农作物需水量和灌溉用水量

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– 以允许含水率上下限控制,可以减少灌溉次数。
3〕降雨入渗量
• 储存于计划湿润层内的雨量。 P0=αΡ
α-降雨入渗系数,
✓ α与次降雨量、地形及土壤质地和覆盖有关。 超过计划湿润层田间持水量的降雨是无效水量。
4〕 地下水补给量
• 通过毛管上升到作物根系层而被作 物吸收的水量。
– K与地下水埋深、土壤质地、作物根 系分布、计划湿润层深度有关。
• d=ha- hp • ha-雨后水深,hp-雨后允许蓄水深度。
3、 水稻灌溉制定
• (1)收集基本资料,主要包括:
– 1)水稻各生育阶段的耗水强度; – 2)各生育阶段降雨量;
– 3)各生育阶段适宜水深及最大蓄水深度。
• 雨后最大蓄水深度:为充分利用降雨量而允 许短期水深。
• (2)逐日计算水层变化。低于下限时灌溉,高 于雨后最大蓄水深度时排水至该值。
• 5)若W曲线接近于Wmin,即土壤含水 率达到下限,开始灌水。灌水量为 储水上下限之差.
• ET=aE0+b
• ET=aE0
说明
• 蒸发量简单易得,在水稻地区曾被 广泛应用。
• 除注意蒸发皿的规格安装方法外, 还应考虑非气象条件的影响。如土 壤、水文地质、农业措施等
• 该方法具所获得的参数具有很强的 地域局限性
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2、以产量为参数(K值法)
• 原理:作物产量是综合措施之结 果。一定气象条件下,作物需 水量随着产量提高而增加。
– 可用占需水量的百分数表示。
5〕 由于计划湿润层增加而增 加的水量WT
• 由于根系下扎,计划湿润层加大,可利用 深层土壤水分
• WT=667(H2-H1)nθ 单位:m3/亩 • WT=1000(H2-H1)nθ 单位:m3/ha • θ -增加土层中的平均含水率
3、旱作物播前灌水定额
• M1=667 (θmax-θ0) ×H×n 单位:m3/亩 • M1=10000 (θmax-θ0) ×H×n 单位:m3/ha • H-计划湿润层厚度,m; • n-土壤孔隙率(占土壤体积的百分数) • Θ0-初始含水率。
1、参考作物需水量计算方法
• 能量平衡法: • 原理:作物腾发是能量消耗过程,通过平
衡计算求出腾发耗能,折算成水量,即为 作物需水量。 • 腾发耗能主要以热能形式进行,热能的主 要由太阳提供。
彭-曼公式
• 目前最主要的潜在需水量计算公式 • 需水量取决于辐射、气温和干燥力 • 利用常规气象资料计算作物潜在腾
第二章 作物需水量和灌溉用水量
• 第一节 作物需水量 • 1、农田水分消耗的主要途径 • A 植株蒸腾(transpirarion) • B 棵间蒸发(evaporation) • C深层渗漏
2、作物需水量
• A、旱田作物需水量: 植株蒸腾和棵间蒸发合称腾发量
(evapotranspiration),也称为作物需 水量(Water requirement of crops )
• 影响需水量的因素
• 田间耗水量: 腾发量与渗漏量之和. • 水田深层渗漏的两重性 • A 浪费水量肥料,污染地下水和提
高地下水位,对后期作物影响。
• B、改善土壤通气和氧化还原状况
• 作物需水量在农业用水和国民 经济用水中的比例 作物需水量是农业用水的主 要组成部分。 作物需水量以水汽形式散入 大气,无法再利用
– M1=0.667(h0-S1+e1t1-P1) – 式中: M1-泡田定额,m3/亩; – h0-插秧时所需水深,mm; – S1-泡田期渗漏量,mm; – e1-泡田期水田平均蒸发强度,mm/d; – t1―泡田时间,d,
– P1-泡田期间的降雨量,mm。
2、生育期水量平衡方程
• h1+P+m-WC-d=h2
• 1、 泡田定额:
– M1=0.667(h0+S1+e1t1-P1) – 式中: M1-泡田定额,m3/亩; – h0-插秧时所需水深,mm; – S1-泡田期渗漏量,mm; – e1-泡田期水田平均蒸发强度,mm/d; – t1―泡田时间,d, – P1-泡田期间的降雨量,mm。
• 1、 泡田定额:
– 烤田的作用在于减少无效分蘖及水肥浪费。 – 负数表示土壤含水量低于饱和含水率。
<二>旱种物灌溉制度
• 原理:以作物主要根系吸水层作为灌水 计划湿润层,将该层内的土壤含水量保 持在作物所要求的范围内。
• 当计划湿润层(平均)土壤含水量低于设 计灌水下限时,需要灌水,高于上限时,一 般需要排水(通常在渍涝危害情况下).
3、作物需水量计算方法
• 一、影响作物需水量的因素 • 气象条件: 气温、大气湿度、风
速、日照时间、辐射强度
• 作物条件:作物品种、叶面积 指数(单位土地面积上的叶片 面积〕、生育阶段
• 土壤因素:土壤含水量、土壤质地、 地下水埋深等
• 作物状况受到气象和土壤条件的限制。 如当土壤水分较少时,作物生长受到 抑制,叶面积指数较小,同时气孔开 度减小,蒸腾和蒸发量减少。
• 原理:
– A:作物在一定的土壤含水量或水层深度范围 内能够生长良好,如果超过该范围,生长和产 量受到抑制和降低。合理的灌溉制度应使得作 物土壤含水量或水层深度处于该范围内。
• 适宜范围,是参考群众丰产经验或试验资料而得到。
– B:任何时段内农田水分变化,等于该时段来 水与耗水之间的消长。
• <一> 水稻灌溉制度:
– 需水量累积曲线的斜率为日需水量,其他类推。 (例)
• 3)根据降雨量计算次入渗水量P0,绘制累积曲 线。
– 多日降雨可在降雨中间日(或最大降雨日)一次 增加。
• 4)自初始值 W0逐旬减去ET-WT-K, 即从起始点引平行线平行于ET-WTK线,遇到降雨时加上P0即得计划 湿润层实际储水量W曲线.
• Ki为需水量模比系数,可由试验 资料确定,
• 其他各项意义同前。
<二> 间接法
• 通过参考作物需水量间接计算作物 实际需水量ET0,乘以相应的作物 系数,得到作物实际需水量
• 参照作物需水量(Reference crop Evapotranspiration)是指土壤供水 充分、地面完全覆盖、生长正常、 高矮整齐的开阔矮草地的腾发量。 该条件下,需水量主要受气象条件 影响。
• 便于进行灌溉经济分析
• 使用条件:对于水分是产量主要制 约因素的旱田较为有效,而对水田 和灌水充分地区较差。
3、模系数法
• 用于各生育阶段需水量 • 原理:确定全生育期需水量,
根据各生育阶段的需水规律, 按照一定比例进行分配
• Eti=1/100×Ki×ET • Eti -第I个生育阶段的需水量
4、灌溉制度制定步骤(略)
• 1) 根据各旬的计划湿润层厚度和作物要求 的含水率上限、下限,计算出允许储水量 上下限,绘于图中。
• Wmax=667×nh×θmax • Wmin=667×nh×θmin
• 2〕绘制作物需水量累积曲线ET、计划湿润
层增加而增加的水量累积量WT、地下水累积 补给量K以及净耗水量曲线ET-WT-K
• 灌水定额:单位面积上一次灌 水量;
• 灌溉定额:灌水定额之和。
– 灌水定额河灌溉定额:mm或 m3/ha(亩不是法定单位,一般 不在正式文献中出现)
一、充分灌溉(Full Irrigation) 条件下的灌溉制度
• 充分灌溉:作物各生育阶段所需的水分都能够 得到要求,作物处于最佳分条件,产量最高。
• Wmin=W0-ET+K
– Wmin-土壤计划湿润层允许最小储水量;
• 若已知初始土壤储水量W0,可推算出下次灌水间距: t=(W0-Wmin+K)/e

t=(W0-Wmin)/(e-k)
– k-地下水日补给量.
B、灌水定额计算
• 1) m=667nh(θmax-θmin)
– m-灌水定额,m3/亩; – Θmax,θmin-允许最大和最小土壤含水率(占土壤
1. 水量平衡方程
• 计划湿润层含水量变化可用下式表 示 Wt-W0=Wr+P0+K+M-ET
– W0 、Wt-时段末和任意时间的土壤储水量; Wr-由于计划湿润层增加而增加的水量;
– K-地下水补给水量; – M-灌水量; – ET-作物需水量 – P0-保存在计划湿润层中的有效雨量。
A、无降雨条件下土壤 水分平衡方程
2、基本资料收集
• 1) 土壤计划湿润层深度 • 指旱田灌溉时,计划调节土壤水分
状况的土层深度。
– 与作物种类、生育阶段和土壤性质、 地下水位有关。
2〕土壤适宜含水率和最大、 最小含水率
• 与作物种类、土壤理化性质和土壤状况有关。
– 旱田灌溉中通常以田间持水量为最大含水率,作为 灌水上限。
– 盐碱地含水率应满足盐类溶液浓度要求的最小含水 率。
• 非充分灌溉(Deficit Irrigation)
– 灌溉供水不足,不能充分满足作物各阶段的需水量要 求,其实际腾发量小于充分灌溉条件下的需水量。
– 充分灌溉是目前使用最广泛的灌水方法,适于水源丰 富地区。目前的灌溉制度、通常是充分灌溉条件下的 灌溉制度
<一>充分灌溉条件下灌溉制度确定
• 1、总结群众灌水经验 根据设计要求的干旱年份,调查不同
– h1、h2-时段初、末水田水深; – P-时段内降雨,mm; – d-时段排水量,mm; – m-时段灌水量,mm; – WC-时段内耗水量(蒸腾+渗漏),mm。
• 水稻适宜的水层深度范围:hmin~hmax • 当水层深度降低到灌水下限时,开始灌溉,
灌水量为:
• m=hmax-hmin • 若雨后田内水深大于允许蓄水深度,排水量
• 充分灌溉条件下影响需水量的因素是 气象因素、叶面积指数和生育阶段。
二、计算方法
• <一>直接计算法 从影响作物需水量的因
素中选择主要因素,如水面蒸 发、气温、湿度、日照和辐射 等,根据试验观测资料,分析 上述因素与作物需水量之间的 根系,归纳出经验公式
1、以水面蒸发为参数(α值法)
• 气象因素与水面蒸发量关系密切, 而水面蒸发与作物需水量有一定的 相关关系,因此可以用水面蒸发和 需水量的相关关系计算需水量。
作物不同生育阶段的需水量、灌水次数、 灌水定额、灌溉定额等。
– 感性认识强,便于农民接受,较为实用。 – 水文年份和灌溉保证率的概念模糊,不易
量化。
2、根据灌溉试验资料制定
• 在有灌溉试验站的地区,可根 据设计代表年的灌溉试验资料 确定;
– 注意试验站的代表性。如:地理 位置、气象、农作措施等。
3、按照水量平衡法制定灌溉制定
日期
6.20
日耗水 降雨量 水层变化 灌水量
量(mm) (mm)
(mm)
(mm)
8
20
6.21
8
12
6.22
8 100
50(4)
6.23
8
42
6.24
8
34
6.25
8
26
6.26
8
18
6.27
8
12
6.28
8
4+20=24 20
排水量 (mm)
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5、说明
• 一般情况下灌水量为整数,便于计算。 • 水稻烤田期间水层可能出现负数。
• 一般情况下,产量与需水量呈 抛物线或指数关系。需水量达 到一定水平后,产量会停止增 加甚至减少。
• 常用经验公式: • ET=KY 或 ET=KYn+C • ET-需水量; • K,C,n-经验常数和经验指数; • Y-单位面积经济产量产量
K值法说明
• 可以根据计划产量减少出需水量,简 单,但需要大量灌溉资料.
孔隙体积的百分数); – n-土壤孔隙率; – H-计划湿润层深度,m
• 2) m=10000nh(θmax-θmin)或
– m-灌水定额,m3/ha – θmax,θmin允许含水量上下限(占土壤孔隙体
积的百分数); – n-土壤孔隙率; γ-土壤干容重,t/m3 – H-计划湿润层深度,m
– m3/ha 是标准单位,用于正式文件中.
– 灌水至适宜水深上限,灌水定额一般取整数。适宜 上下限并非绝对不可改变。
4、计算实例
• 6月20日:初始水深18mm,日需水量5mm/d, 日渗漏量3mm/d,适宜水深10~30~50mm;
• 6月22日降雨量100mm,此后无降雨,确定下次 灌水日期及灌水定额。
• 排水6月22,灌溉6月28日。
发量 • 目前最新为FAO1992年的改进公式。
教科书中为1979年FAO确定。
第二节 灌溉制度 (Irrigation Schedule)
• 基本概念:

物播种前(水稻插秧)及全生育期内
灌水次数、灌水日期和灌水定额及其
灌溉定额合成为灌溉制度
• 灌溉制度是灌区规划管理的依据,据 此确定灌区建筑物规模和控制面积。
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