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作物需水量与灌溉用水量

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第二章 作物需水量和灌溉用水量

第二章 作物需水量和灌溉用水量

生育阶段：模系数法
ETi=Ki ET/100
2、基于参照作物需水量计算实际作物需水量。
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-
ET 0
Monteith法
p0 p
Rn
Ea
p0 1
p
第十一页，共88页
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。
任一时间t时的土壤计划湿润层内的储水量时段初的土壤计划湿润层内的储水量计划湿润层增加而增加的水量时段内保存在土壤计划湿润层内的有效降雨量时段内的地下水补给量时段内的灌溉水量时段内的作物需水量1根据水量平衡原理制定旱作物灌溉制度33旱作物的灌溉制度旱作物的灌溉制度33旱作物的灌溉制度旱作物的灌溉制度为了满足作物正常生长的要求土壤计划湿润层内的土壤含水量或储水量必须经常保持在一定的范围之内即通常要求不小于最小允许含水量min或最小允许储水量wmin和不大于最大允许含水量max或最大允许储水量wmax当计划湿润层内的平均土壤含水量或储水量降低到或接近于最小允许值min进行灌溉以补充土壤水分维持作物的正常生长
自然因素：气象条件、土壤特征、作物性状等 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

作物需水量与灌溉用水量

作物需水量与灌溉用水量

四、作物需水量的确定
直接测定 (Lysimeters/测坑、测筒,田测) 计算
1、作物需水量的观测

一般用蒸渗器（Lysimeter,包括测坑和测筒）测 定；只有地下水埋深大于2.5m（沙壤土）或3.5m （粘土、壤土）的旱田，可在试验小区中直接测定 (避免地下水补给量的影响)。水田渗漏量可用蒸渗 器和试验小区结合方法测定。 2.5、3.5为地下水 临界埋深 蒸渗器应达到的技术标准及试验要求参见 (灌溉 试验规范，SL 13 - 2004）
ETi a i bi Ti
ETi a i E 0i C i
(3)用水面蒸发量推算 (4)用气温和水面蒸发量推算
ETi i (t i 50) E 0i
(5) 温度日照法
ETi at bh c
通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量
参照作物需水量
Reference Evapotranspiration ET0
蒸发（Evaporation）
定义：植株间土壤或 田面水分的蒸发 蒸发是一种物理过程 土面蒸发一般小于自 由水面蒸发，但在饱 和含水率时基本等于 自由水面蒸发。
深层渗漏（Seepage）及田间渗漏（Pecolation）
深层渗漏：旱田中由于降雨或灌溉水量太多，使土壤水 分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗 漏的现象 田间渗漏：水稻田的 渗漏 稻田渗漏造成水和肥 的流失，但可促进土 壤通气，改善还原条 件，消除有毒物质， 有利于作物生长。
2、田间耗水量
（ Consumptive Use of Water） 旱地耗水量 稻田耗水量 = 作物需水量 = 作物需水量 + 田间渗漏
水稻田的渗漏 Percolation in paddy field 稻田适当渗漏有利 且不可避免

第二章：作物需水量和灌溉用水量PPT

第二章：作物需水量和灌溉用水量PPT

三、作物田间需水量的估算
（一）全生育期作物需水量的确定 1、以水面蒸发量为参数的需水系数法 常用“蒸发皿法”或“α值法” 大量灌溉试验资料表明，各种气象因素都与当地的水面蒸发 量之间有较为密切的关系，而水面蒸发量又与作物需水量之间 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：
植株蒸腾＋株间蒸发＝腾发量＝作物需水量 作物需水量＋渗漏量＝田间耗水量
二、作物需水规律
（一）作物需水量影响因素 1、气象条件 2、土壤条件 3、作物条件 4、农业技术措施
（二）作物需水特征 1、中间多，两头少，开花结果期最大。 2、存在需水临界期 （1）定义：在作物全生育期中，对缺水最敏感，如果缺水，对作 物产量影响最大的时期。 水稻：孕穗～开花 棉花：开花～幼铃期 小麦：拔节～灌浆期 （2）了解作物需水临界期的意义: ①合理安排作物布局，使用水不致集中 ②在干旱情况下，优先灌溉处于临界期的作物
(一) 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； P1——t1时期内的降雨量，mm。
四、各生育期田间需水量的确定
（二）通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量的方法 近代需水量的理论研究表明，作物腾发耗水是通过土壤－植物－大 气系统的连续传输过程，大气、土壤、作物三个组成部分中的任何一部 分的有关因素都影响需水量的大小。根据理论分析和试验结果，在土壤 水分充分的条件下，大气因素是影响需水量的主要因素，其余因素的影 响不显著。在土壤水分不足的条件下，大气因素和其余因素对需水量都 有重要影响。目前对需水量的研究主要是研究在土壤水分充足条件下的 各项大气因素与需水量之间的关系。普遍采用的方法是通过计算参照作 物的需水量来计算实际需水量。相对来说理论上比较完善。 有了参照作物需水量，然后再根据作物系数 对ET0进行修正，即 可求出作物的实际需水量

第二章 作物需水量和灌溉用水量

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。

农田水利学—作物需水量与灌溉用水量

农田水利学—作物需水量与灌溉用水量

第二章作物需水量与灌溉用水量§1 作物需水量一、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。

作物需水量和灌溉用水量ppt(共67张PPT)

作物需水量和灌溉用水量ppt(共67张PPT)
– 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
或 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
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.
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。
– 以允许含水率上下限控制，可以减少灌溉次数。
日期
6.20
日耗水 降雨量 水层变化 灌水量
量（mm) (mm)
（mm)

第3章作物需水量与灌溉用水量

第3章作物需水量与灌溉用水量
2015/9/9 20
作物需水量计算方法（间接计算法）
根据各地的试验，作物需水系数Kc不仅随作物而变化，更主要的是随作物 的生育阶段而异。生育初期和末期的Kc较小，而中期的Kc较大。表3-1山西 省冬小麦作物需水系数Kc值；表3-2为湖北省中稻作物需水系数Kc值。
2015/9/9 16
作物需水量计算方法（间接计算法）
所谓参照作物需水量ET0(Reference Crop Evapotranspiration)是指 土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(地 一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。因为这种参照 作物需水量主要受气象条件的影响，所以都是根据当地的气象 条件分阶段(月和旬)计算。
2015/9/9 6
第一节 作物需水量
作物需水量的大小与气象条件(温度、日照、湿度、风速)、土 壤含水状况、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。这些因素对需水量的影响是互相联系的， 也是错综复杂的，目前尚难从理论上对作物需水量进行精确的 计算。在生产实践中，用以下方法确定作物需水量。
基本思想：将作物腾发看作能量消耗的过程，通过平衡计算求 出腾发所消耗的能量，然后再将能量折算为水量，即作物需水 量。
2015/9/9 18
作物需水量计算方法（间接计算法）
作物腾发所需的热能，主要是由太阳辐射供给。所以能量平衡原理，实质 上是计算“土壤——作物——大气”连续系统中的热量平衡。根据这一理论 以及水汽扩散等理论，在国外曾研究有许多计算参照作物需水量的公式。其 中最有名的、应用最广的是英国的彭曼(Pen-man)公式。公式是1948年提出 来的，后来经过多次的修正。1979年，联合国世界粮农组织对彭曼公式又作 了进一步修正，并正式认可向各国推荐作为计算参照作物需水量的通用公式。 其基本形式如下： 太阳净辐 射 干燥 力

作物需水量与灌溉制度

作物需水量与灌溉制度

作物需水量及灌溉制度2.1作物需水量2.1.1农田水分消耗途径农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏。

（一）植株蒸腾植株蒸腾是指作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。

试验证明，植株蒸腾要消耗大量水分，作物根系吸入体内的水分有99%以上消耗于蒸腾，只有不足1%的水量留在植物体内，成为植物体的组成部分。

植株蒸腾过程是由液态水变为气态水的过程，在此过程中，需要消耗作物体内的大量热量，从而降低了作物的体温，以免作物在炎热的夏季被太阳光所灼伤。

蒸腾作用还可以增强作物根系从土壤中吸取水分和养分的能力，促进作物体内水分和无机盐的运转。

所以，作物蒸腾是作物的正常活动，这部分水分消耗是必需的和有益的，对作物生长有重要意义。

（二）棵间蒸发棵间蒸发是指植株间土壤或水面的水分蒸发。

棵间蒸发和植株蒸腾都受气象因素的影响，但蒸腾因植株的繁茂而增加，棵间蒸发因植株造成的地面覆盖率加大而减小，所以蒸腾及棵间蒸发二者互为消长。

一般作物生育初期植株小，地面裸露大，以棵间蒸发为主；随着植株增大，叶面覆盖率增大，植株蒸腾逐渐大于棵间蒸发；到作物生育后期，作物生理活动减弱，蒸腾耗水又逐渐减小，棵间蒸发又相对增加。

棵间蒸发虽然能增加近地面的空气湿度，对作物的生长环境产生有利影响，但大部分水分消耗及作物的生长发育没有直接关系。

因此，应采取措施，减少棵间蒸发，如农田覆盖、中耕松土、改进灌水技术等。

（三）深层渗漏深层渗漏是指旱田中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超过了田间持水率，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象。

深层渗漏对旱作物来说是无益的，且会造成水分和养分的流失，合理的灌溉应尽可能地避免深层渗漏。

由于水稻田经常保持一定的水层，所以深层渗漏是不可避免的，适当的渗漏，可以促进土壤通气，改善还原条件，消除有毒物质，有利于作物生长。

但是渗漏量过大，会造成水量和肥料的流失，及开展节水灌溉有一定矛盾。

《灌溉排水工程学》第三章：作物需水量、灌溉制度及用水量、灌水率

《灌溉排水工程学》第三章：作物需水量、灌溉制度及用水量、灌水率

C ：取决于平均相对湿度与白天风速的修正系数。
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 1）土壤水分充足：
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
作物水分生产函数：在作物生长发育过程中，作物 产量与投入水量或作物消耗水量之间的数量关系。
作物水分生产函数的定性分析： 1）Y-W 线的拐点A0左边(阶段1)， d y /d w逐步增大：表明产量的增 加幅度大于投入量增加幅度；
2）Y-W 线的拐点A0右边(阶段2)， d y /d w逐步减小：表明产量的增 加幅度小于水投入量增加幅度，即 “报酬递减”。 结论：在水资源不足的情况下，从 优化用水的角度看，应该首先考虑 水的利用效率。
充分灌溉制度：灌溉供水能够充分满足作物各生
育阶段的需水量要求而设计制定的灌溉制度。
充分灌溉制度的3种确定方法： （1）根据群众丰产灌水经验来确定； （2）根据灌溉实验资料来确定（作物需水量、灌溉制度、
灌水技术）； （3）按水量平衡原理分析、确定。 生产实践中，第3种方法结合第1、2种方法的实际资料， 得出的制度比较完善。水生作物和旱作物的灌溉制度的 制定方法截然不同。
P1 : t1时期内的降雨量(mm)；
（2）水稻生育期内灌溉制度：水量平衡方程
h2 h1 P m E C
h1: 时段初田面水层深度；h2：时段末田面水层深度；
P ：时段内降雨量；m：时段内的灌水量； E ：时段内
田间耗水量；C：时段内排水量，式中各式均以mm计。
如果时段初的农田水分处于适宜水层上限(hmax)，经过一 个时段的消耗,田面水层降到适宜水层的下限(hmin)，这时 如果没有降雨，则需进行灌溉，灌水定额即为：

作物需水量与灌溉用水量

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。

作物需水量和灌溉用水量讲课文档

作物需水量和灌溉用水量讲课文档
– 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。
– 以允许含水率上下限控制，可以减少灌溉次数。
现在三十八页，总共六十七页。
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。
现在六页，总共六十七页。
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。
• ET＝aE0＋b • ET=aE0
现在七页，总共六十七页。
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
8
26
6.26
8
18
6.27
8
12
6.28
8
4+20=24
20
现在三十页，总共六十七页。
排水量 （mm)
54
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。
– 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。
现在三十一页，总共六十七页。
<二>旱种物灌溉制度
现在二十五页，总共六十七页。
2、生育期水量平衡方程
• h1+P+m-WC-d=h2
– h1、h2－时段初、末水田水深； – P－时段内降雨，mm； – d－时段排水量，mm；

作物需水量和灌溉用水量详解演示文稿

作物需水量和灌溉用水量详解演示文稿

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。
第38页，共66页。
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。
• 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).第33Leabharlann ，共66页。1. 水量平衡方程
• 计划湿润层含水量变化可用下式表
Wt-W0=Wr+P0+K+M-ET
– W0 、Wt－时段末和任意时间的土壤储水量；
于计划湿润层增加而增加的水量；
第19页，共66页。
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。
• 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。
第25页，共66页。
• 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。
• <一> 水稻灌溉制度：
• 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；

第二章-作物需水量和灌溉用水量

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
第二章 作物需水量和灌溉用水量
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 植株间水分蒸发，也称棵间蒸发 渗漏
深层渗漏：旱作物 田间渗漏：水稻
农田水分消耗
根系吸水
植物体输水
植物体蒸腾
Hale Waihona Puke 植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸收的水分，通过叶片的气孔蒸散到大气中的现象。 棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发。 深层渗漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超 过了田间持水量，向根系吸水层以下土层渗漏的现象。
1、制定灌溉制度的方法
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
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、基于参照作物需水量计算实际作物需水量 参照作物需水量ET0：指的是土壤水分充足，地面完全 覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(长、宽均在200m以 上)绿草地(高3~15cm)的蒸发蒸腾量。 参照作物需水量只受气象条件的影响。 目前采用的计算作物需水量方法，大致分为以下两步： 第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参照 作物蒸发蒸腾量ET0 ； 第二步：考虑土壤水分及作物条件的影响，对参照作物 需水量进行调整或修正，从而计算出实际需水量ET 。

作物需水量和灌溉用水量

作物需水量和灌溉用水量

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。
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 发量 • 目前最新为FAO1992年的改进公式。 教科书中为1979年FAO确定。
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
• 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。
• 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
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。

作物需水量和灌溉用水量 ppt课件

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量化。
作物需水量和灌溉用水量
• 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。
作物需水量和灌溉用水量
• 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。
作物需水量和灌溉用水量
• 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。
作物需水量和灌溉用水量
• 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。
• （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。
– 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。
作物需水量和灌溉用水量
• 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。
• h1+P+m-WC-d=h2
– 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：
作物需水量和灌溉用水量

作物需水量与灌溉制度

作物需水量与灌溉制度

作物需水量与灌溉制度作物需水量与灌溉制度2.1作物需水量2.1.1农田水分消耗途径农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏。

（一）植株蒸腾植株蒸腾是指作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。

试验证明，植株蒸腾要消耗大量水分，作物根系吸入体内的水分有99%以上消耗于蒸腾，只有不足1%的水量留在植物体内，成为植物体的组成部分。

植株蒸腾过程是由液态水变为气态水的过程，在此过程中，需要消耗作物体内的大量热量，从而降低了作物的体温，以免作物在炎热的夏季被太阳光所灼伤。

蒸腾作用还可以增强作物根系从土壤中吸取水分和养分的能力，促进作物体内水分和无机盐的运转。

所以，作物蒸腾是作物的正常活动，这部分水分消耗是必需的和有益的，对作物生长有重要意义。

（二）棵间蒸发棵间蒸发是指植株间土壤或水面的水分蒸发。

棵间蒸发和植株蒸腾都受气象因素的影响，但蒸腾因植株的繁茂而增加，棵间蒸发因植株造成的地面覆盖率加大而减小，所以蒸腾与棵间蒸发二者互为消长。

一般作物生育初期植株小，地面裸露大，以棵间蒸发为主；随着植株增大，叶面覆盖率增大，植株蒸腾逐渐大于棵间蒸发；到作物生育后期，作物生理活动减弱，蒸腾耗水又逐渐减小，棵间蒸发又相对增加。

棵间蒸发虽然能增加近地面的空气湿度，对作物的生长环境产生有利影响，但大部分水分消耗与作物的生长发育没有直接关系。

因此，应采取措施，减少棵间蒸发，如农田覆盖、中耕松土、改进灌水技术等。

（三）深层渗漏深层渗漏是指旱田中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超过了田间持水率，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象。

深层渗漏对旱作物来说是无益的，且会造成水分和养分的流失，合理的灌溉应尽可能地避免深层渗漏。

由于水稻田经常保持一定的水层，所以深层渗漏是不可避免的，适当的渗漏，可以促进土壤通气，改善还原条件，消除有毒物质，有利于作物生长。

但是渗漏量过大，会造成水量和肥料的流失，与开展节水灌溉有一定矛盾。

作物需水量和灌溉制度

作物需水量和灌溉制度

第三节 灌水率
灌水率：灌区单位面积(例如以万亩计)上所需灌溉的
净流量q净又称灌水模数。 作用：计算灌区渠首的引水流量和灌溉渠道的设计流 量。单位：m3/(s /104×667m2 )
设计方法 ：灌水率q净应分别根据灌区各种作物的每 次灌水定额，逐一进行计算。
设灌区面积为A（亩），种有甲、乙、丙…种作物， 面积各为α1 A、 α2A、 α3A、…； α1、 α2 、α3 …分别为各种作物的种植面积占灌区面积 的百分数。
第二节 作物灌溉制度
农作物的灌溉制度是指作物播种前(或水稻栽秧前)及全 生育期内的灌水次数、每次的灌水日期和灌水定额以及 灌溉定额。
灌水定额(m): 一次灌水单位灌溉面积上的灌水量; 灌溉定额(M): 各次灌水定额之和; 单位：(1) m3／667m2 = m3/亩；
(2) mm
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
任一时段内土壤计划湿润层的储水量必须经常保持在 一定的适宜范围内，处于 Wmin ~ Wmax之间。
当无有效降雨时，计划湿润层中的储水量由于作物的 消耗接近于Wmin，此时需要进行灌溉，补充水量。
Wmin= W0 – ET + K
则，推算出开始进行灌水时的时间间距
t= (W0-Wmin) / (e-k)
二、通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量的方 法
参照作物需水量ET0 指土壤水分充足、地面完全覆盖、 生长正常、高矮整齐的开阔(地块的长度和宽度都大于 200m) 矮草地(草高8～15cm)上的蒸发量， 一般是指 在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。
参照作物需水量主要受气象条件的影响，所以都是根 据当地的气象条件分阶段(月和旬)计算。
一、直接计算需水量的方法
1、以水面蒸发为参数的需水系数法(简称“α值法” 或称蒸发皿法)
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（Evaporation） 蒸发 蒸发（
定义：植株间土壤或 田面水分的蒸发 物理过程 蒸发是一种 蒸发是一种物理过程 土面蒸发一般小于自 由水面蒸发，但在饱 和含水率时基本等于 自由水面蒸发。
（Seepage）及田间渗漏 （Pecolation） 深层渗漏 深层渗漏（ 及田间渗漏（
：旱田中由于降雨或灌溉水量太多，使土壤水 深层渗漏 深层渗漏：旱田中由于降雨或灌溉水量太多，使土壤水 分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗 漏的现象 田间渗漏：水稻田的 渗漏 稻田渗漏造成水和肥 的流失，但可促进土 壤通气，改善还原条 件，消除有毒物质， 有利于作物生长。
能量平衡公式
R
n
= G
+ C + λ E
净辐射
土壤增温
显热
潜热
以热量平衡形式 表示的能量平衡 ＋水汽扩散理论
蒸发蒸腾 消耗的热 能
换算成水 深得ET
P0 ∆ 公式（ FAO 1979） 修正Penman • R + E P0 ∆ •ea − ed ) Ea = 0.26(1 +10+ .54u z )( P γ ET
作物需水量有时段概念，如作物全生育期需水量，某生育阶 段需水量，月、旬、日、小时需水量。 作物需水量常以每天多少毫米表示 (mm/day)
2、田间耗水量
（ Consumptive Use of Water） 旱地耗水量 稻田耗水量 = 作物需水量 = 作物需水量 + 田间渗漏
水稻田的渗漏 Percolation in paddy field
Rn = 作物冠层的净辐射 G = 土壤热通量 T = 2m 高的平均气温 (0C) Uz = 2m 高的风速 ea = 饱和水气压 ed = 实际水气压 ∆ = 温度饱和水气压曲线上在 T处的斜率 γ = 湿度表常数
Penman Monteith 公式 计算参考作物需水量的具体过程
FAO Irrigation and Drainage Paper 56 – Crop Evapotranspiration (guidelines for computing crop water requirements)
通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量
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
� �
Penman公式最早于1948年提出，并经过不断的修改和完善
FAO 1979年推荐使用修正Penman公式, FAO Irri&Drain Paper 24
� �
Monteith 公式 （FAO1992年推荐） 目前应用最多的是PenmanPenman-Monteith FAO Irrigation and Drainage Paper 56 –
) 直接测定 (Lysimeters，测坑、测筒、田测 ，测坑、测筒、田测) 计算
1、作物需水量的观测
�
Lysimeter ,包括测坑和测筒）测 一般用蒸渗器（ 一般用蒸渗器（Lysimeter Lysimeter, 2.5m （沙壤土）或 3.5m 定；只有地下水埋深大于 定；只有地下水埋深大于2.5m 2.5m（沙壤土）或 （沙壤土）或3.5m （粘土、壤土）的旱田，可在试验小区中直接测定 (避免地下水补给量的影响 )。水田渗漏量可用蒸渗 避免地下水补给量的影响) 、3.5 为地下水 器和试验小区结合方法测定。 2.5 2.5、 3.5为地下水 临界埋深 蒸渗器应达到的技术标准及试验要求参见 (灌溉 SL 13 - 2004 ） 试验规范， 试验规范，SL 2004）
k = 2 . 45 . 10
∆ Tk Ra= =
− 9
e d ). ∆ T k
(T
4 kx
− T
4 kn
)
太空辐射 [MJ m-2 d-1] N = 最大可能日照时数[h] Tkx = 最高绝对温度[K] Tkn = 最低绝对温度[K] ] 实际水气压[kPa ed = kPa]
Ra（太空辐射）
直接计算作物需水量的方法
阶段作物需水量
用温度推算 (2) (2)用温度推算 (3) 用水面蒸发量推算 (3)用水面蒸发量推算 用气温和水面蒸发量推算 (4) (4)用气温和水面蒸发量推算
ETi = a i + bi Ti
ETi = a i E 0i + C i
ETi = β i (t i + 50) E 0i
�
测定ET的设备分类
简易称重式 测筒 浮力称重式 称重式 液压称重式 机械称重式 蒸渗器 电子称重式 直接测量土壤含水率 测坑 非称重式 直接测量田面水层水 深的排水式 田测法
作 物 需 水 量 测 定 方 法
称重式测筒
�
参考作物蒸发蒸腾量
测坑地下廊道
测坑地下数据采集 系统
2、作物需水量的计算
Penman Monteith 公式（FAO 1998）
ET0 = 0.408 ∆ ( Rn – G )+ γ (900/(Τ+273)) Uz ( ea – ed) ∆ + γ ( 1 + 0.34 Uz ) (M J m-2day-1) (M J m-2day-1) (m s-1) ) (kPa kPa) ) (kPa kPa) (kPa 0C-1) (kPa 0C-1)
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 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
（Crop Water Requirement)
一、作物需水量及其相关的基本概念 二、作物需水量的影响因素 三、研究作物需水量的意义 四、作物需水量的推求方法 五、参考作物需水量的计算方法
� �
直接计算需水量 通过计算参照作物需水量来计算实际 作物需水量
直接计算作物需水量的方法
从影响作物需水量的主要因子（水面蒸发、气温、 湿度、日照、辐射等）中选择单因子或多因子， 通过实测数据的相关分析，建立经验公式 以水面蒸发为参数的需水系数法 以产量为参数的需水系数法
直接计算作物需水量的方法
一、基本概念
1、作物需水量 2、田间耗水量 3、深层渗漏及田间渗漏量
农田水量平衡示意图
蒸腾 灌溉 降雨 蒸发 地表经流
侧向入流
地下水补给
主根区 侧向出流 深层渗漏
（Transpiration） 蒸腾 蒸腾（
定义：作物根系从土壤中吸入 体内的水分，通过叶片的气孔 扩散到大气中去的现象。 99% 以 根系吸入体内的水分有 根系吸入体内的水分有99% 99%以 上消耗于蒸腾 生理过程 蒸腾是一种 蒸腾是一种生理过程 蒸腾主要在作物叶面上进行， 叶面蒸腾又分角质蒸腾和气孔 90% 以 蒸腾，其中气孔蒸腾占 蒸腾，其中气孔蒸腾占90% 90%以 上。
以水面蒸发为参数的需水系数法
与ET同时段的 水面蒸发量
ET = αE0
ET = αE0 + b
某时段内的 作物需水量（mm） 国内外都有较多应用，我国尤其在水稻 地区应用较多
直接计算作物需水量的方法
以产量为参数的需水系数法
ET = KY
ET = KY + c
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）
太空辐射与纬度及年内所处时间有关. Ra 值为:
n
我国过去旱作地区应用较多，目前仍有少量应用。水稻由于 产量与ET关系不密切，应用不多。适合于水量不足的旱作。
直接计算作物需水量的方法
阶段作物需水量
模比系数
1 ETi = K i ET 100
某一生育阶段 的作物需水量
全生育期需水量
我国过去应用较多，由于每年的气候条件不同，Ki值变化 很大，还有水分状况不同，Ki值也变化，因此目前不建议 采用此法进行ET的阶段分配
田间渗漏
1、作物需水量
（Crop water requirement） 作物需水量 = 植株蒸腾 + 株间蒸发 =蒸发蒸腾量（简称腾发量）
)= Transpiration+Evaporation Evapotranspiration(ET Evapotranspiration(ET)= )=Transpiration+Evaporation
R
Rn = Rns = Rnl =
n
=
R
n s
- R
n l
[MJ m-2 d-1] 净辐射 净短波辐射 [MJ m-2 d-1] 净长波辐射 [MJ m-2 d-1]
R
n s
n = 0 .7 7 (0 .2 5 + 0 .5 0 ) R N
a
n + 0 .1 ) ( 0 .3 4 - 0 .1 4 R n l = k . ( 0 .9 N
�
土壤因素可用 土壤水分修正系数 反映 土壤因素可用土壤水分修正系数 土壤水分修正系数反映
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、研究作物需水量的意义
？
三、研究作物需水量的意义
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农田水分消耗的主要途径 灌溉系统规划设计的依据 灌溉用水调度的依据 制定流域规划、地区水利规划的依据 大气水循环的主要部分
四、作物需水量的确定
参考作物需水量 综合反映 气象因素可由 气象因素可由参考作物需水量 参考作物需水量综合反映
作物因素的影响
ET 蒸腾 蒸发
叶面积指数 关系密切，常用 作物系数 反映 作物因素与作物 作物因素与作物叶面积指数 叶面积指数关系密切，常用 关系密切，常用作物系数 作物系数反映
土壤因素的影响
与土壤含水率有关 土壤含水率降到某一临界含水率以后，土壤含 水率越小， ET 越小 ET越小
二、影响作物需水量的因素
？