成信工应用气象学课件01农业气象-4水分条件与农作物

第四节水分条件与农作物一、作物需水的规律

1．水分对作物的一般影响原料光合作用吸收和转运支撑和保持最大组成部分蒸腾作用开花、授粉、受精病虫害的发生发展对水分的要求一般是少—多—少营养生长：30％营养生长与生殖生长并进：50%—60％开花以后：10%—20％北京地区冬小麦不同生育期的需水量2．作物的水分临界期及关键期对水分最敏感的时期，即水分的不足或过多对产量影响最大的时期，叫做作物的水分临界期。一个地方的水分条件影响产量的关键期一定是水分临界期吗？水分临界期很关键！2．作物的水分临界期及关键期如果在某地的气候条件下，不能够满足作物水分临界期对水分的要求，这一时期是当地水分条件影响产量的关键期。各类植物的水分临界期不同水稻减数分裂期抽穗开花期麦类花铃期孕穗—抽穗开花期棉花营养生长进入生殖生长降水当量从营养生长进入生殖生长的时期内，保证作物最小需水量的降水下限与保证作物最大需水量的降水上限之间的降水量，称为降水临界值，又称降水当量。3．作物蒸腾与蒸散(1)作物的蒸腾 通过植物体表蒸发水分的过程称为蒸腾。

在作物生育期间，作物合成一克有机物质(干重)所蒸腾的水分克数，称为蒸腾系数。

蒸腾系数大，表示作物需水量大，水分利用率低；蒸腾系数小，表示作物需水量小，水分利用率高。蒸腾系数的倒数称为蒸腾效率。作物水稻小麦棉花玉米谷子大豆马铃薯蒸腾系数500-800450-600300-600250-300200-250300-400300-600主要作物的蒸腾系数（kg/g）(2)蒸散 农田土壤蒸发和作物蒸腾的总耗水量叫蒸散，也称为腾发量、总蒸发量。

当作物全覆盖地面，且土壤充分潮湿条件下的蒸散称为蒸散势或可能蒸散（量）、潜在蒸散（量）、最大可能蒸散（量）。(2)蒸散作物总需水量＝生理需水+生态需水＝(蒸腾量+同化有机物所需水量)十

(土壤蒸发量+田间渗透量+植株表面蒸发量)≈蒸腾量+土壤蒸发量≈蒸散（3）蒸散计算1）桑斯韦特平均温度法经验公式：(1.9)我国常用的公式为：(1.10)式中I为热指数，由下式决定(1.11)i为个月的热指数，它与各月平均气温有关(1.12)经验系数a与年热指数有下述关系：(1.14)日长对潜在蒸散的影响，桑氏建议用下式计算潜在蒸散：D为所计算时段的日数，N为该时段的平均日长，以小时计。2）彭曼的热量平衡法半经验半理论公式(1.15)Δ为饱和水汽压-温度曲线的斜率RL=R/L，为净辐射的蒸发当量(mm/d)R为净辐射，L为汽化潜热γ=cpP/0.622，为干湿表常数（或测湿常数）cp为比定压热容，P为大气压,为干燥力(mm/d)ea为空气的饱和水汽压ed为空气实际水汽压V为风速季节草地蒸散系数裸地蒸散系数11-12月0.600.903-4月，9-10月0.700.905-8月0.800.90全年0.700.90用E0求E的系数3）布德科水热平衡联系方程土壤湿度U土壤湿度临界值U0当U≥U0时当U<U0时(1.17)(1.16)在蒸发面充分潮湿的条件下，热量平衡方程可写为：R为净辐射Q为蒸发面与空气的湍流热交换，B为蒸发面与土壤的热交换(kcal/cm2.mon)(1.18)经推导、整理，并取近似值，(1.18)式可化为：Ra为按气温Ta(K)计算有效辐射所求出的蒸发面的净辐射(kcal/cm2.d)B可用经验公式或用土柱中含热量的变化来计算，Ts为蒸发面温度(K)(1.19)二、大气降水对作物的影响截留1．降水性质和强度对作物的影响热雷雨和夜雨最有利于作物生长发育。中雨比较有利，有效性大。

暴雨常造成水涝灾害。小雨对作物有效性差。连阴雨不利于有机物的合成和积累。2、降水季节分配对作物影响春季： 这时期作物对水分的需求量急剧增多。 北方春雨少、强度小、年际降水变率大，加之气温回升快、风速大。 但春雨过多，对农业生产也不利。夏季： 夏季是作物生长旺盛的时期，也是作物大量需水的时期。 我国南北地区先后都进入了雨季，一般能满足作物生长发育的需要。 要注意防洪排涝。秋季： 对水分需求量逐渐减少，降水量一般都可以满足作物的需要。 由于北方春雨少，因此必须及时贮存秋季降水。 南方秋雨过多时，会影响秋种秋收，秋雨过少时，则影响晚稻灌浆。冬季： 南方作物对降水的供需矛盾均不突出。 北方冬季的降水 主要是降雪。三．土壤水分对作物的影响1．土壤水分平衡

一般情况下，某一定时间间隔内的土壤水分平衡，可用下式表示：

S+(Y+M+N)–(D+L+E+Et)=Z(1．20) S为某时期开始时的土壤水分含量；

(Y+M+N)为该时期内土壤水分的收入，Y为降水量，M为毛管上升水，N为水汽凝结量，

(D+L+E+Et)为该时期内土壤水分的支出，D为地面径流量，L为渗漏量，E为土壤蒸发量，Et为蒸腾量，

Z为该时期结束时的土壤水分含量。土壤水分平衡公式可化简为：

S+Y-(E+Et)＝Z（1.21）2．土壤水分类型和有效性

按土壤中某种吸力对水分的吸持和对水分性质的影响，一般可分为：

紧束缚水

松束缚水

毛管水重力水田间持水量又叫土壤最小持水量，是指土壤中毛管水达到最大量时的土壤含水量，它包括全部束缚水和毛管水，它是在不受地下水影响的自然条件下，土壤中所能较稳定保持的水分的最大数量。灌溉的上限＝田间持水量－灌前土壤含水量凋萎湿度又叫永久凋萎湿度、凋萎系数、凋萎含水量。是指作物因吸收不到足够的水分来满足蒸腾的需要，植株组织中的含水量减少而失去膨压呈萎蔫状态，以致夜间也不能恢复膨压时的土壤湿度。3、土壤水分的计算(1)土壤湿度的计算

①以占土壤重量的百分数来表示。即指单位重量无水土壤干土)中，土壤水分重量所占的百分数(B)，表示为

B=×100%（1.22）土壤水重干土重(1.23