第三部分 作物灌溉制度

计0
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
Wmin
Wmax
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第四步 绘制由于计划湿润层增加
而获得的水量
m 667n(H2 H1)
m 667 (H2 H1) '
开花结铃期 0.6～0.8m
孕穗期 0.5～0.6m
抽穗期 0.6～0.8m
吐絮期 0.6～0.8m
抽穗期 0.6～0.8m
灌浆期 0.8～1.0 m
灌浆期 0.8m
土壤适宜含水率
• 随以下因素而变化
–作物种类（耐旱作物和品种、水稻等） –生育期的需水特点（棉花、果树RDI） –土壤性质 –含盐状况 –需通过试验确定
35~45
40~50
有效降雨入渗量 P0
P0＝P－P地表径流－P渗
P为设计降水量
有效降雨入渗量 P0
• （1）设计降水量
–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 分满足的机率，与"灌溉设计保证率"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，设计不同保证率条件下的降水量及其出现的 时间。
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
生育期
计划湿润 层深度
幼苗期 0.3～0.4m
分蘖期 0.4～0.5 m
拔节期 0.5～0.6m
棉花 玉米
生育期
计划湿润 层深度
生育期
计划湿润 层深度
幼苗期 0.3～0.4m
幼苗期 0.3～0.4m
现蕾期 0.4～0.6m
拔节期 0.4～0.5m
土壤计划湿润层深度； 作物允许的土壤含水率变化范围 有效降雨 地下水补给量
土壤计划湿润层深度 H
• 计划湿润层：
–计划调节土壤水分状况的土层深度。 –它是变化的，它随作物根系活动层深度、土壤、地
下水埋深等而变。 –作物生长初期：30－40cm –到作物生长末期：0.8-1.0m –需通过试验确定
–如果由于作物耗水，计划湿润层内的储水量 降低到或接近Wmin时，即需要灌溉。
每次灌溉的水量或灌水定额 m
m Wmax Wmin
m H ( ) '' max
'' min
(m) 单位：H为米，含水量以占土体体积计。
m H ( ) ' max
' min
(m) 单位：H为米，含水量以占干土重计。
以占田间持水量的百分数计
土壤适宜含水率
最适宜作物生长的含水量称为土壤适宜含水量。土壤适 宜含水量介于θmax与θmin之间，随作物品种及其生育 阶段、土壤性质等因素而变化。
冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量
冬小 麦
棉花
玉米
生育期
土壤适宜 含水量
生育期
土壤适宜 含水量
生育期
土壤适宜 含水量
土壤适宜含水率
• 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宜含水量水平，为了保 证作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的 上限(θmax )与下限(θmin )之间。
上限
不产生深层渗漏
一般取为田间持水量
满足作物对土壤空气含量的要求
下限 作物生长不受抑制
M3/亩 200
“单位”要统一
计0
划 湿 润 土 层 储 水 量 M3/亩
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第二步 绘制H土层内允许储水量上下限
Wmin和Wmax
Wmin 667nHmin Wmax 667nHmax
水量平衡分析
H1
H2
WWrr
M
W=Wt-W0
W 0＋ P0＋ M ＋ K ＋ Wr－ ET＝ W t
或： Wt W0 P0 M＋K＋Wr－ET
上式单位： mm或m3/亩
原
理
• 为了满足农作物正常生长的需要，任何 时段内土壤计划湿润层内的储水量必须 经常保持在一定的范围内；
–通常要求不小于允许的最小储水量Wmin和不 大于允许的最大储水量Wmax。
M2 m
旱作物总灌溉定额
M＝播前灌水定额M1＋生育期灌溉定额M2
出苗期 稍>70% 播种期 >70% 播种期 60～80%
分蘖期 稍>70% 苗期 55～70% 苗期 55～60%
越冬期 70%左右 现蕾期 60～70% 拔节孕穗期 60～70%
返青-拔节期 60～70%
开花结铃期 70～80%
抽穗开花期 70～75%
拔节期后 70～80% 成熟期 55～70%
K aebH
安徽淮北，土壤为砂礓黑土
由于计划湿润层增加 而增加的水量 Wr
Wr 667n(H2 H1) (m3/亩) Wr 667 (H2 H1) ' (m3/亩)
为(H2－H1)深度土层的平均含水率
拟定旱作物灌溉制度的图解法
第一步 绘制框图
400
需 水 量
400
需 水 量
M3/亩 200
计0
划 湿 润 土 层 持 水 量 M3/亩
Wmin
Wmax
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第三步 绘制作物需水量累积曲线
ET e t
单位：M3/亩
400
需
水
ET
量
M3/亩 200
ET P0
计0
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
K Wr
m1
m2
Wmax
Wmin
m3
m4
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
生育期的总灌溉定额
• 统计生育期的灌水次数、各次的灌水定 额和灌水时间
• 生育期的灌溉定额:
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第八步 绘制计划湿润层 实际储水量曲线W
由W0逐旬减去(ET－Wr－K)，(作平行线)， 遇到有降雨时，加上降雨量。 当W接近于Wmin时，进行灌溉。
400
需 水 量
M3/亩 200
灌浆成熟期
70%左右
各种土壤的田间持水量
各种土壤的田间持水量
质地名称
紧砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
容重 t/m3
1.45~1.60 1.36~1.54 1.40~1.52 1.40~1.55 1.38~1.54 1.35~1.44 1.30~1.45 1.32~1.40
期
t W0 Wmin
ek
旱作物播前灌水定额
目的
• 保证作物种子的发芽和出苗。
• 一般只灌水一次，灌水到允许最大含水率。
•
其灌溉定额与播前或灌溉前的土壤含水率
有关，为：
0
m 667nH (max 0 ) (m3/亩)
m

667H
(
' max


' 0
)
(m3/亩)
旱作物灌溉制度设计所需 基本资料的收集
mm 换算： 1mm=0.667m3/亩 1m3/亩＝1.5mm
二、影响作物灌溉制度的因素
• 作物种类、品种 • 自然条件：水文年份（气象）、地形 • 农业技术措施，
如种植方式（有土、无土栽培）、耕作 措施等） • 灌溉方式
三、确定灌溉制度的方法
• 有以下三种方法：
– 总结群众丰产经验（生产实践法） – 根据灌溉试验资料制定（灌溉试验法） – 按水量平衡原理分析制定（理论分析法）。
有效降雨入渗量 P0
• 选择降水典型年的方法有三种：
–a) 按年降水的频率选择典型年。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，雨情往往会不符合设计要求。
–b) 按作物生长时期降水量的频率选择典型年。 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。
有效降雨入渗量 P0
K Wr
Wmin
Wmax
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第七步 绘制有效降雨量P0累积曲线
M3/亩
400
需 水 量
M3/亩 200
ET P0·
计0
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
K Wr
Wmin
Wmax
水分常数
重量比（%）
凋萎系数 田间持水量
-
16~22
4~6
22~30
4~9
22~28
6~10
22~28
6~13
22~28
15
28~32
12~17
25~35
30~35
体积比（%）
凋萎系数 田间持水量
-
26~32
5~9
32~42
6~12
30~36
8~15
30~35
9~18
32~42
20
40~45
17~24
m nH ( max ) min (m) 单位：H为米，含水量以占空隙体积计。
• 由于1m=667m3/亩
m

667H
(
' max


' min
)
(m3/亩)
m 667nH (max min ) (m3/亩)
灌
溉
间
隔
ห้องสมุดไป่ตู้
或
灌
溉
周
Wmin=W0-（ET+K） 由于：ET＝et K=kt
• （2）有效降水量的计算
–有效降水指能被田间作物有效利用的 当地降水。一般认为小于5mm的降水对 作物无实际意义，为无效降水；降水 过大将产生径流和深层渗漏，此两者 也为无效降水。
有效降雨入渗量 P0
P0＝aP
–a为降雨入渗系数，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、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。
第三部分 作物设计灌溉制度
一、什么叫农作物的灌溉制度
When and how much • 指作物播种前及全生育期内的灌水次数
(1)、灌水日期(2)、灌水定额(3)、灌溉 定额(4)。 • 灌水定额－一次灌水单位灌溉面积上的 灌水量； • 灌溉定额－各次灌水定额之和。
灌水定额的单位
m3/亩 m3/公顷
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
K Wr
Wmin
Wmax
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第六步 绘制净耗水量累积曲线
ET－Wr－K
耗用
补给
400
需
水
ET
量
M3/亩 200
计0
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
P<5mm 5mm<P<50mm P>50mm
a=0 a=0.8-1.0 a=0.7-0.8
地下水补给量 K
• 借毛管力作用上升到作物根区被作物利用的水量 • 影响因素：地下水埋深、土壤性质、作物种类
（根系）等有关 • 试验资料：
–内蒙古：地下水埋深1.5-2.5米时，K＝40－80m3/亩 –河南：安徽（下表）
M3/亩
400
需
水
ET
量
M3/亩 200
计0
划 湿 润 土 层 含 水 量 M3/亩
Wr
Wmin
Wmax
中下 上中下上中下上中下上中下上中下
4月
5月
6月
7月
8月
9月
出苗
幼苗
结蕾
结铃
吐絮
渗 入 土 层 的 降 雨 量
M3/亩
第五步 绘制地下水补给量K曲线
M3/亩
400
需
水
ET
量
M3/亩 200
计0
1. 总结群众丰产经验
• 群众多年丰产实践经验是制定灌溉制度 的重要依据。
• 根据不同干旱年份、不同生育期的调查 资料分析制定
2. 根据灌溉试验资料制定
• 灌溉试验站 • 注意试验条件，不能盲目照搬
3. 按水量平衡原理分析制定
(2) 旱作物灌溉制度设计
• 包括：
–播前 –生育期
旱作物生育期灌溉制度设计