第二章 作物需水量和灌溉用水量

灌溉制度是灌溉工程规划设计的基础，是已建成 灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。
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用和灌溉工程设 施效益的发挥。
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
1、制定灌溉制度的方法 在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来 确定灌溉制度。 1）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 [mm/d]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。
2、田间耗水量
作物耗水量，简称耗水量：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。
需水量是一个理论值，又称为潜在蒸散量（或潜在 腾发量），而耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量。 需水量与耗水量的单位一样，常以 m3 亩-1 或 mm 水 层表示。 旱地耗水量 = 作物需水量 稻田耗水量 = 作物需水量 + 田间渗漏
人为因素：农田灌排措施、农业耕作措施等
（1）气象因素
气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅 影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。
气象因素对作物需水量的影响，往往是几个因素
同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。 当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量 会增加。
4、影响作物需水量的因素：
1、制定灌溉制度的方法 3）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） 或土壤水分变化（旱田）为依据，从对作物充分供 水的观点出发，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的上限和下限之间，降 至下限时则应进行灌水，以保证作物充分供水。 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。
2、水稻灌溉制度
2、水稻灌溉制度
水稻本田的灌溉制度。可分别针对泡田期及插秧以后的 生育期进行设计。
1）泡田期
泡田期的灌溉用水量(泡田定额)可用下式确定：
M1=0.667(h0+S1+e1t1-P1)
式中 M1——泡田期灌溉用水量，m3/亩； h0——插秧时田面所需的水层深度，mm； S1——泡田期的渗漏量，即开始泡田到插秧期间的总渗漏量 ,mm； t1——泡田期的日数； e1——t1时期（泡田期）内水田田面平均蒸发强度，mm/d， 可 用水面蒸发强度代替；
第二章 作物需水量和灌溉用水量
第一节 作物需水量 第二节 作物灌溉制度
第三节 灌溉用水量 第四节 灌水率
第一节 作物需水量
一、作物需水量及影响因素
作物根系吸水，也称植株蒸腾
农田水分消耗
植物体 蒸腾
植株间水分蒸发，也称棵间蒸发 深层渗漏：旱作物 渗漏 田间渗漏：水稻
植物体 输水 根系 吸水
蒸腾
蒸发
2、基于参照作物需水量计算实际作物需水量 第一步：参照作物需水量ET0 的计算
计算参照作物需水量的方法有很多，最著名的、应用 最广泛的是Penman公式
p0 Rn Ea p ET0 p0 1 p
ET0 的计算只考虑了气象因素对需水量的影响，实际作 物需水量ET 还应考虑作物与土壤因素进行修正。 第二步：实际作物需水量ET 的计算
3、作物需水量特点
（2）作物种类不同对水分要求不同
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、缺水对产量影响 最大的时期称为作物需水临界期或需水关键期。各种作 物需水临界期不完全相同，在作物需水临界期缺水， 会对产量产生很大影响。 农作物产量影响最大的时期分别为:
（2）土壤特征 土壤含水状况、土壤质地、地下水埋深等。 （3）作物因素 不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小 麦、玉 米、水稻而言，水稻＞小麦＞玉米；
不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品 种需水量小；不同生育阶段需水量不同；不同长势 的作物需水量不同。 （4）农业耕作措施
灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将土壤表面
一般水稻用α 值法比旱作物用此法好。
1、直接计算需水量的方法 （2）K 值法：以产量为参数的需水量计算法 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。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 单位产量的需水量随产量的增 增加并不与产量成比例， 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 产量Y 需的其它条件。
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。
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，拟定湿润年（降雨量频率为25%）、中等 年（频率为 50%） 和 中等干旱年（频率为 75%） 及 特旱 年（频率为95%）四种类型的灌溉制度。 也就是说同一种作物在不同水文年有不同的灌溉制 度。 一般在灌溉工程规划、设计中多采用 中等干旱年 的灌溉制度作为标准。
3 2 3 2
µ ³ ± ¢
Æ · µ ³ Á ê ² Ý
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
1、制定灌溉制度的方法 2）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了重要的依据。
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
1、直接计算需水量的方法 （2）K 值法：以产量为参数的需水量计算法
ET KY c
n
作物全生育期 内总需水量（m3/亩）
需水系数
作物单位面积 产量（kg/亩）
式中：K 、 n、c由实验确定。 此法简便，只要确定计划产量后便可算出需水量；同时， 此法使需水量与产量相联系，便于进行灌溉经济分析。
第二节 农作物的灌溉制度
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。包括作物播种 前(或水稻栽秧前 )及全生育期内的灌水次数，每次灌 水的灌水日期、灌水定额以及灌溉定额。 灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。 灌溉定额：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m3/hm2或mm表示。 灌水次数：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。
ET Kc ET0
Kc ： 作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物群 体叶面积有关。实测结果表明，Kc 在作物全生育期的
变化规律是：前期和后期相对较小，生长盛期较大。
实际作物的需水量与参考作物需水量两者受气象因素 的影响具有同步性的。因此，此时作物需水量可由参 照作物蒸发蒸腾量乘以作物系数得到。
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
1、制定灌溉制度的方法 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度
我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度[调查]
÷ ³ Î ï Ð ¡ ¿ ó À Þ ¸ ¨ Ó ñ À ³ ú Ó Æ ý Ã Ú ¶ ´ µ Å Ö Ã ´ Å ´ È ¶ ® ² Î Ç ý 3¡ « 6 2¡ « 4 3¡ « 4 ´ È ¶ ® ´ ¨´ î (m £ ¯ hm ) ¶ ´ µ Å ´ ¨´ î (m £ ¯ hm ) 600¡ « 1200 450¡ « 600 600¡ « 900 3000¡ « 4500 1200¡ « 2250 2250¡ « 3750
3、作物需水量特点
（1）同一作物不同生育阶段对水分要求不同 作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的 生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作 物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需 水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高 峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。
每种作物都有需水高峰期，需水高峰期一般处于 作物生长旺盛阶段，如冬小麦有两个需水高峰期， 第一个高峰在分蘖期，第二高峰在开花至乳熟期； 大豆的需水高峰在开花结荚期；谷子的需水高峰为 开花―乳熟期；玉米为抽雄―乳熟期。
1、直接计算需水量的方法 （1）α值法：以水面蒸发为参数的需水量计算法 水面蒸发量与作物需水量之间存在一定程度的相关关 系，因此可用水面蒸发量这一参数来计算作物需水量：
ET E0
ET E0 b
某时段内的作物需水量（mm）
与ET同时段的 水面蒸发量
二、作物需水量计算
1、直接计算需水量的方法 （1）α值法： α—需水系数或蒸发系数，为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α= 0.9～ 1.3，旱作的α= 0.3～0.7。 作物全生育期内各生长阶段的 α 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，所以在分阶段计算作物需水量时，各阶段 应分别选取不同的α值。
水稻：孕穗～开花 棉花：开花～结铃期 小麦：拔节～灌浆期 玉米：抽雄～乳熟期
3、作物需水量特点
（3）地区自然条件不同作物需水量不同
土壤：土壤含水率、土壤质地、地下水埋深
气象：蒸发、降雨 （4）农业技术措施不同，作物需水情况不同 免耕 秸秆或薄膜覆盖 深翻深松
4、影响作物需水量的因素：
自然因素：气象条件、土壤特征、作物性状等
2、基于参照作物需水量计算实际பைடு நூலகம்物需水量。


ETc=kc ET0 Kc：作物系数 ET0：参考作物腾发量，计算以 往常用FAO（1979）的修正 Penman法，最新FAO（1998） Penman-Monteith法