤干湿目测法feel ofsil利 用 仪器 测 定土 壤 水分法soilmoisturesensor依 靠商 业灌 溉计 划制 定组织commercialschedulingservices利 用媒体nediareports由供水组织确定（用户无权选择）scheduled bywaterdeleveryo