第二章作物需水量和灌溉用水量

第二章作物需水量和灌溉用水量

第一節(jié)作物需水量

當(dāng)前第1頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)一、作物需水量與影響因素第一節(jié)作物需水量

1．作物需水量農(nóng)田水分消耗的途徑植株蒸騰棵間蒸發(fā)深層滲漏或田間滲漏地表徑流組成植株體的一部分植株蒸騰：作物將根系從土壤中吸收的水分，通過葉片的氣孔蒸散到大氣中的現(xiàn)象。棵間蒸發(fā)：植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。深層滲漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超過了田間持水量，向根系吸水層以下土層滲漏的現(xiàn)象。當(dāng)前第2頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量作物需水量：生長在大面積上的無病蟲害作物，土壤水分和肥力適宜時(shí)，在給定的生長環(huán)境中能取得高產(chǎn)潛力的條件下為滿足植株蒸騰、棵間蒸發(fā)、組成植株體所需要的水量。當(dāng)前第3頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)在實(shí)際中由于組成植株體的水分只占總需水量中很微小的一部分(一般小于1%)，而且這一小部分的影響因素較復(fù)雜，難于準(zhǔn)確計(jì)算，故人們均將此部分忽略不計(jì)，即認(rèn)為作物需水量就等于植株蒸騰量和棵間蒸發(fā)量之和，即所謂的“蒸發(fā)蒸騰量”

，氣象學(xué)、水文學(xué)和地理學(xué)中稱為“蒸散量”或“農(nóng)田總蒸發(fā)量”，國內(nèi)也有人稱之為“騰發(fā)量”。

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量第一節(jié)作物需水量

當(dāng)前第4頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)一、作物需水量與影響因素1．作物需水量作物耗水量，簡稱耗水量：就某一地區(qū)而言，指具體條件下作物獲得一定產(chǎn)量時(shí)實(shí)際所消耗的水量。第一節(jié)作物需水量

需水量是一個(gè)理論值，又稱為潛在蒸散量（或潛在騰發(fā)量），而耗水量是一個(gè)實(shí)際值，又稱實(shí)際蒸散量。需水量與耗水量的單位一樣，常以m3畝-1或mm水層表示。當(dāng)前第5頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量作物需水量包含生理和生態(tài)需水兩個(gè)方面。作物生理需水：作物生命過程中各種生理活動(dòng)（如蒸騰作用、光合作用等）所需要的水分。植株蒸騰實(shí)際上是作物生理需水的一部分。作物生態(tài)需水：指生育過程中，為給作物正常生長發(fā)育創(chuàng)造良好的生長環(huán)境所需要的水分?？瞄g蒸發(fā)即屬于作物的生態(tài)需水。當(dāng)前第6頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量作物在不同生長階段的需水規(guī)律為：隨著作物的生長和葉面積的增加，需水量值也不斷增大，在作物苗期，需水量值較小，當(dāng)作物進(jìn)入生長盛期，需水量增加很快，葉面積最大時(shí)，作物需水量出現(xiàn)高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。每種作物都有需水高峰期，需水高峰期一般處于作物生長旺盛階段，如冬小麥有兩個(gè)需水高峰期，第一個(gè)高峰在分蘗期，第二高峰在開花至乳熟期；大豆的需水高峰在開花結(jié)莢期；谷子的需水高峰為開花―乳熟期；玉米為抽雄―乳熟期。

當(dāng)前第7頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量各種作物需水臨界期不完全相同，但大多數(shù)出現(xiàn)在從營養(yǎng)生長向生殖生長的過渡階段，例如小麥在拔節(jié)至抽穗期，棉花在開花至結(jié)鈴期，玉米在抽雄至乳熟期，水稻為孕穗至揚(yáng)花期等，在作物需水臨界期缺水，會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生很大影響。作物在不同生育時(shí)期對(duì)缺水的敏感程度不同，在作物整個(gè)生育期中通常把對(duì)缺水最敏感、缺水對(duì)產(chǎn)量影響最大的時(shí)期稱為作物需水臨界期或需水關(guān)鍵期。當(dāng)前第8頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素1．作物需水量作物需水系數(shù)：生產(chǎn)單位產(chǎn)量作物（如1kg小麥）的需水量（mmkg-1）。作物水分利用效率：作物每消耗單位水量所能生產(chǎn)的產(chǎn)量(kg/mm或kg/m3），常表示為:WUE(wateruseefficiency)。

當(dāng)前第9頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素2．影響作物需水量的主要因素作物需水規(guī)律隨作物種類、品種、土壤、氣候、生產(chǎn)力水平等諸多因素而變化，應(yīng)結(jié)合各地情況來探索作物需水規(guī)律。（1）作物因素

不同種類的作物需水量有很大的差異，如就小麥、玉米、水稻而言，水稻＞小麥＞玉米；不同品種的作物需水量有很大差異，如耐旱品種需水量?。徊煌A段需水量不同；不同長勢(shì)的作物需水量不同。當(dāng)前第10頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素2．影響作物需水量的主要因素(2)氣象因素氣象因素是影響作物需水量的主要因素，它不僅影響蒸騰速率，也直接影響作物的生長發(fā)育。氣象因素對(duì)作物需水量的影響，往往是幾個(gè)因素同時(shí)作用，很難將各個(gè)因素的影響一一分開。當(dāng)氣溫高、日照時(shí)數(shù)多、相對(duì)濕度小時(shí)，需水量會(huì)增加。當(dāng)前第11頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素2．影響作物需水量的主要因素(3)土壤因素影響作物需水量的土壤因素主要有質(zhì)地、含水量、顏色、有機(jī)質(zhì)含量、養(yǎng)分狀況等。

砂土持水力弱，蒸發(fā)較快，因此，在砂土上的作物需水量就大。就土壤顏色而言，黑褐色土壤吸熱較多，其蒸發(fā)較大，而顏色較淺的黃白色土壤反射較強(qiáng)，相對(duì)蒸發(fā)較少。土壤含水量較高時(shí)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，作物需水量較大；相反，土壤含水量較低時(shí)，作物需水量較少。當(dāng)前第12頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

一、作物需水量與影響因素2．影響作物需水量的主要因素

由于上述各種因素的影響，因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，必須因時(shí)、因地、因作物、因氣候等各種自然與人為條件確定作物的需水量，以利于指導(dǎo)生產(chǎn)。作物需水量是農(nóng)業(yè)用水的主要組成部分，也是整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中消耗水分的最主要部分。它是水資源合理開發(fā)、利用所必需的重要資料，同時(shí)也是農(nóng)田水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的基本依據(jù)。當(dāng)前第13頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（一）直接計(jì)算1．水面蒸發(fā)量法（蒸發(fā)皿法或α值法）：

水面蒸發(fā)量與作物需水量之間存在一定程度的相關(guān)關(guān)系，因此可用水面蒸發(fā)量這一參數(shù)來計(jì)算作物需水量：

ETc=αE0

或

ETc=aE0＋b式中：ETc

-作物需水量（mm）；E0

–表示與ETc同時(shí)段的水面蒸發(fā)量（mm），采用蒸發(fā)皿或蒸發(fā)器的測(cè)定值。當(dāng)前第14頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（一）直接計(jì)算1．水面蒸發(fā)量法（蒸發(fā)皿法或α值法）：α—需水系數(shù)或蒸發(fā)系數(shù)，為需水量與水面蒸發(fā)量的比值，由實(shí)測(cè)資料確定，一般水稻田的α=0.9～1.3，旱作的α=0.3～0.7。作物全生育期內(nèi)各生長階段的α值是各不相同的，其最大值出現(xiàn)在作物生長旺期，而發(fā)芽出苗期則最小，所以在分階段計(jì)算作物需水量時(shí)，各階段應(yīng)分別選取不同的α值。

一般水稻用α值法比旱作物用此法好。當(dāng)前第15頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（一）直接計(jì)算二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算2．產(chǎn)量法：作物產(chǎn)量反映了水、土、肥、熱、氣、光等因素的協(xié)調(diào)及農(nóng)業(yè)措施的綜合作用。在一定條件下，作物需水量將隨產(chǎn)量的提高而增加。但是需水量的增加并不與產(chǎn)量成比例，

單位產(chǎn)量的需水量隨產(chǎn)量的增加而逐漸減小，說明當(dāng)作物產(chǎn)量達(dá)到一定水平后，要進(jìn)一步提高產(chǎn)量就不能僅靠增加水量，而必須同時(shí)改善作物生長所必需的其它條件。第一節(jié)作物需水量

產(chǎn)量Y當(dāng)前第16頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)2．產(chǎn)量法（K值法）：用作物產(chǎn)量計(jì)算作物需水量的表達(dá)式為：式中：ET―全生育期的需水量（mm）；Y―作物單位面積的產(chǎn)量（kg畝-1）；K―需水系數(shù)（m3kg-1），為單位產(chǎn)量的需水量。此法簡便，只要確定計(jì)劃產(chǎn)量后便可算出需水量；同時(shí)，此法使需水量與產(chǎn)量相聯(lián)系，便于進(jìn)行灌溉經(jīng)濟(jì)分析。第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（一）直接計(jì)算對(duì)于旱作物，在土壤水分不足而影響高產(chǎn)的情況下，需水量隨產(chǎn)量的提高而增大，用此法推算較可靠。但對(duì)于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法推算的誤差較大。當(dāng)前第17頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

3．以多種因素為參數(shù)的作物需水量計(jì)算法選取幾個(gè)影響因素，探求它們與作物需水量之間存在的數(shù)量關(guān)系。以多種因素為參數(shù)推求作物需水量的經(jīng)驗(yàn)公式在國內(nèi)外很多，有的選取水面蒸發(fā)量和產(chǎn)量作參數(shù)，有的以水面蒸發(fā)量和土壤含水率作參數(shù)，也有選取更多因素作參數(shù)的。

（一）直接計(jì)算二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第18頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（一）直接計(jì)算上述各公式都可估算全生育期作物需水量，也可估算各生育階段的作物需水量。在生產(chǎn)實(shí)踐中，習(xí)慣采用所謂模系數(shù)法估算作物各生育階段的需水量，即先確定全生育期作物需水量，然后按照各生育階段需水規(guī)律，以一定比例進(jìn)行分配，即：

ETi=KiET式中

ETi—某一生育階段作物需水量；Ki—需水量模比系數(shù)，即作物各生育階段需水量占全生育期作物需水量的百分?jǐn)?shù)，可以從試驗(yàn)資料中取得。

當(dāng)前第19頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（二）間接計(jì)算（通過參考作物蒸發(fā)蒸騰量進(jìn)行計(jì)算）參考作物蒸發(fā)蒸騰量：是一種假想的參考作物冠層的蒸發(fā)蒸騰速率，參考作物被假設(shè)為高度為12cm，表面阻力為70s/m，反射率為0.23，非常類似于表面開闊、高度一致、生長旺盛、完全遮蓋地面而不缺水的綠色草地。間接計(jì)算分為以下兩步：第一步是：考慮氣象因素對(duì)作物需水量的影響，計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量。第二步是：考慮土壤水分及作物條件的影響，對(duì)參考作物需水量進(jìn)行調(diào)整或修正，而計(jì)算出實(shí)際需水量。當(dāng)前第20頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)作物需水量

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（二）間接計(jì)算（通過參考作物蒸發(fā)蒸騰量進(jìn)行計(jì)算）估算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的方法包括經(jīng)驗(yàn)公式法和理論公式法。經(jīng)驗(yàn)公式法中常采用輻射、溫度、水汽壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速及日照等氣象數(shù)據(jù)作為參數(shù)，按照某種與參考作物蒸發(fā)蒸騰量的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行估值。理論公式法中綜合法最常應(yīng)用的是Penman法和Penman－Monteith法。

當(dāng)前第21頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1）Penman公式

Penman公式是國內(nèi)外應(yīng)用最普遍的綜合法公式。Penman公式是在能量平衡原理的基礎(chǔ)上，引用干燥力(DryingPower)的概念，經(jīng)過簡捷地推導(dǎo)，得到了一個(gè)用普通氣象資料就可計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的公式。經(jīng)多次修正，目前國內(nèi)外最通用的形式為FAO于1979年推薦的公式，該公式具有較好的理論基礎(chǔ)，包括有輻射項(xiàng)與空氣動(dòng)力學(xué)項(xiàng)，并考慮了氣壓與風(fēng)速修正，其形式為:

（1）參考作物蒸發(fā)蒸騰量的估算二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第22頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)式中：P0和P分別為海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和計(jì)算地點(diǎn)的實(shí)際氣壓[hPa]；Δ為飽和水汽壓－溫度曲線上的斜率[hPa℃－1]；γ為濕度計(jì)常數(shù)[hPa℃－1]；ea為空氣實(shí)際水汽壓[hPa]；es為飽和水汽壓[hPa]；u2為2m高處風(fēng)速[m/s]；C為風(fēng)速修正系數(shù)。

1）Penman公式二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第23頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

2）Penman-Monteith公式以能量平衡和水汽擴(kuò)散理論為基礎(chǔ)，既考慮了作物的生理特征，又考慮了空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化，具有較充分的理論依據(jù)和較高的計(jì)算精度。經(jīng)過多年研究改進(jìn)，1990年FAO－推薦使用的公式形式為：（1）參考作物蒸發(fā)蒸騰量的估算二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第24頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

ET0—參考作物蒸發(fā)蒸騰量[mmday－1];Rn—輸入冠層凈輻射量[MJm－2day－1];G—土壤熱通量[MJm－2day－1];T—2m高處日平均溫度[℃]；u2—2m高處風(fēng)速[ms－1]；es—飽和水汽壓[kPa];ea—實(shí)際水汽壓[kPa];

Δ—飽和水汽壓與溫度關(guān)系曲線在某處的斜率[kPa℃－1];γ—干濕表常數(shù)[kPa℃－1]。2）Penman-Monteith公式二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第25頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ET0)用來表示假定的參考作物的蒸發(fā)蒸騰量，其他作物的蒸發(fā)蒸騰量是用參考作物蒸發(fā)蒸騰量來計(jì)算的。用于關(guān)聯(lián)實(shí)際作物耗水量與參考作物蒸發(fā)蒸騰量的因子稱為作物系數(shù)(kc)。最早提出并已被FAO作物需水量專家咨詢組(Allen等，1997)所采納和修正的作物系數(shù)概念如下：ETc

=Kc·ET0

計(jì)算作物蒸發(fā)蒸騰量的上述兩種方法，F(xiàn)AO為其分別命名為單作物系數(shù)法。二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（2）作物系數(shù)的確定當(dāng)前第26頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)Kc為綜合作物系數(shù)，與作物種類、品種、生育期、作物的群體葉面積指數(shù)等因素有關(guān)，是作物自身生物學(xué)特性的反映。根據(jù)各地的試驗(yàn)，作物系數(shù)Kc不僅隨作物而變化，更主要的是隨作物的生育階段而異。生育初期和末期的值較小，而中期的Kc較大。二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（2）作物系數(shù)的確定當(dāng)前第27頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)在單作物系數(shù)方法中，作物表面和參考表面蒸發(fā)、蒸騰速率的差異用作物系數(shù)Kc綜合考慮，這種方法就是FAO早在70年代推薦，并在國內(nèi)有關(guān)作物需水量研究工作中普遍采用的方法?？赏ㄟ^田間實(shí)測(cè)的作物蒸發(fā)蒸騰量與相同階段內(nèi)得到的參考作物蒸發(fā)蒸騰量之比獲得。這種方法適宜在灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理工作中采用。（2）作物系數(shù)的確定二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第28頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)由于表層土壤水分狀況對(duì)作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量的影響非常顯著，尤其在作物苗期和前期生長階段地面覆蓋較小的情況下，因此，要準(zhǔn)確估算作物蒸發(fā)蒸騰量就需要全面考慮土壤蒸發(fā)和作物蒸騰。（2）作物系數(shù)的確定二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第29頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)對(duì)大多數(shù)作物來說，在播種和苗期基礎(chǔ)作物系數(shù)較小，為0.15～0.2；快速生長期迅速增大，為0.3～0.8；當(dāng)植被完全覆蓋地面后達(dá)到最大值，接近于1.0；成熟期迅速減小，為0.8－0.15。二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（2）作物系數(shù)的確定當(dāng)前第30頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)作物蒸發(fā)蒸騰不僅受外界蒸發(fā)條件的支配，同時(shí)還受作物本身的生理特性以及土壤水分狀況的限制。在干旱缺水時(shí)，土壤含水量降低，土壤中毛管傳導(dǎo)率減小，根系吸水率降低，供水不足，作物遭受水分脅迫，引起葉片含水量減小，氣孔阻力增大，從而導(dǎo)致水分脅迫條件下的作物蒸發(fā)蒸騰速率低于無水分脅迫時(shí)的作物蒸發(fā)蒸騰速率。（3）水分脅迫條件下作物蒸發(fā)蒸騰量估算方法

二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算當(dāng)前第31頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)水分脅迫條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量ETa是充分供水條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量ETc和土壤水分脅迫因子Kθ的乘積，即

ETa=Kθ·Kc·ET0

估算ETa時(shí)，需要確定土壤水分脅迫因子Kθ。二、作物需水量（蒸發(fā)蒸騰量）的估算（3）水分脅迫條件下作物蒸發(fā)蒸騰量估算方法

當(dāng)前第32頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度第二章作物需水量和灌溉用水量當(dāng)前第33頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法灌溉制度：指特定作物在一定的氣候、土壤、供水等自然條件和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，為了獲得高產(chǎn)或高效，所制訂的向農(nóng)田灌水的方案。包括作物播種前(或水稻栽秧前)及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、灌水定額以及灌溉定額。灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。灌溉定額：指作物全生育期各次灌水定額之和。

灌水定額及灌溉定額常以m3/hm2或mm表示。灌水次數(shù)：農(nóng)作物在整個(gè)生育期中實(shí)施灌溉的次數(shù)。

灌水時(shí)間以作物生育期或年、月、日表示。

（一）灌溉制度的內(nèi)涵當(dāng)前第34頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法（一）灌溉制度的內(nèi)涵

灌溉制度隨作物種類、品種和自然條件及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的不同而變化。由于擬建灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)或已建灌區(qū)管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季節(jié)前加以確定，帶有部分估算（預(yù)報(bào)）性質(zhì)。因此，必須以作物需水規(guī)律和氣象條件（特別是降水）等作為主要依據(jù)，從當(dāng)?shù)鼐唧w條件出發(fā)，針對(duì)不同水文年份，擬定濕潤年（降雨量頻率為25%）、中等年（頻率為50%）和中等干旱年（頻率為75%）及特旱年（頻率為95%）四種類型的灌溉制度。也就是說同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度。一般在灌溉工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)中多采用中等干旱年的灌溉制度作為標(biāo)準(zhǔn)。第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第35頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法（一）灌溉制度的內(nèi)涵

灌溉制度是灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是已建成灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計(jì)劃，合理用水的重要依據(jù)。灌溉制度關(guān)系到灌區(qū)內(nèi)作物產(chǎn)量（效益）和品質(zhì)的提高，及灌區(qū)水土資源的充分利用和灌溉工程設(shè)施效益的發(fā)揮。第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第36頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（二）制定灌溉制度的方法第二節(jié)作物灌溉制度一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法在灌區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)或管理中，常采用以下幾種方法來確定灌溉制度。

1）根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制度

經(jīng)過多年的實(shí)踐、摸索，各地群眾都積累了不少確定灌溉制度的經(jīng)驗(yàn)與方法。這些經(jīng)驗(yàn)是制定灌溉制度的重要依據(jù)，應(yīng)成為制定灌溉制度最寶貴的資料。灌溉制度調(diào)查應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的水文年份，仔細(xì)調(diào)查這些年份不同生育期的作物田間耗水強(qiáng)度[mm/d]及灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額及灌溉定額，并由此確定這些年份的灌溉制度。當(dāng)前第37頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法（二）制定灌溉制度的方法我國北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度[調(diào)查]當(dāng)前第38頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

2）根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度

長期以來，我國各地的灌溉試驗(yàn)站已進(jìn)行了多年灌溉試驗(yàn)工作，積累了一大批相關(guān)的試驗(yàn)觀測(cè)資料，這些資料為制定灌溉制度提供了重要的依據(jù)。

（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第39頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

3）根據(jù)作物的生理、生態(tài)指標(biāo)制定灌溉制度

作物對(duì)水分的生理反應(yīng)可從多方面反映出來，利用作物各種水分生理特征和變化規(guī)律作為灌溉的指標(biāo)，能更合理地保證作物的正常生長發(fā)育和它對(duì)水分的需要。

目前可用于確定實(shí)時(shí)灌水時(shí)間的指標(biāo)除土壤水分外，主要生理指標(biāo)包括：葉水勢(shì)、氣孔開度、細(xì)胞液濃度、冠層－空氣溫度差（溫度脅迫指標(biāo)）、氣孔阻力等。當(dāng)然，有關(guān)作物對(duì)土壤水分響應(yīng)的生理特征與變化規(guī)律仍處于積極的探索之中，在不久的將來，這部分研究成果將會(huì)對(duì)灌溉制度的合理制定提供更為可靠的科學(xué)依據(jù)。一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法（二）制定灌溉制度的方法第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第40頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

4）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內(nèi)水層變化（水田）或土壤水分變化（旱田）為依據(jù)，從對(duì)作物充分供水的觀點(diǎn)出發(fā)，要求在作物各生育期內(nèi)水層變化（水田）或計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤含水量維持在作物適宜水層深度或土壤含水量的上限和下限之間，降至下限時(shí)則應(yīng)進(jìn)行灌水，以保證作物充分供水。應(yīng)用時(shí)要參考、結(jié)合前幾種方法的結(jié)果，這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的內(nèi)涵及確定方法第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第41頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)旱作物的生育期任一時(shí)段內(nèi)，土壤計(jì)劃濕潤層（根系層）H內(nèi)的水量平衡可表示為：

二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度第二節(jié)作物灌溉制度（一）農(nóng)田水量平衡方程K=kt，k為t時(shí)段內(nèi)平均每晝夜地下水補(bǔ)給量(mm或m3/hm2)；ET=et,e為t時(shí)段內(nèi)平均每晝夜的作物田間需水量（mm或m3/hm2）當(dāng)前第42頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)W0,Wt—分別為時(shí)段初和任意一時(shí)間t時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的儲(chǔ)水量（mm或m3/hm2）；WT

—為由于計(jì)劃濕潤層增加而增加的水量（mm或m3/hm2）；P0

—為土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)保存的有效雨量（mm或m3/hm2）；M為時(shí)段t內(nèi)的灌溉水量（mm或m3/hm2）；二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（一）農(nóng)田水量平衡方程第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第43頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（二）農(nóng)田水量平衡原理為了滿足作物正常生長的要求，土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤含水量（或儲(chǔ)水量）必須經(jīng)常保持在一定的范圍之內(nèi)，即通常要求不小于最小允許含水量θmin（或最小允許儲(chǔ)水量Wmin）和不大于最大允許含水量θmax（或最大允許儲(chǔ)水量Wmax）。當(dāng)計(jì)劃濕潤層內(nèi)的平均土壤含水量（或儲(chǔ)水量）降低到或接近于最小允許值（θmin或Wmin）時(shí)，即需進(jìn)行灌溉，以補(bǔ)充土壤水分，維持作物的正常生長。第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度當(dāng)前第44頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)例如某時(shí)段內(nèi)沒有灌溉也沒有降雨，土壤計(jì)劃濕潤層也無變化，隨著時(shí)間的推移，土壤儲(chǔ)水量將降至下限，其水量平衡方程可寫為：第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度土壤計(jì)劃濕潤層(H)內(nèi)儲(chǔ)水量變化（二）農(nóng)田水量平衡原理當(dāng)前第45頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

判斷是否需要灌時(shí)段末的灌水定額（m3／畝）則為（注意單位換算）:

確定灌水時(shí)間

確定灌水量比較θ0（

W0）與

θmin（Wmin）第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（二）農(nóng)田水量平衡原理或當(dāng)前第46頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（三）水量平衡法資料的確定

二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度1、有效降水量P0（1）設(shè)計(jì)降水量對(duì)當(dāng)?shù)囟嗄杲邓Y料進(jìn)行頻率分析，按25%、50%、75%的降水保證率（指多年期間降水量能夠得到充分滿足的機(jī)率，與"灌溉設(shè)計(jì)保證率"類似）選定三個(gè)降水典型年，根據(jù)典型年中的降水量、降水分布情況，設(shè)計(jì)不同保證率條件下的降水量及其出現(xiàn)的時(shí)間。當(dāng)前第47頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（三）水量平衡法資料的確定

二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度1、有效降水量P0（1）設(shè)計(jì)降水量選擇降水典型年的方法有三種：a）按年降水的頻率選擇典型年。因降水量在年內(nèi)分布不均，尤其是在灌溉季節(jié)內(nèi)降水變差大的地區(qū)，雨情往往會(huì)不符合設(shè)計(jì)要求。b)按作物生長時(shí)期降水量的頻率選擇典型年。如果灌區(qū)主要作物的生長期大致相同時(shí)，用此法可得到滿意的結(jié)果。c)按年降水的變化特征分階段選擇典型年，例如可以按干、濕季分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算降水量發(fā)生的頻率。第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第48頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

1、有效降水量P0（2）有效降水量的計(jì)算有效降水：能被田間作物有效利用的當(dāng)?shù)亟邓?/p>

一般認(rèn)為小于2mm（亦有認(rèn)為小于5mm）的降水對(duì)作物無實(shí)際意義，為無效降水；降水過大將產(chǎn)生徑流和深層滲漏，此兩者也為無效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式計(jì)算：P0=P-P徑-P滲第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第49頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1、有效降水量P0（2）有效降水量的計(jì)算生產(chǎn)實(shí)踐中通常采用下列簡化方法求取P0：

P0=σP式中：σ為降水有效利用系數(shù)，其值與降水量、降水強(qiáng)度、降水延續(xù)時(shí)間、土壤性質(zhì)、作物生長狀況、地面坡度及覆蓋情況以及計(jì)劃濕潤層深度等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體條件通過實(shí)驗(yàn)確定。第二節(jié)作物灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度當(dāng)前第50頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)2、土壤計(jì)劃濕潤層深度土壤計(jì)劃濕潤層深度：實(shí)施灌水時(shí)計(jì)劃調(diào)節(jié)、控制土壤水分狀況的土層深度。

一般可取為作物的主要根系活動(dòng)層。計(jì)劃濕潤層深度與作物種類、品種、生育階段、土壤性質(zhì)以及地下水埋深等因素有關(guān)。對(duì)某一特定作物其深度隨作物的生長而增加，需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第51頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

2、土壤計(jì)劃濕潤層深度冬小麥、棉花、玉米各生育期較典型的計(jì)劃濕潤層深度

當(dāng)前第52頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

3、土壤適宜含水量及上、下限的確定土壤適宜含水量：最適宜作物生長的含水量。土壤適宜含水量介于θmax與θmin之間，隨作物品種及其生育階段、土壤性質(zhì)等因素而變化。冬小麥、棉花和玉米各生育階段要求的土壤適宜含水量當(dāng)前第53頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

3、土壤適宜含水量及上、下限的確定土壤適宜含水率是確定旱作物灌溉制度的重要依據(jù)，應(yīng)通過試驗(yàn)或總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。

由于田間作物需水的持續(xù)性及農(nóng)田灌水或降雨的間歇性，計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤含水量不可能經(jīng)常維持在最適宜含水量水平，為了保證作物生長，應(yīng)將土壤含水量控制在適宜的上限[θmax]與下限[θmin]之間。第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

當(dāng)前第54頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

3、土壤適宜含水量及上、下限的確定土壤含水量的上限應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：

既不產(chǎn)生深層滲漏，又要滿足作物對(duì)土壤空氣含量的要求，故一般可取為田間持水量。

土壤含水量的下限土壤允許最小含水率[θmin]應(yīng)大于凋萎系數(shù)，以作物生長不受抑制為準(zhǔn)，一般以占田間持水量的百分?jǐn)?shù)計(jì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取60%左右的田間持水量比較適宜。第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

當(dāng)前第55頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

4、地下水補(bǔ)給量地下水補(bǔ)給量：地下水借毛細(xì)管作用上升至作物根系活動(dòng)層內(nèi)而被作物利用的水量。其大小與地下水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強(qiáng)度、氣象條件、根系層土壤含水量等有關(guān)。地下水位越接近根系活動(dòng)層，毛管作用越強(qiáng)，地下水補(bǔ)給量也越多。一般要通過田間試驗(yàn)來確定地下水對(duì)農(nóng)田的補(bǔ)給強(qiáng)度。地下水（或下部土層）對(duì)根系層的補(bǔ)給可在實(shí)測(cè)兩層間土壤含水量（或基質(zhì)勢(shì)）變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算土壤水分通量獲得。第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

當(dāng)前第56頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

5、由于計(jì)劃土壤濕潤層深度增加而增加的可利用水量

作物生育期內(nèi)計(jì)劃濕潤層的深度是不斷變化的。若計(jì)算時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤層深度無變化，則WT

項(xiàng)可設(shè)定為零；若時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤層變化較大，由于計(jì)劃濕潤層的增加，將增加部分有效水量，此時(shí)，WT可近似按下式計(jì)算：第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法資料的確定

或當(dāng)前第57頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（四）旱作物播前的灌水定額(M1)的確定第二節(jié)作物灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度

播前灌水的目的在于保證作物種子發(fā)芽和出苗所必須的土壤含水量或儲(chǔ)水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只進(jìn)行一次。一般可按下式計(jì)算：

或當(dāng)前第58頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（五）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度第二節(jié)作物灌溉制度

以棉花灌溉制度為例：在采用水量平衡圖解分析法擬定灌溉制度時(shí)，其步驟為：1)根據(jù)各旬的計(jì)劃濕潤層深度H和作物所要求的計(jì)劃濕潤層內(nèi)土壤含水量的上限和下限，求出H土層內(nèi)允許儲(chǔ)水量上限Wmax及下限Wmin，繪于圖上。2)繪制作物田間需水量(ET)累積曲線，由于計(jì)劃濕潤層加大而獲得的水量(WT）累積曲線、地下水補(bǔ)給量(K)累積曲線以及凈耗水量(ET－WT－K)曲線。3)根據(jù)設(shè)計(jì)年雨量．求出滲入土壤的降雨量P0，逐時(shí)段繪于圖上。當(dāng)前第59頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第60頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（五）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度4)自作物生長初期土壤計(jì)劃濕潤層儲(chǔ)水量W0,逐旬減去(ET-WT-K)值，即至A點(diǎn)引直線平行于(ET-WT-K)曲線，當(dāng)遇有降雨時(shí)再加上降雨入滲量P0，即得計(jì)劃濕潤土層實(shí)際儲(chǔ)水量(W)曲線。5)當(dāng)W曲線接近于Wmin時(shí)，即進(jìn)行灌水。灌水時(shí)期除考慮水量盈虧的因素外，還應(yīng)考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，與灌水相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施以及灌水和耕作的勞動(dòng)組織等。灌水定額的大小要適當(dāng)，不應(yīng)使灌水后土壤儲(chǔ)水量大于Wmax，也不宜給灌水技術(shù)的實(shí)施造成困難。灌水定額值也象降雨入滲量一樣加在W曲線上。第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第61頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

6)如此繼續(xù)進(jìn)行，即可得到全生育期的各次灌水定額、灌水時(shí)間和灌水次數(shù)。7)生育期灌溉定額M2=∑m，M為各次灌水定額。根據(jù)上述原理，也可列表計(jì)算，計(jì)算時(shí)段采用一旬或五天。計(jì)算也十分簡便。

把播前灌水定額加上生育期灌溉定額，即得旱作物的總灌溉定額M，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資料比較精確，其計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際情況。對(duì)于比較大的灌區(qū)，由于自然地理?xiàng)l件差別較大，應(yīng)分區(qū)制定灌溉制度，并與前面調(diào)查和試驗(yàn)結(jié)果相互核對(duì)，以求比較切合實(shí)際。二、水量平衡法確定旱作物的灌溉制度（五）根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第62頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

本世紀(jì)40年代以來，傳統(tǒng)的灌溉目標(biāo)主要是獲得高額穩(wěn)定的單位面積產(chǎn)量，并以控制土壤濕度為約束條件。即將一定耕層深度土壤含水量控制在某一適宜區(qū)間，對(duì)于天然水分不足進(jìn)行人工補(bǔ)充，做為單位面積高產(chǎn)條件下灌溉設(shè)計(jì)和灌溉管理的基本理論依據(jù)。約束條件一般表達(dá)為：θmin≤θ≤θmax

θmin≥θs,wp

θmax≤

θf第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第63頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)在水資源取用不受限制的地面灌溉條件下，灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和計(jì)劃用水管理至今仍繼續(xù)沿用。水資源的日益緊缺，使得充分供水的灌溉制度已越來越難以實(shí)現(xiàn)。非充分灌溉制度是相對(duì)于前述充分灌溉而提出的，是對(duì)水資源不足或缺水年（季）所采取的一種限額（或控制）灌溉。第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第64頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)70年代，Penman公式在灌溉領(lǐng)域獲得突破性推廣，公認(rèn)影響灌溉產(chǎn)量目標(biāo)的最佳自變量是蒸發(fā)蒸騰量（ET）,對(duì)于充分與非充分灌溉的認(rèn)識(shí)，對(duì)灌溉劃分的概念有了進(jìn)一步的發(fā)展。Woodruff等（1974）稱ET虧缺的灌溉（Evapotrans-pirationDeficitIrrigation簡稱EDI）為非充分灌溉。第二節(jié)作物灌溉制度1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第65頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)作物在各個(gè)生育階段所需的水分都得到充分滿足，即作物生長發(fā)育處于最佳水分環(huán)境，配合相應(yīng)的農(nóng)業(yè)管理技術(shù)，使作物產(chǎn)量達(dá)到最高，此時(shí)大田作物的實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量稱ETc，這種灌溉則稱為充分灌溉。由此可定義如下：

充分灌溉：ETa=ETc=KcET0非充分灌溉：Kθ

KcET0=

ETa＜ETc=KcET0第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第66頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)非充分灌溉不以追求傳統(tǒng)的單產(chǎn)最高為目標(biāo)，而是求得高效用水條件下的凈效益最大或費(fèi)用目標(biāo)最小。根據(jù)所應(yīng)用的農(nóng)田類型和條件不同，在實(shí)際中有許多提法，如：在水資源短缺的半干旱地區(qū)，為解決有限水量在作物生育期的最優(yōu)分配問題，根據(jù)作物需水關(guān)鍵期進(jìn)行有限次數(shù)或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或優(yōu)化灌溉制度為追求農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量或區(qū)域持續(xù)發(fā)展所提出的調(diào)虧灌溉它們都是為了提高水分利用效率，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第67頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度§非充分灌溉條件下的灌溉制度

效益費(fèi)用投入水量水量效益關(guān)系曲線水量費(fèi)用關(guān)系曲線損失效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量與效益、費(fèi)用關(guān)系曲線dmy當(dāng)前第68頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（1）物種資源中存在著一系列的對(duì)水分虧缺的適應(yīng)機(jī)制，可用來增加作物在遭受干旱逆境時(shí)的定植、生長、發(fā)育和生產(chǎn)能力。

這種機(jī)制表現(xiàn)為干旱時(shí)的逃旱(或避旱)和耐旱(或抗旱)作用。逃旱是指在土壤有效水分耗盡前，提前成熟；耐旱是指可增加對(duì)逆境耐性的適應(yīng)能力，如延遲脫水和增加耐脫水能力。水分生理學(xué)研究表明，受水分脅迫的許多作物都表現(xiàn)了脯氨酸(PRO)和脫落酸(ABA)的積累。第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第69頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（2）干旱和半干旱地區(qū)某些土壤的水分特征，提供了低定額灌溉的可能性。如我國西北地區(qū)黃土的水分物理學(xué)研究表明，其水分特征曲線在接近θf處，水分有效性下降很快，而在40％～80％θf的范圍內(nèi)，土壤水分為作物利用的有效性下降非常緩慢。在此范圍以內(nèi)的土壤水分對(duì)作物的吸收影響，幾乎同等有效。表明在西北干旱和半干旱的黃土地區(qū)，保持低含水量水平，不會(huì)使作物遭受明顯干旱而大幅度減產(chǎn)。為非充分灌溉和農(nóng)業(yè)節(jié)水并獲得中等以上的產(chǎn)量提供了可能。第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第70頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)（3）作物具有一種有限缺水效應(yīng)，在適度的水分虧缺情況下并不一定會(huì)顯著降低產(chǎn)量。作物在適度水分虧缺的逆境下，對(duì)于有限缺水具有一定的適應(yīng)和抵抗效應(yīng)，在經(jīng)受了短期和適度水分脅迫影響，雖對(duì)生長和發(fā)育產(chǎn)生了一定抑制，但經(jīng)過灌水的補(bǔ)救，一段時(shí)間后又會(huì)加快生長，表現(xiàn)為一種補(bǔ)償生長的效應(yīng)。如我國總結(jié)棉花和玉米的“蹲苗”、水稻的控水“落干”增產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。Turner(1989)研究認(rèn)為，早期適度水分虧缺，對(duì)小麥、玉米、向日葵、花生、豆科牧草也會(huì)有利于增產(chǎn)。

第二節(jié)作物灌溉制度

1．非充分灌溉的基本概念及基本原理§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第71頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度2．作物水分生產(chǎn)函數(shù)作物水分生產(chǎn)函數(shù)：指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平基本一致的條件下，作物所消耗的水資源量與作物產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系。

作物水分生產(chǎn)函數(shù)為灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)或某地區(qū)進(jìn)行節(jié)水灌溉制定優(yōu)化配水計(jì)劃提供基本依據(jù)。

作物水分生產(chǎn)函數(shù)的模式很多，主要有兩大類：一是作物產(chǎn)量與全生育期總蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系；二是作物產(chǎn)量與各生育階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系。

§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第72頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)

1)上述作物水分生產(chǎn)函數(shù)的一般形式可以用R·J·Kanks(1974)模型表示：式中Ya、Ym——分別表示作物的實(shí)際產(chǎn)量和潛在產(chǎn)量；ETa、ETm——分別表示作物全生育期實(shí)際騰發(fā)量和潛在騰發(fā)量；ETa/ETm——需水系數(shù)，以W表示?！旆浅浞止喔葪l件下的灌溉制度

第二節(jié)作物灌溉制度當(dāng)前第73頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)2）作物產(chǎn)量與各階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系

在不同的生育階段缺水對(duì)產(chǎn)量的影響很復(fù)雜，最簡單的形式就是假定在每一個(gè)生育階段缺水對(duì)產(chǎn)量的影響是相互獨(dú)立的，幾個(gè)階段缺水對(duì)產(chǎn)量的組合影響通過假設(shè)這些影響是相加或相乘的方式來評(píng)價(jià)。在這一基礎(chǔ)上提出的幾種水分生產(chǎn)函數(shù)已用于灌溉優(yōu)化模型中。幾種比較著名的作物水分生產(chǎn)函數(shù)列于下表。第二節(jié)作物灌溉制度

2．作物水分生產(chǎn)函數(shù)當(dāng)前第74頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)2）作物產(chǎn)量與各階段蒸發(fā)蒸騰量的關(guān)系

我國最常用的是Blank（相加模式）模型和Jensen（相乘模式）模型第二節(jié)作物灌溉制度2．作物水分生產(chǎn)函數(shù)當(dāng)前第75頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)作物灌溉制度

3．作物非充分灌溉制度非充分灌溉制度是在有限灌溉水量條件下，為獲取最佳的水分利用效率與產(chǎn)量目標(biāo)，對(duì)作物灌水時(shí)間和灌水定額進(jìn)行最優(yōu)分配的優(yōu)化灌溉制度。對(duì)于一定種類的作物，不僅灌溉總量對(duì)產(chǎn)量具有影響，而且相同的灌溉總量條件下，灌溉水量在各階段的分配對(duì)產(chǎn)量亦產(chǎn)生較大影響。因此，必須以水分生產(chǎn)函數(shù)為依據(jù)制定優(yōu)化灌溉制度，亦即確定優(yōu)化灌溉制度為作物水分生產(chǎn)函數(shù)的最基本用途之一?！旆浅浞止喔葪l件下的灌溉制度

當(dāng)前第76頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)優(yōu)化灌溉制度的確定方法

非充分灌溉條件下，作物的灌溉制度是對(duì)有限的可供水量在作物全生育期內(nèi)進(jìn)行灌水時(shí)間和灌水定額的最優(yōu)分配。由于作物每一生育階段的灌水決策與時(shí)間有關(guān)，因此，這種最優(yōu)化過程是與作物生育階段密切相關(guān)的多階段決策過程，常用的求解方法是動(dòng)態(tài)規(guī)劃法.。

第二節(jié)作物灌溉制度§非充分灌溉條件下的灌溉制度

當(dāng)前第77頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)第三節(jié)灌溉用水量和灌水率第二章作物需水量和灌溉用水量

當(dāng)前第78頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)一、灌溉用水量

在灌溉工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行來、用水量的配合，以確定灌溉工程的類型、規(guī)模及灌溉面積，確定渠道及渠系建筑物的尺寸；

在灌溉工程管理運(yùn)行中，也需要進(jìn)行來、用水量的配合，以便制定水庫的控制運(yùn)行計(jì)劃、灌溉用水計(jì)劃等。都需要在制定灌溉制度的基礎(chǔ)上，計(jì)算灌溉用水量。灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第79頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)灌溉用水量：指灌區(qū)灌溉面積上要求水源供給的總灌溉水量。其大小及其在多年和年內(nèi)的變化情況，與各種作物的灌溉制度、灌溉面積、作物種植結(jié)構(gòu)、土壤、水文地質(zhì)、氣象條件以及渠系輸水和田間灌水的水量損失等因素有關(guān)。

確定灌溉用水量，須先取得以上這些基本資料。一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第80頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)若為已建工程的管理運(yùn)用而確定灌溉用水量，如制定水庫調(diào)度計(jì)劃，渠系配水計(jì)劃等等，則需要以該運(yùn)用年份內(nèi)各種作物灌溉的基本資料，如灌溉制度、灌溉面積和水量損失等情況為依據(jù)。若為新建工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)而確定灌溉用水量，則需要以多年系列或設(shè)計(jì)年份內(nèi)的這些基本資料為依據(jù)。

一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第81頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)農(nóng)作物生長發(fā)育過程中消耗的水量主要來自于灌溉、降雨及地下水補(bǔ)給。由于降雨量年際及年內(nèi)分配差異，各年灌溉用水量差異也很大。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)灌溉工程時(shí)，首先確定某一特定的水文年份做為規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)，通常將其稱為設(shè)計(jì)典型年。

根據(jù)設(shè)計(jì)典型年的氣象資料計(jì)算出來的灌溉制度稱為設(shè)計(jì)典型年的灌溉制度（簡稱設(shè)計(jì)灌溉制度）。相應(yīng)的設(shè)計(jì)用水量稱為設(shè)計(jì)灌溉用水量。1.設(shè)計(jì)典型年的選擇一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第82頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1.設(shè)計(jì)典型年的選擇一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率確定灌溉設(shè)計(jì)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％（中等年）、75％中等干旱年。頻率計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的典型年。當(dāng)前第83頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)例如，灌溉設(shè)計(jì)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(jì)典型年。相同或相近降雨量的年份可能有多個(gè)，這時(shí)應(yīng)選擇降雨分配對(duì)作物生長不利的年份作為設(shè)計(jì)典型年。一、灌溉用水量

1.設(shè)計(jì)典型年的選擇當(dāng)前第84頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)灌溉用水量推算有直接推算法和間接推算法兩種。當(dāng)已知各種作物種植面積及灌溉制度時(shí)，可采用直接推算法。2.典型年灌溉用水量過程線一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第85頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1）直接推算法某種作物（i）的某次灌水，田間凈灌溉用水量可用下式計(jì)算：2.典型年灌溉用水量過程線mi為第i種作物某次灌水的灌水定額（m3/hm2）

；Ai為第i種作物的灌溉面積（hm2）。

一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第86頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1）直接推算法

全灌區(qū)任何一個(gè)時(shí)段內(nèi)的凈灌溉用水量（M凈），是該時(shí)段內(nèi)各種作物凈灌溉用水量之和：2.典型年灌溉用水量過程線據(jù)此可求得典型年全灌區(qū)凈灌溉用水量過程線。

一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第87頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1）直接推算法灌溉水由水源經(jīng)各級(jí)渠道輸送至田間，有部分水量損失掉了（主要是渠道滲漏和田間灌水損失），故要求水源供給的毛灌溉用水量為凈灌溉用水量與損失水量之和，這樣才能滿足作物在田間得到凈灌溉水量的要求。2.典型年灌溉用水量過程線一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率通常用凈灌溉用水量M凈與毛灌溉用水量M毛之比值η水（又稱為灌溉水利用系數(shù)）作為衡量灌溉水利用效率或反映灌溉水損失情況的指標(biāo)。當(dāng)前第88頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)1）直接推算法全灌區(qū)任何一個(gè)時(shí)段內(nèi)的毛灌溉用水量（M毛）為：2.典型年灌溉用水量過程線據(jù)此可求得典型年全灌區(qū)毛灌溉用水量過程線。

一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水率當(dāng)前第89頁\共有106頁\編于星期三\8點(diǎn)2）間接推算法任何時(shí)段內(nèi)全灌區(qū)的綜合凈灌水定額，是該時(shí)段內(nèi)各種作物灌水定額的面積加權(quán)平均值：2.典型年灌溉用水量過程線全灌區(qū)某時(shí)段內(nèi)的凈灌溉用水量為：一、灌溉用水量

灌溉用水量與灌水