作物需水量和灌溉用水量PPT学习教案

1、会计学1作物需水量和灌溉用水量作物需水量和灌溉用水量一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素第一节第一节 作物需水量作物需水量 1 1作物需水量作物需水量农田水分农田水分消耗的途消耗的途径径植株蒸腾植株蒸腾棵间蒸发棵间蒸发深层渗漏深层渗漏 或田间渗漏或田间渗漏地表径流地表径流组成植株体的一部分组成植株体的一部分第1页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量第2页/共106页 在实际中由于组成植株体的水分只占总需水量在实际中由于组成植株体的水分只占总需水量中很微小的一部分中很微小的一部分( (一般小于一般小于1%)1%)，

2、而且这一小部，而且这一小部分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均将此部分忽略不计，将此部分忽略不计，即认为作物需水量就等于植即认为作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸蒸发蒸腾量腾量” ，气象学、水文学和地理学中称为，气象学、水文学和地理学中称为“蒸蒸散量散量”或或“农田总蒸发量农田总蒸发量”，国内也有人称之为，国内也有人称之为“腾发量腾发量”。 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量第一节 作物需水量 第3页/共106页一、作物需水量与影响因素一、作物需水

3、量与影响因素1 1作物需水量作物需水量E作物耗水量作物耗水量，简称耗水量：，简称耗水量：就某一地区而言，指就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。第一节 作物需水量 需水量需水量是一个理论值，又称为是一个理论值，又称为潜在蒸散量（或潜在潜在蒸散量（或潜在腾发量）腾发量），而，而耗水量耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量是一个实际值，又称实际蒸散量。需水量与耗水量的单位一样，常以需水量与耗水量的单位一样，常以 m3 亩亩-1 或或 mm 水水层表示。层表示。第4页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需

4、水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量作物需水量包含作物需水量包含生理生理和和生态需水生态需水两个方面。两个方面。u 作物生理需水：作物生理需水：作物生命过程中各种生理活动（如蒸作物生命过程中各种生理活动（如蒸腾作用、光合作用等）所需要的水分。腾作用、光合作用等）所需要的水分。植株蒸腾植株蒸腾实际上实际上是作物生理需水的一部分。是作物生理需水的一部分。u 作物生态需水：作物生态需水：指生育过程中，为给作物正常生长发指生育过程中，为给作物正常生长发育创造良好的生长环境所需要的水分。育创造良好的生长环境所需要的水分。棵间蒸发棵间蒸发即属于即属于作物的生态需水。作物的生态需水。第5页/共106页第

5、一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量第6页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量E作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为响最大的时期称为作物需水临界期作物需水临界期或或需水关键期需水关键期。第7页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量第8页/共106

6、页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 第9页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 第10页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 第11页/共106页第一节 作物需水量 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 第12页/共106页第一节 作物需水量 二、

7、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算第13页/共106页第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算1 1水面蒸发量法（蒸发皿法水面蒸发量法（蒸发皿法或或 值法值法）：需水系数或蒸发系数，为需水系数或蒸发系数，为需水量与水面蒸发量的比值需水量与水面蒸发量的比值，由实测资料确定，一般水稻田的，由实测资料确定，一般水稻田的= 0.9= ，旱作的，旱作的= 0.3= 。 作物全生育期内各生长阶段的作物全生育期内各生长阶段的值是各不相同的，其最值是各不相同的，其最大值出现在作物生长旺期，而发芽出苗期则最小，

8、所以在大值出现在作物生长旺期，而发芽出苗期则最小，所以在分阶段计算作物需水量时，各阶段应分别选取分阶段计算作物需水量时，各阶段应分别选取不同的不同的值值。 一般水稻用一般水稻用 值法比旱作物用此法好。值法比旱作物用此法好。第14页/共106页（一）直接计算（一）直接计算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2产量法：产量法： 作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用。作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用。在一定条件下，在一定条件下，作物需水量将随产量的提高而增加。但是需水量的增加并不与产量成比例，作物需水量将随产量的提高而增加。但是需水量

9、的增加并不与产量成比例， 单位产量的需水量随产量的增加而逐渐减小，说明当作物产量达到一定水平后，要进一步提高产量就不能仅靠增加水量，而必须同时改善作物生长所必需的其它条件。单位产量的需水量随产量的增加而逐渐减小，说明当作物产量达到一定水平后，要进一步提高产量就不能仅靠增加水量，而必须同时改善作物生长所必需的其它条件。第一节 作物需水量 产量Y第15页/共106页第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算E对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水量随产量的提高而增大，用此法推算较可靠。对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水量随产量的提

10、高而增大，用此法推算较可靠。但对于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。但对于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。第16页/共106页第一节 作物需水量 3以多种因素为参数的作物需水量计算法以多种因素为参数的作物需水量计算法选取几个影响因素，探求它们与作物需水量之间存在选取几个影响因素，探求它们与作物需水量之间存在的数量关系。的数量关系。以多种因素为参数推求作物需水量的经验公式在国内以多种因素为参数推求作物需水量的经验公式在国内外很多，有的选取水面蒸发量和产量作参数

11、，有的以外很多，有的选取水面蒸发量和产量作参数，有的以水面蒸发量和土壤含水率作参数，也有选取更多因素水面蒸发量和土壤含水率作参数，也有选取更多因素作参数的。作参数的。 （一）直接计算（一）直接计算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第17页/共106页第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算第18页/共106页第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）第19页/共106页第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（二）间接计算（通过参考

12、作物蒸发蒸腾量进行计算）（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）第20页/共106页（1 1）参考作物蒸发蒸腾量的估算）参考作物蒸发蒸腾量的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第21页/共106页0.1)1)(26.00200PPCueeRPPETasn式中：式中：P0和和P分别为海平面标准大气压和计算地点的实际分别为海平面标准大气压和计算地点的实际气压气压hPa；为饱和水汽压温度曲线上的斜率为饱和水汽压温度曲线上的斜率hPa 1；为湿度计常数为湿度计常数hPa 1； ea为空气实际水汽压为空气实际水汽压hPa；es为饱和水汽压为饱和水汽压hPa；u2为为2m高处风速高处风速m/s；

13、C为风速修正系数。为风速修正系数。 1）Penman公式公式二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第22页/共106页)34.01 ()(273900)(408.0220ueeuTGRnETas（1 1）参考作物蒸发蒸腾量的估算）参考作物蒸发蒸腾量的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第23页/共106页2）Penman-Monteith公式公式二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第24页/共106页二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定第25页/共106页二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定第26页/共106页（2 2）作

14、物系数的确定）作物系数的确定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第27页/共106页（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第28页/共106页 对大多数作物来说，在播种和苗期基础作物对大多数作物来说，在播种和苗期基础作物系数较小，为系数较小，为0.150.2；快速生长期迅速增大；快速生长期迅速增大，为，为0.30.8；当植被完全覆盖地面后达到最大；当植被完全覆盖地面后达到最大值，接近于值，接近于1.0；成熟期迅速减小，为；成熟期迅速减小，为0.80.15。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定第29页/共106页（3）水分胁

15、迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算第30页/共106页水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量ETa是充分供水条件是充分供水条件下的作物蒸发蒸腾量下的作物蒸发蒸腾量ETc和土壤水分胁迫因子和土壤水分胁迫因子K的乘积的乘积，即，即 ETa= KKcET0 估算估算ETaETa时，需要确定土壤水分胁迫因子时，需要确定土壤水分胁迫因子K K。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（3）水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法 第31页/共106页第二节第二节 作物灌溉制度作物灌溉制度第

16、二章第二章 作物需水量和灌溉用水量作物需水量和灌溉用水量第32页/共106页第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法v灌溉制度：灌溉制度：指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或高效，然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或高效，所制订的向农田灌水的方案。包括所制订的向农田灌水的方案。包括作物播种前作物播种前(或水稻栽秧或水稻栽秧前前)及全生育期内的及全生育期内的灌水次数灌水次数，每次灌水的，每次灌水的灌水日期灌水日期、灌水灌水定额定额以及以及灌溉定额灌溉定额。v灌水定额：灌水定额：指一次灌水单位面积上

17、的灌水量。指一次灌水单位面积上的灌水量。v灌溉定额：灌溉定额：指作物全生育期各次灌水定额之和。指作物全生育期各次灌水定额之和。 灌水定额及灌溉定额常以灌水定额及灌溉定额常以m3/ /hm2或或mm表示表示。v灌水次数：灌水次数：农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。 灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。 （一）灌溉制度的内涵（一）灌溉制度的内涵第33页/共106页一、灌溉制度的内涵及确定方法（一）灌溉制度的内涵（一）灌溉制度的内涵 灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术措施的不灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农

18、业技术措施的不同而变化。同而变化。 由于拟建灌区规划设计或已建灌区管理工作的需要，灌溉制由于拟建灌区规划设计或已建灌区管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分估算（预报）性度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分估算（预报）性质。质。 因此，必须以作物需水规律和气象条件（特别是降水）等作因此，必须以作物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定为主要依据，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定湿润年（降雨量频率为湿润年（降雨量频率为25%25%）、中等年（频率为中等年（频率为50%50%）和和中等干中等干旱年（频率为旱年

19、（频率为75%75%）及及特旱年（频率为特旱年（频率为95%95%）四种类型的灌溉制四种类型的灌溉制度。度。 也就是说也就是说同一种作物在不同水文年有不同的灌溉制度。同一种作物在不同水文年有不同的灌溉制度。一般一般在灌溉工程规划、设计中多采用在灌溉工程规划、设计中多采用中等干旱年中等干旱年的灌溉制度作为标的灌溉制度作为标准准。第二节 作物灌溉制度第34页/共106页一、灌溉制度的内涵及确定方法（一）灌溉制度的内涵（一）灌溉制度的内涵 灌溉制度是灌溉制度是灌溉工程规划设计灌溉工程规划设计的基础，是的基础，是已建成灌区编制和执行用水计划，合理用水已建成灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。的

20、重要依据。 灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益）和品质的提高，及灌区水土资源的充分利）和品质的提高，及灌区水土资源的充分利用和灌溉工程设施效益的发挥。用和灌溉工程设施效益的发挥。 第二节 作物灌溉制度第35页/共106页（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来确定灌溉在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来确定灌溉制度。制度。 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度 经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少确定灌溉

21、经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少确定灌溉制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制度的重要依据，应制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制度的重要依据，应成为制定灌溉制度最宝贵的资料。灌溉制度调查应根据设计要成为制定灌溉制度最宝贵的资料。灌溉制度调查应根据设计要求的水文年份，仔细调查这些年份不同生育期的作物田间耗水求的水文年份，仔细调查这些年份不同生育期的作物田间耗水强度强度mm/d及灌水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，及灌水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确定这些年份的灌溉制度。并由此确定这些年份的灌溉制度。第36页/共106页第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方

22、法（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度调查生育期灌溉制度 作 物 灌水次数 灌水定额(m3hm2) 灌溉定额(m3hm2) 备注 小麦 棉花 玉米 36 24 34 6001200 450600 600900 30004500 12002250 22503750 干旱年份 第37页/共106页 2）根据灌溉试验资料制定灌溉制度根据灌溉试验资料制定灌溉制度 长期以来，我国各地的灌溉试验站已进长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的行了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供试验观

23、测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。了重要的依据。 （二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的内涵及确定方法第二节 作物灌溉制度第38页/共106页 3 3）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度 作物对水分的生理反应可从多方面反映出来，利用作物各作物对水分的生理反应可从多方面反映出来，利用作物各种种水分生理特征和水分生理特征和变化规律变化规律作为灌溉的指标，能更合理地保证作为灌溉的指标，能更合理地保证作物的正常生长发育和它对水分的需要。作物的正常生长发育和它对水分的需要。 目前可用于确定实时灌水时间的指标除目前可用于确定实时

24、灌水时间的指标除土壤水分外土壤水分外，主要，主要生理指标包括：生理指标包括：叶水势叶水势、气孔开度气孔开度、细胞液浓度细胞液浓度、冠层空气冠层空气温度差（温度胁迫指标）温度差（温度胁迫指标）、气孔阻力气孔阻力等。当然，有关作物对土等。当然，有关作物对土壤水分响应的生理特征与变化规律仍处于积极的探索之中，在壤水分响应的生理特征与变化规律仍处于积极的探索之中，在不久的将来，这部分研究成果将会对灌溉制度的合理制定提供不久的将来，这部分研究成果将会对灌溉制度的合理制定提供更为可靠的科学依据。更为可靠的科学依据。一、灌溉制度的内涵及确定方法（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法第二节 作物灌溉

25、制度第39页/共106页 4）按水量平衡原理分析制定灌溉制度按水量平衡原理分析制定灌溉制度 水量平衡法以作物各生育期内水层变化（水田）或土水量平衡法以作物各生育期内水层变化（水田）或土壤水分变化（旱田）为依据，壤水分变化（旱田）为依据，从对作物充分供水的观点出从对作物充分供水的观点出发发，要求在作物各生育期内水层变化（水田）或计划湿润，要求在作物各生育期内水层变化（水田）或计划湿润层内的土壤含水量维持在作物适宜水层深度或土壤含水量层内的土壤含水量维持在作物适宜水层深度或土壤含水量的上限和下限之间，降至的上限和下限之间，降至下限时则应进行灌水下限时则应进行灌水，以保证作，以保证作物充分供水。物充

26、分供水。 应用时要参考、结合前几种方法的结果，这样才能使应用时要参考、结合前几种方法的结果，这样才能使得所制定的灌溉制度更为合理与完善。得所制定的灌溉制度更为合理与完善。（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的内涵及确定方法第二节 作物灌溉制度第40页/共106页旱作物的生育期任一时段内，土壤计划湿润层（根系层旱作物的生育期任一时段内，土壤计划湿润层（根系层）H内的水量平衡可表示为：内的水量平衡可表示为： 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度（一）农田水量平衡方程（一）农田水量平衡方程ETMKPWWWTt00K=kt，k

27、为为t时段时段内平均每昼夜地内平均每昼夜地下水补给量下水补给量(mm(mm或或 m m3 3/ h m/ h m2 2) ) ；ET= =et, ,e为为t时段时段内平均每昼夜的内平均每昼夜的作物田间需水量作物田间需水量（mmmm或或m m3 3/ hm/ hm2 2）第41页/共106页W0,Wt 分别为时段初和任意一时间分别为时段初和任意一时间t时的土壤计划湿润层时的土壤计划湿润层 内的储水量（内的储水量（mm或或m3/hm2）；）；WT 为由于计划湿润层增加而增加的水量为由于计划湿润层增加而增加的水量 （mm或或m3/hm2）；）；P0 为土壤计划湿润层内保存的有效雨量（为土壤计划湿润层

28、内保存的有效雨量（mm或或m3/hm2）；M为时段为时段t内的灌溉水量（内的灌溉水量（mm或或m3/hm2）；）；二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（一）农田水量平衡方程（一）农田水量平衡方程第二节 作物灌溉制度第42页/共106页（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理 为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润层内为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润层内的土壤含水量（或储水量）必须经常保持在一定的范围的土壤含水量（或储水量）必须经常保持在一定的范围之内，即通常要求之内，即通常要求不小于不小于最小允许含水量最小允许含水量min（或最小（或最小允许储水量

29、允许储水量Wmin）和）和不大于不大于最大允许含水量最大允许含水量max（或最（或最大允许储水量大允许储水量Wmax）。）。当计划湿润层内的平均土壤含水量（或储水量）降低到当计划湿润层内的平均土壤含水量（或储水量）降低到或接近于最小允许值（或接近于最小允许值（minmin或或W Wminmin）时，即需进行灌溉）时，即需进行灌溉，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第43页/共106页例如某时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计划湿润层也例如某时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计

30、划湿润层也无变化，随着时间的推移，无变化，随着时间的推移，土壤储水量土壤储水量将降至下限将降至下限，其，其水量平衡方程可写为：水量平衡方程可写为：第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度ETKWW0min土壤计划湿润层土壤计划湿润层(H)内储水量变化内储水量变化（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理第44页/共106页 判断是否需要灌判断是否需要灌时段末的灌水定额（时段末的灌水定额（m3亩亩） 则为（注意单位换算则为（注意单位换算）: :keWWtmin0)(667minmaxminmaxnHWWm)(667minmaxminmaxHWWm

31、 确定灌水时间确定灌水时间 确定灌水量确定灌水量比较比较0 （ W0 ）与）与 min（Wmin）第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理或第45页/共106页（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度1、有效降水量、有效降水量P0（1 1）设计降水量）设计降水量对当地多年降水资料进行频率分析，按对当地多年降水资料进行频率分析，按25%、50%、75%的降水保证率（指多年期间降水量能够得到充分满足的机的降水保证率（指多年期间

32、降水量能够得到充分满足的机率，与率，与灌溉设计保证率灌溉设计保证率类似）选定三个降水典型年，类似）选定三个降水典型年，根据典型年中的降水量、降水分布情况，设计不同保证率根据典型年中的降水量、降水分布情况，设计不同保证率条件下的降水量及其出现的时间。条件下的降水量及其出现的时间。第46页/共106页（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度1、有效降水量、有效降水量P0（1）设计降水量）设计降水量选择降水典型年的方法有三种：选择降水典型年的方法有三种：a）按）按年降水的频率年降水的频率选择典型年。因降水量在年内分布不

33、均选择典型年。因降水量在年内分布不均，尤其是在灌溉季节内降水变差大的地区，雨情往往会不，尤其是在灌溉季节内降水变差大的地区，雨情往往会不 符合设计要求。符合设计要求。b) ) 按按作物生长时期降水量的频率作物生长时期降水量的频率选择典型年。如果灌区主选择典型年。如果灌区主 要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果。要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果。c) ) 按按年降水的变化特征分阶段年降水的变化特征分阶段选择典型年，例如可以按干选择典型年，例如可以按干、湿季分别统计计算降水量发生的频率。、湿季分别统计计算降水量发生的频率。第二节 作物灌溉制度第47页/共106页二、水量

34、平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 1、有效降水量、有效降水量P0（2）有效降水量的计算）有效降水量的计算有效降水：有效降水：能被田间作物有效利用的当地降水。能被田间作物有效利用的当地降水。 一般认为小于一般认为小于2mm（亦有认为小于（亦有认为小于5mm）的降水）的降水对作物无实际意义，为对作物无实际意义，为无效降水无效降水；降水过大将产生径；降水过大将产生径流和深层渗漏，此两者也为无效降水。因此，有效降流和深层渗漏，此两者也为无效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式计算：水量一般采用如下公式计算：P0 = P

35、- P径径 - P渗渗第二节 作物灌溉制度第48页/共106页1、有效降水量、有效降水量P0 （2）有效降水量的计算）有效降水量的计算生产实践中通常采用下列简化方法求取生产实践中通常采用下列简化方法求取P0： P0= P 式中：式中：为降水为降水有效利用系数有效利用系数，其值与降水量、降水，其值与降水量、降水强度、降水延续时间、土壤性质、作物生长状况、强度、降水延续时间、土壤性质、作物生长状况、地面坡度及覆盖情况以及计划湿润层深度等因素有地面坡度及覆盖情况以及计划湿润层深度等因素有关，应根据具体条件通过实验确定。关，应根据具体条件通过实验确定。第二节 作物灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三

36、）水量平衡法资料的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第49页/共106页2 2、土壤计划湿润层深度、土壤计划湿润层深度土壤计划湿润层深度：土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控制土实施灌水时计划调节、控制土壤壤 水分状况的土层深度。水分状况的土层深度。 一般可取为作物的主要根系活动层。一般可取为作物的主要根系活动层。 计划湿润层深度与作物种类、品种、生育阶段、土计划湿润层深度与作物种类、品种、生育阶段、土壤性质以及地下水埋深等因素有关。对某一特定作物壤性质以及地下水埋深等因素有关。对某一特定作物其深度随作物的生长而增加，需根据当地实际情况确其深度随作

37、物的生长而增加，需根据当地实际情况确定。定。二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 第二节 作物灌溉制度第50页/共106页第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 2、土壤计划湿润层深度、土壤计划湿润层深度冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度 生育期 幼苗期 分蘖期 拔节期 抽穗期 灌浆期 冬小麦 计划湿润层深度 0.30.4m 0.40.5 m 0.5

38、0.6m 0.60.8m 0.81.0 m 生育期 幼苗期 现蕾期 开花结铃期 吐絮期 棉花 计划湿润层深度 0.30.4m 0.40.6m 0.60.8m 0.60.8m 生育期 幼苗期 拔节期 孕穗期 抽穗期 灌浆期 玉米 计划湿润层深度 0.30.4m 0.40.5m 0.50.6m 0.60.8m 0.8m 第51页/共106页第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 3、土壤适宜含水量及上、下限的确定、土壤适宜含水量及上、下限的确定 土壤适宜含水量：土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水

39、量。最适宜作物生长的含水量。 土壤适宜含水量介于土壤适宜含水量介于max与与min之间，随作物品种及其生之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化。育阶段、土壤性质等因素而变化。生育期 出苗期 分蘖期 越冬期 返青-拔节期 拔节期后 冬小麦 土壤适宜含水量 稍70% 稍70% 70%左右 6070% 7080% 生育期 播种期 苗期 现蕾期 开花结铃期 成熟期 棉花 土壤适宜含水量 70% 5570% 6070% 7080% 5570% 生育期 播种期 苗期 拔节孕穗期 抽穗开花期 灌浆成熟期 玉米 土壤适宜含水量 6080% 5560% 6070% 7075% 70%左右 冬小麦、棉

40、花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量第52页/共106页 3、土壤适宜含水量及上、下限的确定、土壤适宜含水量及上、下限的确定v 土壤适宜含水率是确定旱作物灌溉制度的重要依据，土壤适宜含水率是确定旱作物灌溉制度的重要依据，应通过试验或总结生产实践经验确定。应通过试验或总结生产实践经验确定。v 由于田间作物需水的持续性及农田灌水或降雨的间歇由于田间作物需水的持续性及农田灌水或降雨的间歇性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适宜含水量水平，为了保证作物生长，应将土壤含水量控宜含水量水平，为了保证

41、作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的上限制在适宜的上限 max 与下限与下限 min 之间。之间。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 第53页/共106页 3、土壤适宜含水量及上、下限的确定、土壤适宜含水量及上、下限的确定土壤含水量的上限应满足以下两个条件：土壤含水量的上限应满足以下两个条件：q 既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含量的要求，故量的要求，故一般可取为田间持水量一般可取为田间持水量。q 土壤含水量的下限土壤允许最小含水率土壤含水

42、量的下限土壤允许最小含水率 min 应应大大于凋萎系数于凋萎系数，以作物生长不受抑制为准，一般以占田，以作物生长不受抑制为准，一般以占田间持水量的百分数计。根据经验取间持水量的百分数计。根据经验取60%左右的田间持左右的田间持水量比较适宜。水量比较适宜。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 第54页/共106页4、地下水补给量、地下水补给量地下水补给量：地下水补给量：地下水借毛细管作用上升至作物根系活动地下水借毛细管作用上升至作物根系活动层内而被作物利用的水量。层内而被作物利用的水量。p 其

43、大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度、气象条件、根系层土壤含水量等有关。地下水需水强度、气象条件、根系层土壤含水量等有关。地下水位越接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越位越接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越多。多。p 一般要通过田间试验来确定地下水对农田的补给强度。一般要通过田间试验来确定地下水对农田的补给强度。地下水（或下部土层）对根系层的补给可在实测两层间土地下水（或下部土层）对根系层的补给可在实测两层间土壤含水量（或基质势）变化趋势的基础上，通过计算土壤壤含水量（或基质势）变化趋势的基础上，通过计算土

44、壤水分通量获得水分通量获得 。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 第55页/共106页 5 5、由于计划土壤湿润层深度增加而增加的可利用水量、由于计划土壤湿润层深度增加而增加的可利用水量作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若计算时段内计划湿润层深度无变化，则计算时段内计划湿润层深度无变化，则WT 项可设定为项可设定为零；若时段内计划湿润层变化较大，由于计划湿润层的零；若时段内计划湿润层变化较大，由于计划湿润层的增加，将增加部分有效水量，此时

45、，增加，将增加部分有效水量，此时，WT可近似按下式计可近似按下式计算：算：第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 )/()(667312亩mnhhWT亩）（水/)(667312mhhWT或或第56页/共106页（四）旱作物播前的灌水定额（四）旱作物播前的灌水定额( (M1) )的确定的确定第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 播前灌水的目的播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以

46、供作物生育后期之用须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。 播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算：播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算： nHM)(6670max1HM水)(6670max1或或第57页/共106页（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度 以棉花灌溉制度为例：以棉花灌溉制度为例：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为： 1)1)根据各旬的计划湿润层深度根据各旬的计划湿

47、润层深度H 和作物所要求的计划湿润和作物所要求的计划湿润层内土壤含水量的上限和下限，求出层内土壤含水量的上限和下限，求出H 土层内允许储水量上土层内允许储水量上限限Wmax及下限及下限Wmin，绘于图上。，绘于图上。 2)2)绘制作物田间需水量绘制作物田间需水量( (ET) )累积曲线，由于计划湿润层累积曲线，由于计划湿润层加大而获得的水量加大而获得的水量( (WT）累积曲线、地下水补给量）累积曲线、地下水补给量( (K ) )累积累积曲线以及净耗水量曲线以及净耗水量( (ETWTK) )曲线。曲线。 3)3)根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量P0，逐时段绘，

48、逐时段绘于图上。于图上。第58页/共106页第59页/共106页（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 4) 4)自作物生长初期土壤计划湿润层储水量自作物生长初期土壤计划湿润层储水量W0, ,逐旬减去逐旬减去( (ET- -WT - -K) )值，即至值，即至A A点引直线平行于点引直线平行于( (ET-WT-K) )曲线，当曲线，当遇有降雨时再加上降雨入渗量遇有降雨时再加上降雨入渗量P0，即得计划湿润土层实际储，即得计划湿润土层实际储水量水量 ( (W) )曲线。曲线。 5)

49、5)当当W曲线接近于曲线接近于Wmin时，即进行灌水。灌水时期除考虑时，即进行灌水。灌水时期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。灌水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于灌水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于Wmax，也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也象降雨，也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也象降雨入渗量一样加在入渗量一样加在W W曲线上。曲线上。第二节 作物灌溉制度第60页/共10

50、6页 6)6)如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水时间和灌水次数。灌水时间和灌水次数。 7)7)生育期灌溉定额生育期灌溉定额M2=m，M为各次灌水定额。根据上为各次灌水定额。根据上述原理，也可列表计算，计算时段采用一旬或五天。计算也述原理，也可列表计算，计算时段采用一旬或五天。计算也十分简便。十分简便。 把把播前灌水定额播前灌水定额加上加上生育期灌溉定额生育期灌溉定额，即得旱作物的总，即得旱作物的总灌溉定额灌溉定额M，即：，即：M M1+ M2 按水量平衡方法估灌溉制度，如果作物耗水量和降雨量按水量平衡方法估灌溉制度，如果作物耗水量和

51、降雨量资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。对于比较大资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。对于比较大的灌区，由于自然地理条件差别较大，应分区制定灌溉制度的灌区，由于自然地理条件差别较大，应分区制定灌溉制度，并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。，并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度第61页/共106页 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下

52、的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 本世纪本世纪40年代以来，传统的灌溉目标主要是获得高额稳年代以来，传统的灌溉目标主要是获得高额稳定的单位面积产量，并以控制土壤湿度为约束条件。即定的单位面积产量，并以控制土壤湿度为约束条件。即将一定耕层深度土壤含水量控制在某一适宜区间，对于将一定耕层深度土壤含水量控制在某一适宜区间，对于天然水分不足进行人工补充，做为单位面积高产条件下天然水分不足进行人工补充，做为单位面积高产条件下灌溉设计和灌溉管理的基本理论依据。灌溉设计和灌溉管理的基本理论依据。约束条件一般表达为：约束条件一般表达为：min max min s,wp max f第二节 作物灌溉制度第62

53、页/共106页 在水资源取用不受限制的地面灌溉条件下，灌溉工程在水资源取用不受限制的地面灌溉条件下，灌溉工程规划设计和计划用水管理至今仍继续沿用。规划设计和计划用水管理至今仍继续沿用。 水资源的日益紧缺，使得充分供水的灌溉制度已越来水资源的日益紧缺，使得充分供水的灌溉制度已越来越难以实现。越难以实现。 非充分灌溉制度是相对于前述充分灌溉而提出的，是非充分灌溉制度是相对于前述充分灌溉而提出的，是对水资源不足或缺水年（季）所采取的一种限额（或控对水资源不足或缺水年（季）所采取的一种限额（或控制）灌溉。制）灌溉。第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理

54、 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 第63页/共106页 70年代，年代，Penman公式在灌溉领域获得突破性推广公式在灌溉领域获得突破性推广，公认影响灌溉产量目标的最佳自变量是蒸发蒸腾量，公认影响灌溉产量目标的最佳自变量是蒸发蒸腾量（ET）, ,对于充分与非充分灌溉的认识，对灌溉划分的概对于充分与非充分灌溉的认识，对灌溉划分的概念有了进一步的发展。念有了进一步的发展。Woodruff等（等（1974）称）称ET亏缺的灌溉（亏缺的灌溉（Evapotrans- piration Deficit Irrigation 简称简称EDI）为非充分灌溉。）为非充分灌溉。第二节 作物灌

55、溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 第64页/共106页当作物在各个生育阶段所需的水分都得到充分满足，当作物在各个生育阶段所需的水分都得到充分满足，即作物生长发育处于最佳水分环境，配合相应的农业即作物生长发育处于最佳水分环境，配合相应的农业管理技术，使作物产量达到最高，此时大田作物的实管理技术，使作物产量达到最高，此时大田作物的实际蒸发蒸腾量称际蒸发蒸腾量称ETc，这种灌溉则称为，这种灌溉则称为充分灌溉充分灌溉。由此可定义如下：由此可定义如下： 充分灌溉：充分灌溉： ETa = ETc = Kc ET

56、0 非充分灌溉：非充分灌溉： K Kc ET0 = ETa ETc = Kc ET0第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 第65页/共106页非充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得非充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。根据所高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。根据所应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如：v 在水资源短缺的半干旱地区，为解决有限水量在作物在水资源短缺

57、的半干旱地区，为解决有限水量在作物生育期的最优分配问题，根据作物需水关键期进行有限生育期的最优分配问题，根据作物需水关键期进行有限次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度v 为追求农产品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉为追求农产品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉 第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 第66页/共106页第二节 作物灌溉制度 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 效益费用投入水量水量效益关系曲线水量

58、费用关系曲线损失效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量与效益、费用关系曲线灌溉水量与效益、费用关系曲线dmy第67页/共106页（1）物种资源中存在着一系列的对水分亏缺的适应机制）物种资源中存在着一系列的对水分亏缺的适应机制，可用来增加作物在遭受干旱逆境时的定植、生长、发，可用来增加作物在遭受干旱逆境时的定植、生长、发育和生产能力。育和生产能力。 这种机制表现为干旱时的逃旱这种机制表现为干旱时的逃旱(或避旱或避旱)和耐旱和耐旱(或抗或抗旱旱)作用。作用。逃旱逃旱是指在土壤有效水分耗尽前，提前成熟；是指在土壤有效水分耗尽前，提前成熟；耐旱耐旱是指可增加对逆境耐性的适应能力，如延迟脱水和是指可增

59、加对逆境耐性的适应能力，如延迟脱水和增加耐脱水能力。水分生理学研究表明，受水分胁迫的增加耐脱水能力。水分生理学研究表明，受水分胁迫的许多作物都表现了许多作物都表现了脯氨酸脯氨酸(PRO)(PRO)和和脱落酸脱落酸(ABA)(ABA)的积累。的积累。第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 第68页/共106页（2）干旱和半干旱地区某些土壤的水分特征，提供了低定）干旱和半干旱地区某些土壤的水分特征，提供了低定 额灌溉的可能性。额灌溉的可能性。如我国西北地区黄土的水分物理学研究表明，其水分特征曲如

60、我国西北地区黄土的水分物理学研究表明，其水分特征曲线在接近线在接近f 处，水分有效性下降很快，而在处，水分有效性下降很快，而在4080f的的范围内，土壤水分为作物利用的有效性下降非常缓慢。在此范围内，土壤水分为作物利用的有效性下降非常缓慢。在此范围以内的土壤水分对作物的吸收影响，几乎同等有效。范围以内的土壤水分对作物的吸收影响，几乎同等有效。表明在西北干旱和半干旱的黄土地区，保持低含水量水平，表明在西北干旱和半干旱的黄土地区，保持低含水量水平，不会使作物遭受明显干旱而大幅度减产。为非充分灌溉和农不会使作物遭受明显干旱而大幅度减产。为非充分灌溉和农业节水并获得中等以上的产量提供了可能。业节水并获