灌溉計(jì)劃制定技術(shù)

1、1大田作物灌溉計(jì)劃大田作物灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)實(shí)時制定技術(shù)Real-time Irrigation scheduling for field crop中中 國國 農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)李李 光光 永永2灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)的內(nèi)涵灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)的內(nèi)涵 灌溉計(jì)劃灌溉計(jì)劃是一種灌溉水的使用策略，是灌是一種灌溉水的使用策略，是灌溉決策的制定過程。溉決策的制定過程。是節(jié)水農(nóng)業(yè)體系的重要組成部分。是節(jié)水農(nóng)業(yè)體系的重要組成部分。3灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)的內(nèi)涵灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)的內(nèi)涵 其內(nèi)涵是，（農(nóng)戶）如何根據(jù)作物（品其內(nèi)涵是，（農(nóng)戶）如何根據(jù)作物（品種與生長階段）、土壤、地區(qū)氣象條件種與生長階段）、土

2、壤、地區(qū)氣象條件及灌水技術(shù)和農(nóng)業(yè)耕作措施，（科學(xué)地）及灌水技術(shù)和農(nóng)業(yè)耕作措施，（科學(xué)地）決定：決定： 什么時候灌溉（什么時候灌溉（When） 每次灌多少水量（每次灌多少水量（How much）4正確的灌溉計(jì)劃正確的灌溉計(jì)劃 可節(jié)省水量可節(jié)省水量 在有完善的灌溉系統(tǒng)條件下，大部分農(nóng)戶民傾向于在有完善的灌溉系統(tǒng)條件下，大部分農(nóng)戶民傾向于灌溉較多的水量，認(rèn)為灌水量多可以獲得較高的產(chǎn)灌溉較多的水量，認(rèn)為灌水量多可以獲得較高的產(chǎn)量。量。在不減少作物產(chǎn)量的情況下在不減少作物產(chǎn)量的情況下 美國研究表明，實(shí)施正確的灌溉計(jì)劃，可以節(jié)省灌美國研究表明，實(shí)施正確的灌溉計(jì)劃，可以節(jié)省灌溉水量溉水量1535，（，（Ro

3、bert Evans，North Carolina試驗(yàn)站）試驗(yàn)站） 中澳項(xiàng)目昌平示范點(diǎn)，果樹微灌正確的灌溉計(jì)劃與中澳項(xiàng)目昌平示范點(diǎn)，果樹微灌正確的灌溉計(jì)劃與果農(nóng)的憑經(jīng)驗(yàn)微灌，節(jié)水果農(nóng)的憑經(jīng)驗(yàn)微灌，節(jié)水36 5正確的灌溉計(jì)劃（續(xù)）正確的灌溉計(jì)劃（續(xù)） 可節(jié)省能源；可節(jié)省能源；（尤其在井灌區(qū)，提水灌區(qū)）（尤其在井灌區(qū)，提水灌區(qū)） 可減少病蟲害的發(fā)生；可減少病蟲害的發(fā)生； 可減少營養(yǎng)物質(zhì)的流失量；可減少營養(yǎng)物質(zhì)的流失量； 可提高化學(xué)藥劑的有效使用，同時減少可提高化學(xué)藥劑的有效使用，同時減少對地下水的污染；對地下水的污染； 最終可使效益最大。最終可使效益最大。6本報告的討論重點(diǎn)（本報告的討論重點(diǎn)（fo

4、cus）：）： 灌溉計(jì)劃的制定取決于縱多的因素：灌溉計(jì)劃的制定取決于縱多的因素： 土壤、氣象、作物、水源、灌溉技術(shù)、耕作措施和管理目標(biāo)土壤、氣象、作物、水源、灌溉技術(shù)、耕作措施和管理目標(biāo)等等 是多種技術(shù)的集成，仍然是一項(xiàng)正在逐步完善的技術(shù)。是多種技術(shù)的集成，仍然是一項(xiàng)正在逐步完善的技術(shù)。利用現(xiàn)有技術(shù)，利用現(xiàn)有技術(shù)，農(nóng)戶如何方便地科學(xué)合理地實(shí)時制定農(nóng)戶如何方便地科學(xué)合理地實(shí)時制定農(nóng)田灌溉決策農(nóng)田灌溉決策h(yuǎn)ow to make irrigation scheduling7灌溉計(jì)劃實(shí)時制定的技術(shù)體系灌溉計(jì)劃實(shí)時制定的技術(shù)體系 看天降雨量、蒸發(fā)量測定；看天降雨量、蒸發(fā)量測定； 看地土壤水分（水勢）確定

5、；看地土壤水分（水勢）確定； 看作物看作物ET、允許的土壤水分虧缺值確、允許的土壤水分虧缺值確定。定。8灌溉計(jì)劃實(shí)時制定的灌溉計(jì)劃實(shí)時制定的基本原理基本原理9隨 土壤、作物生長階段(根系深度)允許的土壤水分虧缺量如： 10mm土壤中的有效水量土壤水庫ETET值mm 天數(shù)4-3=1 15 24 310 3灌溉： 什么時候(when) 第三天 灌溉多少(how much) 10mm (與灌溉方式有關(guān)，與灌溉方式有關(guān)，需考慮灌溉水利用率需考慮灌溉水利用率)P0=3mm(第一天)是一個非常重要的決策10土土壤壤水水平平衡衡表表日日歷歷法法或或支支票票本本法法地塊： 1 作物：玉米 出苗時間：5 月 1

6、3 日有效根區(qū)深度：1000mm土壤質(zhì)地：粉壤土 土壤有效水:120mm作物生長階段 前期 中期 成熟期允許虧缺百分?jǐn)?shù) 65 35 65允許虧缺量 78mm 42mm 78mm日期土壤水分測定值作物耗水量ET (mm)預(yù)估值或計(jì)算值有 效 降 雨(mm)凈灌溉水量(mm)土壤水分虧缺量(mm)8 月 1 日40cbs初 始 值302636364204665825068078881018960cbs10281010420土壤水分虧缺值應(yīng)與土壤水分測定值定期比較，相應(yīng)作出調(diào)整根據(jù)土壤水分田間測定值確定初始虧缺值如果有效降雨量超過土壤前期的水分虧缺累計(jì)量，將此天或此后兩天的土壤水分虧缺設(shè)置為 0反過

7、來，根據(jù)土壤水分實(shí)際的變化量和潛在騰發(fā)量，可以修訂當(dāng)?shù)氐淖魑锵禂?shù)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體顆粒土壤固體顆粒土壤總含水量土壤總含水量1007550250壤土壤土粘土粘土重力水重力水速效水速效水虧缺有效水虧缺有效水作物生長受阻作物生長受阻不能利用的水不能利用的水土壤含水量 體積比13 取決于：作物品種與生長發(fā)育階段作物根系深度和土壤有效持水量及土壤含鹽量等。 不是一個固定的值，一般情況下，通常按照有效水量虧缺1/3-2/3來制定灌溉計(jì)劃。 較小的虧缺用于對水分敏感的作物或作物的水分敏感階段，較大的水分虧缺用于對水分不太敏感的作物或作物的水分

8、非敏感較大。14一些作物的允許土壤水分虧缺量一些作物的允許土壤水分虧缺量作物允許的土壤水分虧缺（）苜蓿65蘋果5065蘿卜4050草莓5065玉米65甜玉米4065黃瓜4050葡萄65大蔥4050桃5065梨5065土豆2065高粱65葵花65西紅柿4050草地50冬小麥5065允許的土壤水分虧缺隨作物生長階段而變化15作物需水量作物需水量ET的確定途徑的確定途徑Estimating ET 利用當(dāng)?shù)卦囼?yàn)站的田間試驗(yàn)資料 根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量確定ET 測定氣象數(shù)據(jù)，利用彭曼公式和作物系數(shù)計(jì)算ET 利用Etgage直接測得ETo，再利用作物系數(shù)計(jì)算ET16根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量確定根據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量確定ETb

9、y pan蒸發(fā)皿蒸發(fā)量作物的耗水量蒸發(fā)皿系數(shù)ET17北京地區(qū)桃樹的蒸發(fā)皿系數(shù)北京地區(qū)桃樹的蒸發(fā)皿系數(shù)pan factor for peach tree （中國（中國20cm直徑蒸發(fā)皿直徑蒸發(fā)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 期蒸發(fā)皿系數(shù)處理對照18測定氣象數(shù)據(jù)，利用彭曼測定氣象數(shù)據(jù)，利用彭曼(penman)公式和作物系數(shù)計(jì)算公式和作物系數(shù)計(jì)算ETocETKET0 . 1000rppERrppETan19冬小麥日需水過程線2021利用利用Etga

10、ge直接測得直接測得ETo，再利再利用作物系數(shù)計(jì)算用作物系數(shù)計(jì)算ETET ETgage Kc22Etgage 測量值 mm/d彭曼公式計(jì)算值 mm/dY=0.99xR2=0.88潛在騰發(fā)量Etgage測量值與彭曼公式計(jì)算值的對比23利用土壤水分測定值利用土壤水分測定值實(shí)時制定灌溉計(jì)劃實(shí)時制定灌溉計(jì)劃24利用張力計(jì)制定灌溉計(jì)劃利用張力計(jì)制定灌溉計(jì)劃讀數(shù)(厘巴) 解釋0 土壤飽和或張力計(jì)已壞510 水分過高或 排水不良1020 接近田持2040 處于植物易于吸收的土壤水分狀態(tài)4060 開始灌溉。（壤土：4050； 粘土：5060； 并需考慮作物生長階段）70 作物承受水應(yīng)力25利用石膏塊電阻儀制定

11、灌溉計(jì)劃利用石膏塊電阻儀制定灌溉計(jì)劃26張力計(jì)或石膏塊的張力計(jì)或石膏塊的安裝深度與位置安裝深度與位置1/41/3的有效根區(qū)(決定什么時候開始灌溉)2/33/4的有效根區(qū)(判斷灌水深度)27 方法 土壤水分平衡法 張力計(jì)法 石膏塊法 TDR或中子儀法 土樣烘干法費(fèi)用 低 中 中 高 低準(zhǔn)確性 低 一般 一般 高 高實(shí)現(xiàn)自動控制 否 是 是 否 否讀數(shù)連續(xù) 否 是 是 是 是工作量 一般 一般 一般 一般 大維護(hù) 大 大 大 受鹽分影響 大對水分的測量限制 大 大28國外灌溉計(jì)劃國外灌溉計(jì)劃實(shí)時制定技術(shù)的實(shí)時制定技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀Developing status of irrigation

12、scheduling in the word 29國外（以美國為例）國外（以美國為例）USA 健全的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系健全的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系 較為完善的水價體系較為完善的水價體系 農(nóng)戶實(shí)時制定灌溉計(jì)劃的主要方法農(nóng)戶實(shí)時制定灌溉計(jì)劃的主要方法 灌溉計(jì)劃科學(xué)制定技術(shù)推廣取得的成效灌溉計(jì)劃科學(xué)制定技術(shù)推廣取得的成效30制定灌溉計(jì)劃的主要方法制定灌溉計(jì)劃的主要方法methods used in making irrigation scheduling 土壤干濕目測法土壤干濕目測法 利用土壤水分測定儀器利用土壤水分測定儀器 利用媒體利用媒體 計(jì)算機(jī)模擬模型計(jì)算機(jī)模擬模型 利用土壤水分平衡表利用土壤水分平衡

13、表 由供水組織決定由供水組織決定 依靠灌溉計(jì)劃制定組織依靠灌溉計(jì)劃制定組織 其他其他31土土壤壤干干濕濕目目測測法法32利用土壤水分測定儀器利用土壤水分測定儀器soil moisture sensor 儀器：儀器： 張力計(jì)、石膏塊、張力計(jì)、石膏塊、Watermark block、Aquater probe、中子、中子儀、儀、TDR等等 各州出版了多種關(guān)于上各州出版了多種關(guān)于上述儀器的使用說明的宣述儀器的使用說明的宣傳材料，由灌溉技術(shù)推傳材料，由灌溉技術(shù)推廣人員幫助農(nóng)戶具體實(shí)廣人員幫助農(nóng)戶具體實(shí)施。施。33利用媒體分布信息利用媒體分布信息Media reports 廣播、電視(broadcast

14、、TV )（氣象預(yù)報中進(jìn)入了各地ETo的報道） 傳真fax(定期給用戶發(fā)送氣象、ET等信息) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在INTERNET上提供各地的氣象數(shù)據(jù)及潛在騰發(fā)量計(jì)算結(jié)果34新墨西哥州氣象網(wǎng)35全州有全州有20個氣象站個氣象站36利用土壤水分平衡表利用土壤水分平衡表checkbook37利用計(jì)算機(jī)模擬模型利用計(jì)算機(jī)模擬模型computer simulation modelsINTERNET提供了各種計(jì)算機(jī)模擬模型提供了各種計(jì)算機(jī)模擬模型用戶可在線計(jì)算或下載，用于計(jì)算作物用戶可在線計(jì)算或下載，用于計(jì)算作物ETo、ET、制定、制定灌溉計(jì)劃等。灌溉計(jì)劃等。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年農(nóng)業(yè)普查成果年農(nóng)業(yè)普查成果Survey for methods used in deciding when to irrigate in USA in 1998農(nóng)場總數(shù)farms土壤干濕目測法feel ofsil利 用 儀器 測 定土 壤 水分法soilmoisturesensor依 靠商 業(yè)灌 溉計(jì) 劃制 定組織commercialschedulingservices利 用媒體nediareports由供水組織確定（用戶無權(quán)選擇）scheduled bywaterdeleveryo