实验一 玉米的灌溉制度设计和灌水率的设计

实验一玉米的灌溉制度设计和灌水率的设计
一、实验目的
正确分析所提供的各种资料，掌握作物灌溉制度和灌水率的设计原理、方法和步骤。

二、仪器设备
绘图工具、计算器
三、实验内容
基本资料分析。

1、玉米的地域分布
玉米的种植区域遍布全国各省（区、市），而根据适宜种植的程度又较集中分布在从东北三省经冀、鲁、豫、陕走向西南的一个狭长地带，该地带玉米种植面积占全国玉米总面积的70%，产量接近玉米总产量的4/5。

根据地理位置、地势、气温、无霜期长短等条件确定玉米的播种期和种植制度，并将玉米大致分为春播和夏播两类。

我国北方北纬40度以北，多为春季播种，为春玉米。

北纬38度以南，气温较高，无霜期多在190天以上，玉米夏季播种，为夏玉米。

冀、晋、陕、鲁及新疆等省区，靠北部种植春玉米，南部复种夏玉米，中部春、夏玉米交叉种植。

长江以南一些地区有一年三熟的秋玉米，而广西、海南等省区，还可以在冬季种植玉米。

2、玉米的需水规律
无论是春玉米还是夏玉米、北方玉米还是南方玉米，需水模系数（指各生育阶段需水量占全生育期总需水量的百分比）的变化趋势均是从小到大，再由大到小。

各生育阶段需水情况如下：
（1）播种～拔节阶段：植株蒸腾量很小，其水分多数消耗在棵间蒸发中，玉米这个生育阶段在全生育期内时间最长，春、夏玉米分别占全生育期天数的
32.4%～35.6%和30.3%～31.9%，但需水模系数最低，春玉米占23.9%～24. 2%，而夏玉米仅占16.7%～22.8%。

（2）拔节～抽雄阶段：不论是春玉米还是夏玉米，此生育阶段都处于气温较高的季节。

玉米在拔节以后，由于植株蒸腾的速率增加较快，日需水强度不断增大。

该阶段经历时间，春玉米34～40天，北方夏玉米25～32天，南方夏玉米仅18～25天。

该阶段需水模系数普遍较高，春玉米为28.2%～33.5%，在灌溉条件下的夏玉米达28.3%～36.5%。

（3）抽雄～灌浆阶段：是玉米形成产量的关键期。

该阶段时间较短，春玉米1 8～24天，夏玉米16～21天。

需水模系数的区域差异性较大，辽宁春玉米平均为17.9%，而山西北部春玉米达28.4%，安徽中部夏玉米为23.7%。

（4）灌浆～成熟阶段：除部分春玉米外，此阶段多数地方气温渐降，叶片也开始发黄，该阶段持续时间：春小麦30～36天，夏玉米22～28天。

黄河以北地区，无论春玉米或夏玉米，需水模系数大都为25%左右。

而南方多数省份，生育期正常供水情况下，夏玉米需水模系数一般29%～34%，春玉米也在27%以上。

四、实验成果
玉米的灌溉制度表
分区
水文年
份灌水定额（立方米/亩）灌溉定额
（立方米/
亩）
产量水平
（千克/亩）播前苗期拨节抽穗灌浆
中区一般年1515252520125420东北区一般年1414242419120408西北区一般年1414232318115403西南区一般年1313212117105402东南区一般年1313222218110404
灌水率计算表格
本设计采用灌溉保证率法确定灌溉设计标准，根据当地水土资源和经济可行建设方案，其灌溉保证率取50%和75%。

工程灌溉形式为管道防渗，灌溉水利用系数取0.8。

灌溉用水量
（1）种植面积及植物种植比例的确定
根据当地气侯、土壤、种植习惯、劳力等确定560亩耕地全部种植玉米。

（2）作物有效降雨量
有效降雨分作物播前有效降雨和生产期内有效降雨量两项。

由于当地无资料，雨量资料采用附件地区五台县城雨量站50年的实测资料频率分析，采取P=50%,P=75%的典型年分别为1996年和2000年。

典型年降雨量见表4-1，降雨量有效利用系数见表4-2
对典型年各种作物播前及生育期内每次实际降雨量，按有效利用系数扣除损失后，计算播前及生育期有效降雨量，计算结果见表4-3.扣除办法采用了“山西省水利厅《灌溉管理》”一书中的推荐方法。

（3）作物需水量
a、作物产量及需水系数的确定
作物需水量的确定，采用以计划产量为参数的需水系数法。

作物计划产量，根据本地区历年作物产量，结合五台县农业规划的数值确定。

作物需水系数，是根据省水科所灌溉试验资料及附近灌区的试验资料确定，玉米需水系数为0.5.
b、作物总需水量计算
作物总需水量计算公式：E=KY
式中：E —作物总需水量（方/亩）
K —需水系数（方/公斤）
Y —作物亩产量（公斤/亩）
根据上式可计算出玉米在生育期内总需水量E=500×0.5=250m3/亩。

（4）净灌溉定额的确定
灌溉定额采用计算公式：
M=M1+M2
M1=666.7Hγ(βmax-β0)-P′有效
M2=E-P有效-W1+W2
上式中：
M —灌溉定额（m3/亩）
M1—作物播前灌水定额
M2—作物生育期灌溉定额
H —土壤计划湿润层最大深度，取H=0.6米
γ—土壤干容重，取1.42t/m3
βmax—播前土壤田间持水率，即土壤含水率上限，取βmax=24%
β0—播前土壤耕作层内平均含水率，取最大持水率的60%。

P′有效—播前有效降雨量，mm
P有效—作物生育期有效降雨量，mm
E——作物生育期内总需水量
W1——播前土壤耕作层要求含水量，其值为666.7 Hγβ1，β1按最大持水率的60%计
W2——收割前耕作层含水量，其值为666.7 Hγβ2，β2按最大持水率的80%计
计算成果见表,4-4
（5）毛灌水定额的确定
管道为一级管道，直接送到地头，根据灌区现状测算，其灌溉水有效利用系数为0.8.
P=50%: 151.7/0.8=189.63m3/亩。

P=75%: 188.9/0.8=236.13m3/亩。

（6）灌溉用水量
560亩水浇地相应于50%和75%保证率毛用水量分别为：
P=50%: 189.63×560=10.62万m3。

P=75%: 236.13×560=13.22万m 3。

灌溉制度设计 理论灌水定额的确定
对于高产增产作物，不仅灌水要求做到适时灌水，而且要求灌溉量要适度。

适时适量灌水不仅可防止超渗漏引起水肥设施，同时对作物生长也有利，所以在制度灌水定额时采用勤灌浅灌的原则。

采用公式：m=666.7h ()ηγβββ/21土- 式中： m —设计灌水定额，mm
h---计划湿润层深度（mm ），取0.6m β—田间持水率，β=24%
β1—土壤适宜含水量上限。

取β1=0.9 β2—土壤适宜含水量下限。

取β2=0.6 γ土—土壤干容重，γ土=1.42t/m 3
m=10h ()水土γγβββ/21-
=666.7×0.6×0.26×（0.9-0.6）×1.42/0.8 =51.1m3。

（2）灌溉制度的拟定
根据作物灌溉制度和灌水定额理论计算，拟定各类作物灌水次数和灌水定额见表5-1。

灌水时间根据作物生长阶段及群众丰产灌水经验来确定。

经修正后，制定出本灌区灌溉制度，见表5-2。