浅析农作物需水量及节水灌溉

浅析农作物需水量及节水灌溉
摘要:我国是农业大国,有大量的农民从事农业生产,传统的生产方式和老化的灌溉设施消耗了大量的水资源,本文从农作物需水量和节水灌溉两个方面论述,目的是开源节流,提高农业生产效率。

关键词：灌区农业需水量节水灌溉
１.前言
灌区是农业生产和农民致富的保障，也是农业、农村乃至国民经济的重要基础设施。

但随着现代工业及城镇的飞速发展，非农业用水挤占农业用水的趋势愈来愈烈，灌区水源紧张，用水不足情况极为严重。

因此，如何维持农作物需水量与节水灌溉是关系农业发展的一个重要且亟待解决的问题。

２作物需水量估算的方法和对节水灌溉的重要性
2.1作物需水量研究的背景及意义
我国是世界上人均水资源最为缺乏的国家之一，水资源短缺已成为制约国民经济发展和社会进步的重要因素。

在各用水部门中，灌溉用水最多，但其灌溉效率低下，用水浪费现象也相当严重。

全国灌溉水利用系数和单方水粮食生产率分别为0.43和1.0kg左右，远远低于发达国家0.70～0.80和2.0kg以上的水平[[[].王友贞,汤广民.节水灌溉与农业可持续发展[J].节水灌溉,2005,(2);33-34.]]。

节水灌溉技术对缓解我国日益突出的水资源供需矛盾具有十分重要的战略意义。

农业实现节水灌溉，包括多个方面，其中一个重要的方面是适时适量灌溉，要适量的灌溉就要对作物需水量能准确地计算。

2.2作物需水量的定义和影响因素
(1) 作物需水量的定义
作物需水量一般定义为：作物田间需水量，作物从种到收的整个生育期消耗于蒸发的水量，包括棵间蒸发量、叶面蒸腾量。

也有人定义为：作物需水量就是作物生长发育过程中所需的水量。

实际应用上，只是把作物生长期内棵间的地面蒸发量和植株本身的蒸腾量作为某种作物的实际需水量。

(2) 作物需水量的主要影响因素
根据大量灌溉试验资料分析，作物需水量的大小与气象条件（辐射、温度、日照、湿度、风速等）、土壤水分状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施等有关[[[].蔡甲冰，刘钰，许迪.作物腾发量实时预报与田间
试验验证[J].水利学报，2008，39(6):674-679.]]。

①气象因素对作物需水量的影响。

②土壤水分状况对作物需水量的影响。

③作物的生物学特性对作物需水量的影响。

④农业技术措施对作物需水量的影响。

⑤灌溉排水措施对作物需水量的影响。

2.3作物需水量的估算方法
目前作物需水量的计算方法可分为三大类，第一类是先计算全生育期总需水量，然后用阶段需水模系数分配各阶段需水量的方法，即所谓的“惯用法”；第二类是直接计算各生育阶段作物需水量的方法；第三类是先用气象因素计算各阶段参考作物蒸发蒸腾量，然后乘以作物系数求各阶段作物需水量的方法。

(1) 惯用法
①以产量为参数的经验公式
作物产量是太阳能的积累与水、土、肥热气诸因素的协调及农业技术措施的综合结果，但在一定的气象和农业技术条件下，作物产量与需水量有较好的关系。

因而把作物在一定自然条件和农业技术措施下所获得的产量与其相适应的需水量联系起来，以需水系数K表示它们之间的关系：
式中：ET为作物全生育期总需水量；K为需水系数；Y为作物产量；n是经验指数，一般取0.3～0.5；c是经验常数[[[].孙宁宁，董斌，罗金耀.大棚温室作物需水量计算模型研究进展[J].节水灌溉，2006，(2):16-19.]]。

此法简便，只要确定了产量，便可算出此产量条件下的需水量，适用于旱作物需水量计算，同时有助于进行灌溉经济分析计算。

②积温法
积温法的公式采用的形式为：
式中：T为作物全生育期内的日平均气温积累值；为经验系数；s是经验常数。

积温法在我国南方某些地区被应用于计算水稻需水量，应用简便，气温资料易于取得。

③日照时数法
日照时数法的公式采用的形式为：
式中：H为全生育期积累日照时数；f为经验系数；c是经验常数。

此法最适用于夏季生长的作物，如水稻、玉米等。

(2) 直接计算作物需水量法
①水面蒸发量法
大量的灌溉试验资料表明，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，可以用水面蒸发量这一参数来衡量作物需水量的大小。

这种方法的计算公式一般为：
或
式中：为与ET同时段的水面蒸发量；a、b为经验常数；是需水系数，也称蒸发系数，为需水量与水面蒸发量之比[[[].马灵玲，占车生，唐伶俐，等.作物需水量研究进展的回顾与展望[J].干旱区地理，2005，28(4):531-537.]]。

②以产量为参数的需水系数法
在一定的气象条件下和一定范围内，作物田间需水量将随产量的提高而增加，但是作物需水量的增加并不与产量成比例。

单位产量的需水量随产量的增加而逐渐减小，说明当作物产量到一定水平后，要进一步提高产量就不能仅靠增加水量，而必须同时考虑其他的能改善作物生长所需的条件。

作物总需水量的表达式为：
或
式中：Y为作物单位面积产量；K为以产量为指标的需水系数；n和c为经
验指数和常数[[[].刘晓英，李玉中，郝卫平.华北主要作物需水量近50年变化趋势及原因[J].农业工程学报，2005，21(10):155-159.]]。

上述公式中的K、n及c值可以通过试验确定。

该方法比较简便，只要确定计划产量后就可以算出需水量，同时便于进行灌溉经济分析。

③水量平衡法
用水量平衡法直接估算作物需水量是以农田水量平衡方程为基础的。

由此可得△t时段内的作物需水量计算公式为：
式中：P为时段内的有效降雨量；I为灌水量；S为地下水利用量；△W为时段始末土壤储水量之差。

2.3对节水灌溉的重要影响
作物需水量是一个最基础的数据资料。

从广义上讲，它可用于区域的水资源开发利用规划和优化配置，从狭义上讲，它可用于灌区的具体规划和管理。

以使农业需水量的预测更加简便易行且合理科学，进而为灌区水资源合理配置提供科学依据，并为进一步提出具体的节水措施和加快灌区节水改造提供技术支持。

3节水灌溉存在问题和对策
3.1存在问题
（1）现有水利基础设施萎缩衰老，工程维修更新配套任务大。

一方面灌区受初建时社会经济和技术条件的限制，灌区存在渠系不配套、工程标准低、工程老化、渠系水利用系数低等问题，水资源的浪费十分严重，影响了灌区效益的发挥。

另一方面灌区工程运行管理经费不足，工程更新改造甚至维修养护得不到落实，灌区一直以降低工程完好率为代价发挥着社会效益。

而且灌区仍不同程度地存在用水户的缴费意识不足，因而灌区无力对现有设施进行维修与改造，水综合利用的效益不高。

（2）灌区管理体制落后，水资源利用效率不高。

现行灌区管理体制仍然是计划经济的产物，灌区管理停留在行政管理、单一经营的低水平上。

用水者只顾用水，管水者因灌溉效益低而缺乏管水的积极性。

因此水资源管理手段粗放，对节水灌溉的开展带来一定的难度。

这种管理现状已不适应农村经济发展的要求。

3.2解决方法
（1）完善灌区水利设施，加强水资源保护措施
通过对灌区基础水利设施进行防渗护砌、险段加固和建筑物改造，改善灌溉条件，提高管道水利用系数和供水保证率, 增强灌溉能力，减少水资源量损失。

增加管道输水能力，改造分水、控水建筑物，规范和加强农田灌溉供水管理，改善农田用水状况，提高用水效率。

加强水资源生态环境保护。

（2）促进灌区现代化管理建设，提高水资源利用效率
实施科教兴业战略，提高灌区管理人员的科学素质和创新能力。

一方面加强职工培训，提高现有人员素质，另一方面要积极引进人才，建立一支精通技术、会建设、懂经营、善管理的现代化水利队伍，加快自动化建设，充分发挥效益。

（3）促进水资源优化配置，增强节水意识
建立相应的农业水价体系，实现水管理的制度化、科学化、规范化，促进用户提高节水意识。

以保障市场运作的法律制度为基础理论，建立既考虑灌区供水成本又适应市场经济的合理水价形成机制，充分发挥价格作用，实行按量收费，少用水少交费，多用水多交费，超量加价，建立行之有效的水费征收机制，依法收费。

4结语
灌区对农业发展做出了巨大贡献，但要保证灌区水资源的良性循环，还要坚持工程和资源水利及可持续发展水利相结合的治水思路。

通过节水工程措施和其他措施，大幅度节约农业用水，提高灌溉水的渠系利用系数和水分生产率。

通过开源节流，在保证粮食高产稳产的同时，为其他行业发展提供必要的水源。

只有取得经济效益、社会效益、生态效益和节水效益四丰收，才能为扩大灌溉面积、增加灌区粮食产量提供充足的水源保障，以灌区水资源的可持续发展促进高效农业的可持续发展。

参考文献：。