作物需水量与灌溉用水量

第三章、作物需水量与灌溉用水量

§3—1 作物需水量

作物需水量——是指作物在适宜的外界环境条件下（包括对土壤水分、养分充分供应）正常生长发育达到或接近达到该作物品种的最高产量水平所消耗的水量。

作物需水量的作用：

1、是农业用水的主要组成部分，是整个国民经济中消耗水分的最主要部分。

2、是水资源开发利用时的必备资料，也是灌排工程规划、设计、管理的基本依据。

3、作物需水量在农业用水和国民经济用水中的比例

4、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

一、作物田间水分的消耗

(三种途径：叶面蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏)

叶面蒸腾：作物植株内水分通过叶面气孔散发到大气中的现象；

棵间蒸发：植株间土壤或水面（水稻田）的水分蒸发；

深层渗漏：土壤水分超过了田间持水率而向根系以下土层产生渗漏的现象。

解释：棵间蒸发能增加地面附近空气的湿度，对作物生长环境有利，但大部分是无益的消耗，因此在缺水地区或干旱季节应尽量采取措施，减少棵间蒸发（如滴灌<局部灌溉>、水田不建立水层）和地面覆盖等措施。

深层渗漏对旱田是无益的，会浪费水源，流失养分，地下水含盐较多的地区，易形成次生盐碱化。但对水稻来说，适当的深层渗漏是有益的，可增加根部氧分，消除有毒物质，促进根系生长，常熟、沙河、涟水等灌溉试验站结果都表明：有渗漏的水稻产量比无渗漏的水稻产量高3.9% ~ 26.5%。

叶面蒸滕量＋棵间蒸发量＝腾发量＝作物田间需水量

水田：田间需水量＋渗漏量＝田间耗水量

由于水田不同土壤渗漏量大小差别很大，为了使不同土质田块水稻需水具有可比性，因此水稻的田间需水量不包括渗漏量，如计入渗漏量，则称为田间耗水量。

二、作物需水规律

（一）影响作物需水量的因素

１、气象条件主要因素，气温高、日照时间长、空气湿度低、风速大、气压低等使需水量增加；

２、土壤条件含水量大，砂性大，则需水量大（棵间蒸发大）

３、作物条件水稻需水量较大，麦类、棉花需水量中等，高粱、薯类需水量较少；

４、农业技术措施地面覆盖、采用滴灌、水稻控灌等能减少作物需水量。

（二）作物需水特性

１、中间多，两头少；开花结实期需水量最大

２、存在需水临界期

需水临界期：在作物全生育期中，对缺水最敏感，影响产量最大的时期。

几种作物的需水临界期：

水稻孕穗至开花期

棉花开花至幼铃形成期

小麦拨节至灌浆期

了解作物需水临界期的意义：

１、合理安排作物布局，使用水不至过分集中；

２、在干旱情况下，优先灌溉正处需水临界期的作物。

三、经验公式法确定作物田间需水量

（一）全生育期作物田间需水量的确定

１、α值法（蒸发皿法）

前面已讲过，气温、日照、湿度、风速、气压等气象因素是影响作物需水量的最重要的因素，而水面蒸发正是上述各种气象因素综合作用结果，因此作物的田间需水量与水面蒸发量之间存在一定程度的相关关系。因此，可以用水面蒸发量作为参数来估计作物田间需水量。

Ｅ＝αＥ0

或Ｅ=aE0+b

式中：Ｅ—全生育期作物田间需水量（mm）

α--需水系数（或称蒸发系数），为作物需水量与水面蒸发量之比值。江苏中稻α＝1.15

Ｅ0—与Ｅ同时段的水面蒸发量（mm），Ｅ0—般采用80cm口径蒸发皿的蒸发值；

a、b为经验常数；α值法适用于水稻。

(旱作物的ET与E0相关不显著)

２、Ｋ值法（产量法）

实践表明作物的产量与田间需水量之间存在一定的相关关系，在一定范围内Ｅ随作物产量的提高而提高。因此可以用产量作为参数来估计作物的田间需水量。

Ｅ＝ＫＹ

式中Ｅ—需水量，m3/亩；Ｋ—需水系数（ｍ3/Kg)，由试验资料确定；Ｙ—作物产量（ｋｇ/亩）

由于Ｅ与Ｙ实际上并不是成线性关系，因此有人对上式作了修正。

E0为保证作物存活下来，但产量为零（棵粒无收）。

E=KY n + C

式中：n--经验指数；Ｃ--经验常数。K值法适用于旱作。

（二）各生育阶段田间需水量的确定

1、利用需水模系数

有了全生育期田间需水量，可以借助需水模系数，把总需水量按各生育阶段进行分配。需水模系数是作物某一生育阶段田需水量占全生育期需水量的百分比。

E i=K i E

式中E i --第i阶段作物田间需水量；K i --第i阶段作物需水模系数。

需水模系数通过试验取得，表2-7列出了几种主要作物的需水模系数。

2、利用阶段需水系数（水稻）

式中αi--第i阶段需水系数；Ｅ0i --第i阶段的水面蒸发量（mm）。

（三）需水强度的确定

需水强度即为某一天的需水量。

单位：mm/d 或m3/(亩d)

公式：e i=E i/t i

式中e i--第i阶段的需水强度；E i--第i阶段的需水量；t i--第i阶段的天数。

四、彭曼法计算作物需水量

英国科学家彭曼于1949年首次提出，又于1963年简化了他的公式。联合国粮农组织推荐采用彭曼法计算作物需水量。彭曼法的特点是：理论基础可靠，计算精度较高；但计算较复杂，所需基础数较多。计算时分两步。

（一）计算出潜在需水量（参考作物需水量）

潜在需水量指：参考作物（如苜蓿mu xu、牧草)在供水充足条件下的需水量。

式中：P0--标准大气压；P--计算地点平均大气压；Δ--平均气温时饱和水气压Ea随温度变化的变率；γ--湿度计常数；R n--太阳净幅射。

（二）计算实际作物的需水量

E=K c×E p

式中Kc--作物系数。