作物需水量與澆灌用水量

本文格式為Word版，下載可任意編輯——作物需水量與澆灌用水量第三章、作物需水量與澆灌用水量

§3—1作物需水量

作物需水量——是指作物在適合的外界環(huán)境條件下（包括對土壤水分、養(yǎng)分充分供應(yīng)）

正常生長發(fā)育達(dá)到或接近達(dá)到該作物品種的最高產(chǎn)量水平所消耗的水量。

作物需水量的作用：

1、是農(nóng)業(yè)用水的主要組成部分，是整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中消耗水分的最主要部分。2、是水資源開發(fā)利用時(shí)的必備資料，也是灌排工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的基本依據(jù)。3、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4、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

一、作物田間水分的消耗

(三種途徑：葉面蒸騰、棵間蒸發(fā)和深層滲漏)

葉面蒸騰：作物植株內(nèi)水分通過葉面氣孔散發(fā)到大氣中的現(xiàn)象；棵間蒸發(fā)：植株間土壤或水面（水稻田）的水分蒸發(fā)；

深層滲漏：土壤水分超過了田間持水率而向根系以下土層產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。

解釋：棵間蒸發(fā)能增加地面附近空氣的濕度，對作物生長環(huán)境有利，但大部分是無益的消耗，因此在缺水地區(qū)或干旱季節(jié)應(yīng)盡量采取措施，減少棵間蒸發(fā)（如滴灌、水田不建立水層）和地面覆蓋等措施。

深層滲漏對旱田是無益的，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，常熟、沙河、漣水等澆灌試驗(yàn)站結(jié)果都說明：有滲漏的水稻產(chǎn)量比無滲漏的水稻產(chǎn)量高3.9%~26.5%。

葉面蒸滕量＋棵間蒸發(fā)量＝騰發(fā)量＝作物田間需水量水田：田間需水量＋滲漏量＝田間耗水量

由于水田不同土壤滲漏量大小區(qū)別很大，為了使不同土質(zhì)田塊水稻需水具有可比性，因此水稻的田間需水量不包括滲漏量，如計(jì)入滲漏量，則稱為田間耗水量。

二、作物需水規(guī)律

（一）影響作物需水量的因素

１、氣象條件主要因素，氣溫高、日照時(shí)間長、空氣濕度低、風(fēng)速大、氣壓低等使需水量增加；

２、土壤條件含水量大，砂性大，則需水量大（棵間蒸發(fā)大）

３、作物條件水稻需水量較大，麥類、棉花需水量中等，高粱、薯類需水量較少；４、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施地面覆蓋、采用滴灌、水稻控灌等能減少作物需水量。

（二）作物需水特性

１、中間多，兩頭少；開花厚實(shí)期需水量最大２、存在需水臨界期

需水臨界期：在作物全生育期中，對缺水最敏感，影響產(chǎn)量最大的時(shí)期。幾種作物的需水臨界期：

水稻孕穗至開花期棉花開花至幼鈴形成期小麥撥節(jié)至灌漿期了解作物需水臨界期的意義：

１、合理安排作物布局，使用水不至過分集中；２、在干旱狀況下，優(yōu)先澆灌正處需水臨界期的作物。

三、經(jīng)驗(yàn)公式法確定作物田間需水量

（一）全生育期作物田間需水量的確定１、α值法（蒸發(fā)皿法）

前面已講過，氣溫、日照、濕度、風(fēng)速、氣壓等氣象因素是影響作物需水量的最重要的因素，而水面蒸發(fā)正是上述各種氣象因素綜合作用結(jié)果，因此作物的田間需水量與水面蒸發(fā)量之間存在一定程度的相關(guān)關(guān)系。因此，可以用水面蒸發(fā)量作為參數(shù)來估計(jì)作物田間需水量。

Ｅ＝αＥ0或Ｅ=aE0+b

式中：Ｅ—全生育期作物田間需水量（mm）

α--需水系數(shù)（或稱蒸發(fā)系數(shù)），為作物需水量與水面蒸發(fā)量之比值。XX中稻α

＝1.15

Ｅ0—與Ｅ同時(shí)段的水面蒸發(fā)量（mm），Ｅ0—般采用80cm口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)值；

a、b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；α值法適用于水稻。(旱作物的ET與E0相關(guān)不顯著)

２、Ｋ值法（產(chǎn)量法）

實(shí)踐說明作物的產(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)Ｅ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。

Ｅ＝ＫＹ

式中Ｅ—需水量，m3/畝；Ｋ—需水系數(shù)（ｍ3/Kg)，由試驗(yàn)資料確定；Ｙ—作物產(chǎn)量（ｋｇ/畝）

由于Ｅ與Ｙ實(shí)際上并不是成線性關(guān)系，因此有人對上式作了修正。E0為保證作物存活下來，但產(chǎn)量為零（棵粒無收）。

E=KY+C

n

式中：n--經(jīng)驗(yàn)指數(shù)；Ｃ--經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。K值法適用于旱作。

（二）各生育階段田間需水量的確定

1、利用需水模系數(shù)

有了全生育期田間需水量，可以借助需水模系數(shù)，把總需水量按各生育階段進(jìn)行分派。需水模系數(shù)是作物某一生育階段田需水量占全生育期需水量的百分比。

Ei=KiE

式中Ei--第i階段作物田間需水量；Ki--第i階段作物需水模系數(shù)。需水模系數(shù)通過試驗(yàn)取得，表2-7列出了幾種主要作物的需水模系數(shù)。2、利用階段需水系數(shù)（水稻）

式中αi--第i階段需水系數(shù)；Ｅ0i--第i階段的水面蒸發(fā)量（mm）。（三）需水強(qiáng)度的確定

需水強(qiáng)度即為某一天的需水量。單位：mm/d或m/(畝d)

公式：ei=Ei/ti

式中ei--第i階段的需水強(qiáng)度；Ei--第i階段的需水量；ti--第i階段的天數(shù)。

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四、彭曼法計(jì)算作物需水量

英國科學(xué)家彭曼于1949年首次提出，又于1963年簡化了他的公式。聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦采用彭曼法計(jì)算作物需水量。彭曼法的特點(diǎn)是：理論基礎(chǔ)可靠，計(jì)算精度較高；但計(jì)算較繁雜，所需基礎(chǔ)數(shù)較多。計(jì)算時(shí)分兩步。（一）計(jì)算出潛在需水量（參考作物需水量）

潛在需水量指：參考作物（如苜蓿muxu、牧草)在供水充足條件下的需水量。

式中：P0--標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；P--計(jì)算地點(diǎn)平均大氣壓；Δ--平均氣溫時(shí)飽和水氣壓Ea隨溫度變化的變率；γ--濕度計(jì)常數(shù)；Rn--太陽凈幅射。（二）計(jì)算實(shí)際作物的需水量

E=Kc×Ep

式中Kc--作物系數(shù)。

§3—2、作物澆灌制度

自然降雨可滿足作物的部分需水要求，但降水不可能完全滿足作物的需水要求。在干旱和半干旱地區(qū)更是如此，因此，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必需進(jìn)行澆灌。要澆灌就牽涉到什么時(shí)候灌、灌多少等問題。本節(jié)探討的作物澆灌制度就是解決上述問題。一、概述

1．什么是澆灌制度

澆灌制度：為了保證作物適時(shí)播種（或栽秧）和正常生長，通過澆灌向田間補(bǔ)充水量的澆灌方案。澆灌制度的內(nèi)容：灌水定額、灌水時(shí)間、灌水次數(shù)和澆灌定額。

灌水定額：一次灌水在單位面積上的灌水量。單位：水田可用mm，旱田用m/畝。換算：1mm=0.667m/畝

澆灌定額：生育期各次灌水的灌水定額之和。

總澆灌定額：播前灌水定額（或泡田定額）+澆灌定額2．為什么要制定澆灌制度

（1）為澆灌工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（2）為灌區(qū)用水管理提供依據(jù)。3．制定澆灌制度的方法（1）總結(jié)群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；（2）進(jìn)行澆灌試驗(yàn)；

（3）按水量平衡原理進(jìn)行計(jì)算。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，常把上述三種方法結(jié)合起來使用。具體做法是：根據(jù)設(shè)計(jì)年份的氣象資料和作物的需水要求，參照群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和澆灌試驗(yàn)資料，根據(jù)水量平衡原理擬定作物澆灌制度。

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二、充分澆灌(FullIrrigation)條件下的澆灌制度

充分澆灌：作物各生育階段所需的水分都能夠得到要求，作物處于最正確水分條件，產(chǎn)量最高。

非充分澆灌（DeficitIrrigation)

澆灌供水不足，不能充分滿足作物各階段的需水量要求，其實(shí)際騰發(fā)量小于充分澆灌條件下的需水量。

充分澆灌是目前使用最廣泛的灌水方法，適于水源豐富地區(qū)。目前的澆灌制度、尋常是充分澆灌條件下的澆灌制度

（一）充分澆灌條件下澆灌制度確定1、總結(jié)群眾灌水經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)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、澆灌定額等。

感性認(rèn)識(shí)強(qiáng)，便于農(nóng)民接受，較為實(shí)用。水文年份和澆灌保證率的概念模糊，不易量化。2、根據(jù)澆灌試驗(yàn)資料制定

在有澆灌試驗(yàn)站的地區(qū)，可根據(jù)設(shè)計(jì)代表年的澆灌試驗(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。3、依照水量平衡法制定澆灌制定原理：

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，假使超過該范圍，生長和產(chǎn)量受到抑制和降低。合理的澆灌制度應(yīng)使得作物土壤含水量或水層深度處于該范圍內(nèi)。

適合范圍，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(shí)段內(nèi)農(nóng)田水分變化，等于該時(shí)段來水與耗水之間的消長。（二）、水稻的澆灌制度

水稻種植一般采取育秧移栽的方法。育秧的田塊叫秧田。移栽的田塊叫本田或大田。秧田育秧時(shí)間短，田塊面積小，灌水量較少，因此下面主要探討的是大田的澆灌制度。

秧田的澆灌：先灌淺水，水深10~20mm，苗高3cm后，增加水深至20~40mm，苗高10cm后，排水落干，促進(jìn)根系生長，拔秧前為便于拔秧，再深水浸泡。

本田插秧前需要泡田整田，便于插秧，并為秧苗返青創(chuàng)造條件。所以本田分為泡田期和插秧后的生育期。泡田期灌水定額稱為泡田定額。一）泡田定額

M1?0.667(h0?s1?e1t1?p1)(m/畝)；

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或者：

M1?100a1?10(s1?e1t1?p(m/hm)

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式中：M1—泡田期澆灌用水量；h0—插秧時(shí)田面所需的水層深度mm，

s1—泡田期的滲漏量，即開始泡田到插秧期間的總滲漏量，mm，

t1—泡田期的日數(shù)；e1—t1時(shí)期內(nèi)水田田面平均蒸發(fā)強(qiáng)度，mm/d，可用水面蒸發(fā)強(qiáng)度代替；p1—t1時(shí)期內(nèi)的降雨量，mm。泡田定額一般為80~110m/畝。二）生育期澆灌制度

1．水田水量平衡方程某時(shí)段水量耗損：蒸發(fā)E、滲漏S、排水C水量補(bǔ)給：降雨P(guān)、澆灌M

設(shè)時(shí)段初水層深為h1，時(shí)段末水層深h2，則

h1+p+m-E-C=h2

2．計(jì)算澆灌制度

計(jì)算原理見下圖：

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三、多年澆灌用水量和澆灌用水頻率曲線

計(jì)算方法：配線法PIII型曲線。步驟：

1、收集多年降雨資料和作物資料2、計(jì)算每年的澆灌用水量3、進(jìn)行澆灌用水量頻率計(jì)算4、選擇設(shè)計(jì)頻率的澆灌用水量四、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水

新建灌區(qū)必需考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水問題

老灌區(qū)可采用擴(kuò)大供水能力和壓縮農(nóng)業(yè)用水的方法實(shí)現(xiàn)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水量指標(biāo)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況確定五、澆灌用水流量（一）直接法

直接根據(jù)澆灌制度或澆灌用水量計(jì)算。

式中T--時(shí)段內(nèi)天數(shù)；

t--1天灌水時(shí)數(shù)，自流為24h,提灌為18~22h.適用于小型灌區(qū)。

例題：某小型提水灌區(qū)，作物均為水稻，面積1000畝，用水高峰期最大灌水定額為100m3/畝，澆灌水利用系數(shù)為0.75，灌水延續(xù)4天，每天灌水20小時(shí)。試計(jì)算水泵設(shè)計(jì)流量。（二）間接法

利用灌水模數(shù)計(jì)算。思考為什么要引入灌水模數(shù)？1．灌水模數(shù)

灌水模數(shù)（灌水率）：灌區(qū)單位面積上所需的澆灌凈流量，

用q表示，單位為（m3/s）/萬畝。第i次灌水，第j種作物的灌模數(shù)為：式中αj--第j種作物的種植比例。

由上式可見，T短，對作物有利（灌水及時(shí)），但流量大，工程大；T長，對作物不利，但流量小，工程小。

因此應(yīng)慎重選定T。教材中給出了我國萬畝以上灌區(qū)的灌水延續(xù)時(shí)間，可供參考。為直觀起見及修正灌水模數(shù)的便利,需繪出灌水模數(shù)圖.初步灌水模數(shù)圖存在以下問題:(1)大小懸殊,對工程設(shè)計(jì)不利;(2)灌水時(shí)休止斷續(xù)續(xù),對管理理不利.因此需要修正.

修正方法:調(diào)整灌水時(shí)間(消除\大小懸殊\及\斷斷續(xù)續(xù)\注意：（1）以不影響作物生長為原則；（2）盡量不要改變需水臨界期的灌水時(shí)間；（3）調(diào)整灌水時(shí)間以前移為主；

（4）最小灌水模數(shù)應(yīng)不小于最大灌水模數(shù)的40%；

在修正后的灌水模數(shù)圖中，可取圖中延續(xù)時(shí)間達(dá)20天的最大灌水模數(shù)為設(shè)計(jì)灌水模數(shù)。若按短暫的最大灌水模數(shù)設(shè)計(jì)工程，可能是不經(jīng)濟(jì)的。2．計(jì)算澆灌用水流量（1）計(jì)算流量過程線第i時(shí)段的澆灌用水流量為：

式中qi--第i時(shí)段的灌水模數(shù)。（2）計(jì)算設(shè)計(jì)流量

有些狀況下，不需計(jì)算流量過程，只需計(jì)算設(shè)計(jì)流量，這時(shí)可由設(shè)計(jì)灌水模數(shù)計(jì)算Q設(shè)。根據(jù)設(shè)計(jì)灌水模數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)流量：

間接法適用于大中型灌區(qū)。

§3—4、灌水率（灌水模數(shù)）

概念:灌區(qū)單位面積(國內(nèi)尋常以萬畝計(jì)算)所需要的凈流量.

?m1q凈?

8.64t某種作物一次灌水需要的凈流量

一、影響灌水率的因素1灌水延續(xù)時(shí)間

作物關(guān)鍵需水期延續(xù)時(shí)間不宜過長,其他時(shí)段可以適當(dāng)延長.

2灌水定額

可以考慮節(jié)水澆灌3作物種植比例

水量不足時(shí)可考慮改變種植比例二、灌水率修正1.修正的原因：

渠道流量大小懸殊，供水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)，不利于設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理。水位頻繁升降可能造成坍塌、凍脹危害；造成閘門的頻繁開閉，不利于管理。水位銜接困難。初步灌水率圖

修正灌水率圖

2.修正的原則

（1）以不影響作