現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)-酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)教材

1、現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)-酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)一、作物需水量 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(guó)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)也是灌排工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的基本依據(jù)。（一）農(nóng)田水分消耗途徑植株蒸騰棵間蒸發(fā)深層滲漏作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)u植株蒸騰概念：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；促進(jìn)作物體內(nèi)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(zhǎng)有重要意義。作物需

2、水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)u棵間蒸發(fā)概念：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(zhǎng)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(zhǎng)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。作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)u深層滲漏概念：深層滲漏是指旱田中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超過了田間持水率，向根系活動(dòng)層以下的土層產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。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)根系生長(zhǎng)作物需水量

3、現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)（二）影響作物需水量的主要因素作物需水量氣溫高、日照時(shí)間長(zhǎng)、空氣濕度低、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現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)（三）作物需水量的計(jì)算方法影響作物需水量的因素很多，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)定作物需水量；另一方面常采用某些計(jì)算方法確定作物需水量。實(shí)踐中常采用實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法來確定需水量作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)1.直接計(jì)算需水量的

4、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，最后歸納成某種形式的經(jīng)驗(yàn)公式。值法值法二、計(jì)算法分為直接計(jì)算和間接計(jì)算兩種現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法（簡(jiǎn)稱“ 值法”或稱蒸發(fā)皿法）大量的灌溉試驗(yàn)資料表明，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

5、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(rùn)灌溉的水稻，騰發(fā)量還與土壤水分有密切關(guān)系現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法（簡(jiǎn)稱“ 值法”）K實(shí)踐表明作物的產(chǎn)量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)量的提高而提高。因此可以用產(chǎn)量作為參數(shù)來估計(jì)作物的田間需水量。

6、 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：不適用范圍：對(duì)于土壤水分充足的旱田對(duì)于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法推算的誤差較大。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

7、增大，用此法推算較可靠，誤差多在30%以下，宜采用。作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 需水模系數(shù)估算作物各生育階段的需水量根據(jù)已確定的全生育期作物需水量，然后按照各生育階段需水規(guī)律，以一定比例進(jìn)行分配，ETKETii1001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?jǐn)?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，用此方法求各階段需水量的誤差常在（100%200%），但是用該類方法計(jì)算全生育期總需水量仍有參考作用。作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌

8、溉技術(shù)2.間接計(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 。第一步：考慮氣象因素對(duì)作物需水的影響，計(jì)算參考作物騰發(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)算出實(shí)際需水量。作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 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分別為作物和土壤系數(shù)。當(dāng)土壤水分充足時(shí)，KW=1。 所謂參照作物需水量 是指高度一致、生長(zhǎng)旺盛、地面完全覆蓋、土壤水分充足的綠草

9、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)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件分階段計(jì)算的。 0wcET K K=ET作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)計(jì)算方法：（1）參照作物需水量的計(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(guó)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?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉

10、技術(shù)計(jì)算方法：（1）參照作物需水量的計(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(guó)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。現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)(2)實(shí)際需水量的計(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)階段內(nèi)的參考作物蒸

11、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)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)作物表，也可試驗(yàn)獲得。現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)從表中數(shù)據(jù)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)度比參考作物要小；生育中期則等于或大于1，需水強(qiáng)度比參考作物要強(qiáng)。作物需水量現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)（3）作物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，氣象因素是在空間呈連續(xù)變化的物理量；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

12、樣便可以用等值線圖來表示作物需水量空間變化規(guī)律。全國(guó)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現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)在缺水條件下常采用土壤水分修正系數(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)蒸騰量； 意義同前； 土壤水分修正系數(shù)，其物理意義是指缺水條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量與充分供水條件下的蒸發(fā)蒸騰量的比值，與土壤含水率有關(guān)?？捎孟率接?jì)算：式中：凋萎系數(shù)（占干土重的%計(jì)）；土壤的臨界含水率（即毛管斷裂含水率）（占干土重的%計(jì)）；計(jì)算時(shí)

13、段內(nèi)平均土壤含水率（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條件而變化?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)作物灌溉制度作物灌溉制度現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 灌溉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，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、灌水定額和灌溉定額。灌水定額(m)：?jiǎn)挝幻娣e上的一次灌水量。灌溉定額(M)：?jiǎn)挝幻娣e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)涵及確定方法 提示：灌水定額和灌溉定額是灌區(qū)規(guī)劃及管理的重要依據(jù)現(xiàn)代節(jié)水灌溉

14、技術(shù)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、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?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)作物灌溉制度作物灌溉制度的制定方法的制定方法群眾長(zhǎng)期生產(chǎn)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，按照這些經(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

15、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現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)二、充分灌溉條件下旱作物的灌溉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現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)1.土壤計(jì)劃濕潤(rùn)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(rùn)層的土體儲(chǔ)水量（mm）；0，t分別為時(shí)段始、

16、末單位面積計(jì)劃濕潤(rùn)層的平均含水率（cm3cm-3）；H計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（mm）；WT由于計(jì)劃濕潤(rùn)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(rùn)層變化則無此項(xiàng)，一般取時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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)的作物需水量（mm；m3hm-2

17、）；e時(shí)段內(nèi)作物的平均蒸散強(qiáng)度（mmd-1）?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)2.水量平衡法參數(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)劃濕潤(rùn)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?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù) 土壤計(jì)劃濕潤(rùn)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

18、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(zhǎng)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(zhǎng)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)等因素而變化?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)地下水補(bǔ)給量（K）：指地下水借土壤毛細(xì)管作用上升至作物根系吸水層而被作物利用的水量。大小與地下水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強(qiáng)度、計(jì)劃濕潤(rùn)層含水量等有關(guān)?？捎谜夹杷康陌俜?jǐn)?shù)來表示。由于計(jì)劃土壤濕潤(rùn)層深度增加而增加的可利用水量（ ）由于根系下扎，計(jì)劃濕潤(rùn)層加大，可利用深層土壤水分,將增加部分有效水量。式中式中:H1時(shí)段初土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，時(shí)段初土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；H2時(shí)段末土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，時(shí)段末土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；g（H2-H1）深度的土層中的平均含水率（以占干土重的）深度的土層中的平均含水率（以占干土重的%計(jì)），一般計(jì)），一般 g 田持田持；干土、干土、水水土壤的干密度和水的密度，土壤的干密度和水的密度，kgm-3?，F(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)h14.旱作物生育期灌溉制度的擬定根據(jù)水量平衡原理，可用圖解法或列