作物需水量和灌溉用水量

作物需水量和灌溉用水量第一頁，共六十八頁，2022年，8月28日2、作物需水量A、旱田作物需水量: 植株蒸騰和棵間蒸發(fā)合稱騰發(fā)量(evapotranspiration),也稱為作物需水量(Waterrequirementofcrops)影響需水量的因素第二頁，共六十八頁，2022年，8月28日田間耗水量:騰發(fā)量與滲漏量之和.水田深層滲漏的兩重性A浪費(fèi)水量肥料，污染地下水和提高地下水位，對后期作物影響。B、改善土壤通氣和氧化還原狀況第三頁，共六十八頁，2022年，8月28日作物需水量在農(nóng)業(yè)用水和國民經(jīng)濟(jì)用水中的比例 作物需水量是農(nóng)業(yè)用水的主要組成部分。 作物需水量以水汽形式散入大氣，無法再利用第四頁，共六十八頁，2022年，8月28日3、作物需水量計算方法一、影響作物需水量的因素氣象條件:氣溫、大氣濕度、風(fēng)速、日照時間、輻射強(qiáng)度作物條件：作物品種、葉面積指數(shù)（單位土地面積上的葉片面積〕、生育階段第五頁，共六十八頁，2022年，8月28日土壤因素：土壤含水量、土壤質(zhì)地、地下水埋深等作物狀況受到氣象和土壤條件的限制。如當(dāng)土壤水分較少時，作物生長受到抑制，葉面積指數(shù)較小，同時氣孔開度減小，蒸騰和蒸發(fā)量減少。充分灌溉條件下影響需水量的因素是氣象因素、葉面積指數(shù)和生育階段。第六頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、計算方法<一>直接計算法 從影響作物需水量的因素中選擇主要因素，如水面蒸發(fā)、氣溫、濕度、日照和輻射等，根據(jù)試驗(yàn)觀測資料，分析上述因素與作物需水量之間的根系，歸納出經(jīng)驗(yàn)公式第七頁，共六十八頁，2022年，8月28日1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)(α值法)氣象因素與水面蒸發(fā)量關(guān)系密切，而水面蒸發(fā)與作物需水量有一定的相關(guān)關(guān)系，因此可以用水面蒸發(fā)和需水量的相關(guān)關(guān)系計算需水量。ET＝aE0＋bET=aE0第八頁，共六十八頁，2022年，8月28日說明蒸發(fā)量簡單易得，在水稻地區(qū)曾被廣泛應(yīng)用。除注意蒸發(fā)皿的規(guī)格安裝方法外，還應(yīng)考慮非氣象條件的影響。如土壤、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)措施等該方法具所獲得的參數(shù)具有很強(qiáng)的地域局限性第九頁，共六十八頁，2022年，8月28日2、以產(chǎn)量為參數(shù)(K值法)原理:作物產(chǎn)量是綜合措施之結(jié)果。一定氣象條件下，作物需水量隨著產(chǎn)量提高而增加。一般情況下，產(chǎn)量與需水量呈拋物線或指數(shù)關(guān)系。需水量達(dá)到一定水平后，產(chǎn)量會停止增加甚至減少。第十頁，共六十八頁，2022年，8月28日常用經(jīng)驗(yàn)公式: ET=KY或ET=KYn+CET－需水量；K，C，n－經(jīng)驗(yàn)常數(shù)和經(jīng)驗(yàn)指數(shù)；Y－單位面積經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量產(chǎn)量第十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日K值法說明可以根據(jù)計劃產(chǎn)量減少出需水量,簡單,但需要大量灌溉資料.便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析使用條件：對于水分是產(chǎn)量主要制約因素的旱田較為有效，而對水田和灌水充分地區(qū)較差。第十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日3、模系數(shù)法用于各生育階段需水量原理：確定全生育期需水量，根據(jù)各生育階段的需水規(guī)律，按照一定比例進(jìn)行分配第十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日Eti=1/100×Ki×ETEti－第I個生育階段的需水量Ki為需水量模比系數(shù)，可由試驗(yàn)資料確定，其他各項(xiàng)意義同前。第十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日<二>間接法通過參考作物需水量間接計算作物實(shí)際需水量ET0，乘以相應(yīng)的作物系數(shù)，得到作物實(shí)際需水量參照作物需水量(ReferencecropEvapotranspiration)是指土壤供水充分、地面完全覆蓋、生長正常、高矮整齊的開闊矮草地的騰發(fā)量。該條件下，需水量主要受氣象條件影響。第十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日1、參考作物需水量計算方法能量平衡法：原理：作物騰發(fā)是能量消耗過程，通過平衡計算求出騰發(fā)耗能，折算成水量，即為作物需水量。騰發(fā)耗能主要以熱能形式進(jìn)行，熱能的主要由太陽提供。第十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日彭－曼公式目前最主要的潛在需水量計算公式需水量取決于輻射、氣溫和干燥力利用常規(guī)氣象資料計算作物潛在騰發(fā)量目前最新為FAO1992年的改進(jìn)公式。教科書中為1979年FAO確定。第十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)灌溉制度

(IrrigationSchedule)基本概念： 作物播種前（水稻插秧）及全生育期內(nèi)灌水次數(shù)、灌水日期和灌水定額及其灌溉定額合成為灌溉制度灌溉制度是灌區(qū)規(guī)劃管理的依據(jù)，據(jù)此確定灌區(qū)建筑物規(guī)模和控制面積。第十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日灌水定額：單位面積上一次灌水量；灌溉定額：灌水定額之和。灌水定額河灌溉定額：mm或m3/ha（畝不是法定單位，一般不在正式文獻(xiàn)中出現(xiàn))第十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日一、充分灌溉(FullIrrigation)條件下的灌溉制度充分灌溉：作物各生育階段所需的水分都能夠得到要求，作物處于最佳分條件，產(chǎn)量最高。非充分灌溉（DeficitIrrigation)灌溉供水不足，不能充分滿足作物各階段的需水量要求，其實(shí)際騰發(fā)量小于充分灌溉條件下的需水量。充分灌溉是目前使用最廣泛的灌水方法，適于水源豐富地區(qū)。目前的灌溉制度、通常是充分灌溉條件下的灌溉制度第二十頁，共六十八頁，2022年，8月28日第二十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日<一>充分灌溉條件下灌溉制度確定1、總結(jié)群眾灌水經(jīng)驗(yàn) 根據(jù)設(shè)計要求的干旱年份，調(diào)查不同作物不同生育階段的需水量、灌水次數(shù)、灌水定額、灌溉定額等。感性認(rèn)識強(qiáng)，便于農(nóng)民接受，較為實(shí)用。水文年份和灌溉保證率的概念模糊，不易量化。第二十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日2、根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定

在有灌溉試驗(yàn)站的地區(qū)，可根據(jù)設(shè)計代表年的灌溉試驗(yàn)資料確定；注意試驗(yàn)站的代表性。如：地理位置、氣象、農(nóng)作措施等。第二十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日3、按照水量平衡法制定灌溉制定原理：A：作物在一定的土壤含水量或水層深度范圍內(nèi)能夠生長良好，如果超過該范圍，生長和產(chǎn)量受到抑制和降低。合理的灌溉制度應(yīng)使得作物土壤含水量或水層深度處于該范圍內(nèi)。適宜范圍，是參考群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)資料而得到。B：任何時段內(nèi)農(nóng)田水分變化，等于該時段來水與耗水之間的消長。第二十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日<一>水稻灌溉制度：1、泡田定額：M1＝0.667(h0＋S1＋e1t1－P1)式中:M1－泡田定額，m3/畝；h0－插秧時所需水深，mm；S1－泡田期滲漏量，mm；e1－泡田期水田平均蒸發(fā)強(qiáng)度，mm/d；t1―泡田時間，d,P1－泡田期間的降雨量，mm。

第二十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日1、泡田定額：M1＝0.667(h0-S1+e1t1-P1)式中:M1－泡田定額，m3/畝；h0－插秧時所需水深，mm；S1－泡田期滲漏量，mm；e1－泡田期水田平均蒸發(fā)強(qiáng)度，mm/d；t1―泡田時間，d,P1－泡田期間的降雨量，mm。

第二十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日2、生育期水量平衡方程h1+P+m-WC-d=h2h1、h2－時段初、末水田水深；P－時段內(nèi)降雨，mm；d－時段排水量，mm；m－時段灌水量，mm;WC－時段內(nèi)耗水量（蒸騰＋滲漏），mm。第二十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日水稻適宜的水層深度范圍：hmin~hmax當(dāng)水層深度降低到灌水下限時，開始灌溉，灌水量為：m=hmax－h(huán)min若雨后田內(nèi)水深大于允許蓄水深度，排水量d=ha－h(huán)pha－雨后水深，hp－雨后允許蓄水深度。第二十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日3、水稻灌溉制定（1）收集基本資料，主要包括：

1)水稻各生育階段的耗水強(qiáng)度; 2)各生育階段降雨量;3)各生育階段適宜水深及最大蓄水深度。雨后最大蓄水深度：為充分利用降雨量而允許短期水深。（2）逐日計算水層變化。低于下限時灌溉，高于雨后最大蓄水深度時排水至該值。灌水至適宜水深上限，灌水定額一般取整數(shù)。適宜上下限并非絕對不可改變。第二十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日4、計算實(shí)例6月20日：初始水深18mm，日需水量5mm/d，日滲漏量3mm/d,適宜水深10～30～50mm；6月22日降雨量100mm，此后無降雨，確定下次灌水日期及灌水定額。排水6月22，灌溉6月28日。第三十頁，共六十八頁，2022年，8月28日日期日耗水量（mm)降雨量(mm)水層變化（mm)灌水量（mm)排水量（mm)6.208206.218126.22810050(4)546.238426.248346.258266.268186.278126.2884+20=2420第三十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日5、說明一般情況下灌水量為整數(shù)，便于計算。水稻烤田期間水層可能出現(xiàn)負(fù)數(shù)?？咎锏淖饔迷谟跍p少無效分蘗及水肥浪費(fèi)。負(fù)數(shù)表示土壤含水量低于飽和含水率。

第三十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日<二>旱種物灌溉制度原理：以作物主要根系吸水層作為灌水計劃濕潤層，將該層內(nèi)的土壤含水量保持在作物所要求的范圍內(nèi)。當(dāng)計劃濕潤層(平均)土壤含水量低于設(shè)計灌水下限時,需要灌水,高于上限時,一般需要排水(通常在漬澇危害情況下).第三十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日1.水量平衡方程計劃濕潤層含水量變化可用下式表 示 Wt-W0=Wr+P0+K+M-ETW0、Wt－時段末和任意時間的土壤儲水量； Wr－由于計劃濕潤層增加而增加的水量； K－地下水補(bǔ)給水量；M－灌水量；ET－作物需水量P0－保存在計劃濕潤層中的有效雨量。第三十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日A、無降雨條件下土壤

水分平衡方程Wmin=W0－ET＋KWmin-土壤計劃濕潤層允許最小儲水量;若已知初始土壤儲水量W0，可推算出下次灌水間距:t=(W0-Wmin+K)/e或 t=(W0-Wmin)/(e-k) k-地下水日補(bǔ)給量.第三十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日B、灌水定額計算1)m=667nh(θmax-θmin)m-灌水定額，m3/畝；Θmax，θmin－允許最大和最小土壤含水率(占土壤孔隙體積的百分?jǐn)?shù));n-土壤孔隙率；H-計劃濕潤層深度，m第三十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日2)m=10000nh(θmax-θmin)或m－灌水定額，m3/haθmax,θmin允許含水量上下限(占土壤孔隙體積的百分?jǐn)?shù));n-土壤孔隙率;γ-土壤干容重,t/m3H-計劃濕潤層深度,mm3/ha是標(biāo)準(zhǔn)單位,用于正式文件中.第三十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日2、基本資料收集1)土壤計劃濕潤層深度指旱田灌溉時，計劃調(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)。第三十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日2〕土壤適宜含水率和最大、最小含水率與作物種類、土壤理化性質(zhì)和土壤狀況有關(guān)。旱田灌溉中通常以田間持水量為最大含水率，作為灌水上限。鹽堿地含水率應(yīng)滿足鹽類溶液濃度要求的最小含水率。以允許含水率上下限控制，可以減少灌溉次數(shù)。第三十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日3〕降雨入滲量儲存于計劃濕潤層內(nèi)的雨量。 P０＝αΡ

α－降雨入滲系數(shù)，α與次降雨量、地形及土壤質(zhì)地和覆蓋有關(guān)。超過計劃濕潤層田間持水量的降雨是無效水量。第四十頁，共六十八頁，2022年，8月28日4〕地下水補(bǔ)給量通過毛管上升到作物根系層而被作物吸收的水量。K與地下水埋深、土壤質(zhì)地、作物根系分布、計劃濕潤層深度有關(guān)?？捎谜夹杷康陌俜?jǐn)?shù)表示。第四十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日5〕由于計劃濕潤層增加而增加的水量WT由于根系下扎，計劃濕潤層加大，可利用深層土壤水分WT＝667(H2-H1)nθ單位:m3/畝WT＝1000(H2-H1)nθ單位:m3/haθ-增加土層中的平均含水率第四十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日3、旱作物播前灌水定額M1＝667(θmax-θ0)×H×n單位:m3/畝M1＝10000(θmax-θ0)×H×n單位:m3/haH-計劃濕潤層厚度，m；n-土壤孔隙率(占土壤體積的百分?jǐn)?shù))Θ0－初始含水率。第四十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日4、灌溉制度制定步驟（略）1)根據(jù)各旬的計劃濕潤層厚度和作物要求的含水率上限、下限，計算出允許儲水量上下限，繪于圖中。Wmax=667×nh×θmaxWmin=667×nh×θmin第四十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日2〕繪制作物需水量累積曲線ET、計劃濕潤層增加而增加的水量累積量WT、地下水累積補(bǔ)給量K以及凈耗水量曲線ET－WT－K需水量累積曲線的斜率為日需水量，其他類推。（例）3)根據(jù)降雨量計算次入滲水量P0，繪制累積曲線。多日降雨可在降雨中間日（或最大降雨日）一次增加。第四十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日4)自初始值W0逐旬減去ET-WT-K，即從起始點(diǎn)引平行線平行于ET-WT-K線，遇到降雨時加上P0即得計劃濕潤層實(shí)際儲水量W曲線.5)若W曲線接近于Wmin,即土壤含水率達(dá)到下限，開始灌水。灌水量為儲水上下限之差.6)如此往復(fù)計算，可得到灌水次數(shù)和灌溉定額.第四十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日說明灌溉除考慮水量盈虧外，還應(yīng)該考慮作物本身的生理要求，并與農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合.如灌水量過小，可能無法依靠地面灌溉技術(shù)實(shí)施.對于微灌技術(shù)，其灌水上限可能低于田間持水量.第四十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、非充分灌溉條件下的灌溉制度<一>水分生產(chǎn)函數(shù)cropwaterproductionfunction(CWPF)作物產(chǎn)量與作物需水量之間的數(shù)量關(guān)系常用公式:Ya=Ym[a+bW-cW2]第四十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日（二）作物一水模型

（ModelofCropResponsetoWater簡稱MCRW）定義:作物生長過程中各階段水分狀況對產(chǎn)量影響的數(shù)學(xué)描述，用以預(yù)測水分虧缺對產(chǎn)量的定量影響。第五十頁，共六十八頁，2022年，8月28日

Ya—虧水處理作物實(shí)際產(chǎn)量；

Ym—最大可能產(chǎn)量；

ETai—第i個生育階段的作物實(shí)際需水量；

ETmi—最佳水分條件下第i個生育階段作物的最大可能需水量；

λi—第i個生育階段的水分敏感指數(shù)。第五十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日<三>非充分灌溉原理非充分灌溉(DeficitIrrigation)灌溉水資源不足，無法滿足各生育階段需水量要求而采取的灌溉制度。需水量ET虧缺的灌溉（EvapotranspirstiondeficitirrigationEDI),

即ETa<ETmETa、ETm－實(shí)際騰發(fā)量和潛在騰發(fā)量第五十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日非充分灌溉原理在水源短缺地區(qū)，減少用水量及其相應(yīng)生產(chǎn)費(fèi)用(勞動力和燃料等)，單位面積產(chǎn)量可能降低，但是由于費(fèi)用降低，或者有限水量可以灌溉更多土地，使得總效益最高。第五十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日非充分灌溉制度原理:減少非關(guān)鍵期的灌水，保證關(guān)鍵期用水.主要通過作物-水模型的缺水敏感指數(shù)合理分配有限水量.或者采用其他優(yōu)化方法在有限水量下獲得最大收益.多用控制下限含水量的方法。常用非充分灌溉理論調(diào)虧灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻旱種技術(shù)等第五十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)灌溉用水量定義：灌溉土地需從水源所取水量影響灌用水量的因素：灌溉面積、作物種植比例、土壤、水文和氣象等灌溉用水量影響灌溉工程規(guī)模第五十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日一、設(shè)計典型年選擇概念：年灌溉用水量與降雨量有關(guān)，在規(guī)劃灌溉工程時，需要選擇特定的水文年份作為規(guī)劃和設(shè)計依據(jù)。該特定水文年份稱為設(shè)計典型年。設(shè)計典型年的灌溉用水量稱為設(shè)計灌溉用水量。第五十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日設(shè)計典型年選擇的依據(jù)確定灌溉設(shè)計保證率：某灌溉工程在長期使用工程中灌溉用水得到保證的年數(shù)占總年數(shù)的百分?jǐn)?shù)。P＝50％（平水年）、75％中等干旱年。頻率計算：列出歷年的降雨量資料（年降雨量或灌溉季節(jié)降雨量、灌溉用水量），進(jìn)行頻率分析，確定不同干旱程度的典型年份。根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（如設(shè)計灌溉保證率），選擇合適的典型年。第五十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日例如，灌溉設(shè)計保證率為75％，則選擇降雨（或用水量）頻率為75％的年份作為設(shè)計典型年。相同或相近降雨量的年份可能有多個，這時應(yīng)選擇降雨分配對作物生長不利的年份作為設(shè)計典型年。第五十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、典型年灌溉用水量及用水工程線凈灌溉用水量：某作物一次灌水灌到田間的水量：

W＝m×A A－作物面積，m-灌水定額可得到某種作物和灌區(qū)總的用水過程線第五十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日毛灌水量和毛用水過程線水量損失及其原因灌溉水利用系數(shù)：凈灌溉用水量于毛灌溉用水量之比η水=W凈/W毛將凈用水量換成毛用水量即得到毛用水過程線。該過程線是確定灌溉工程規(guī)模的依據(jù)第六十頁，共六十八頁，2022年，8月28日綜合灌水定額某時段的綜合灌水定額是全灌區(qū)該時段內(nèi)