农田水力学1 灌溉用水量

，有利于根系发育
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吸着水
Pore Space
Water on soil particle surface
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毛管水与重力水
毛管水
重力水
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土壤水
2 土壤水分的有效性
无效水：低于土壤吸着水（最大分子持水率）的 水分。作物不能吸收利用。 过剩水：重力水，在重力作用下向下流失。 有效水：重力水和无效水之间的毛管水。
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一、农田水分消耗的途径
植株蒸腾（ transpiration）
作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶面的气孔 扩散到大气中去的现象。占根系吸入水分的99%以上。
株间蒸发（棵间蒸发）（evaporation）
植株间土壤或田面的水分蒸发。
☆蒸腾与蒸发合称腾发（evapotranspiration），通常 也称为作物需水量(Water requirement of crops )
—— 需水系数或称蒸发系数。
a，b——经验常数。
•特点
–仅需水面蒸发量，易于获得
–常用于水稻地区
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三、作物需水量的计算
“K ”值法（以产量为基础，也称产量法） 基本公式：ＥT＝KY 或 ＥT＝KYn＋c 式中:ＥT——作物全生育期内的总需水量，m3/亩
Ｙ——作物单位面积产量，kg/亩; Ｋ——以产量为指标的需水系数，ｍ3/kg；
水稻地区 适宜的淹没水层；适宜的渗漏强度；地下水位维
持适宜的深度。
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三、不良农田水分状况
１.不良土壤水分状况及其原因 （１）土壤水分过多
原因：降雨、洪涝灾害、渍害、不合理灌溉 （２）农田水分不足
原因: 降雨不足(主要原因)； 降雨径流损失(水土保持较差)； 土壤保水性能差(有机质少) 过度蒸发(气象、地下水、土壤结构等
因素，原因和防治方法)
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三、不良农田水分状况
２.几种有关不良农田水分状况形成的灾害 干旱：
农田水分不足(或其他原因引起作物水分失调 )。 干旱是我国北方农业的主要灾害。 涝灾：
旱田积水或水田淹水过深，导致农业减产。 渍害：
地下水位过高或土壤上层滞水，土壤潮湿， 影响作物生长发育和产量。渍涝灾害是南方农业生 产的主要灾害。 应对措施： 灌溉、排水、控制地下水位
一般常将田间持水量作为重力水和毛管水以及 有效水分和过剩水分的分界线。
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二、地区农田水分状况
旱作地区
根系是作物的吸收器官，毛管水是作物水分的 最主要来源。各种形态的水分转化成土壤水才能被 作物根系所吸收。
重力水和凋萎系数以下的水分无法利用。
地面积水和地下水位过高会引起渍、涝灾害。 地下水位必须在根系吸水层以下才能保持良好的通 气和热状况。因此，对三种形式的水的要求： 地面水——通常不允许地表积水，以免造成涝灾 地下水——一般不允许上升至根系吸水层以内，
•相对含水率
–以土壤实际含水率占田间持水率的百分数表示
•水层厚度
–将某一土层所含的水量折算成水层厚度，以mm计。
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土壤含水量测量方法
( 1 ) 称重法(Gravimetric)：在 105℃的烘箱内将土样烘6 －8小时至恒重 ( 2 ) 张力计法(Tensiometer)：当陶土头插入被测土壤， 管内自由水通过多孔陶土壁与土壤水接触，达到水势平衡时 ，张力计数值就是土壤水的吸力值，根据土壤含水率与基质 势之间的关系（土壤水特征曲线）确定土壤含水率 ( 3 ) 电阻法(Electrical resistance)：多孔介质的导电 能力是同它的含水量以及介电常数有关 ( 4 ) 中子法(Neutron scattering)：用中子仪测定土壤含 水率 ( 5 )γ-射线法(Gamma-ray attenuation) ( 6 ) 驻波比法(Standing wave ratio) ( 7 ) 光学测量法(Optical)
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学习回顾
•重要概念
–吸湿系数
–凋萎系数
–田间持水量（率）
•基本知识点
–农田土壤水分的存在形式
–土壤含水率的表示方法有哪几种？它们之间的换算关系 怎样？
–土壤水的有效性
–凋萎系数和田间持水率各有什么用途？
•课外阅读
–SPAC
–土壤水分运动
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第二节 作物需水量
一、农田水分消耗的途径 二、作物的需水规律 三、作物需水量的计算
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两个重要名词
【凋萎系数（wilting coefficient，wilting point）】
植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率，也 称凋萎含水率或萎蔫点。一般低于吸湿系数1.5~2.0 倍时植物发生永久凋萎。 【田间持水量（field capacity）】
农田土壤某一深度内保持吸湿水、膜状水和 毛管悬着水的最大含水量。
以免形成渍害 土壤水——适宜的土壤含水率: 介于凋萎系数～田 间持水率，一般凋萎系数=0.6β田
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二、地区农田水分状况
旱作地区土壤水分状况小结： ①凋萎系数和田间持水量是农田作物根系层土壤的含水 量下限和上限。据此决定灌水时间和定额。 ②土壤含水量保持在某一适宜的范围内，才能使得作物 生长良好。 ③不同作物和不同生育阶段对土壤水分的要求不同。
注：表中第一个数字表示在高湿（最小相对湿度>70%）和弱风（风速< 5m·s-1）条 件下。第二个数字表示低湿（最低相对湿度<20%）和大风（风速>5 m·s-1）条件下
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三、作物需水量的计算
（三）不同生育阶段的需水量
根据作物需水特性，不同作物生长期的需水量 是不同的。可用模系数法估算。
需水模系数是作物某一生育阶段需水量占全 生育期需水量的百分比。
几种作物的需水临界期 作物 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
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三、作物需水量的计算
掌握作用需水量的意义：
•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。
12.40%
2.20%
10.70%
74.70% 农业耗水 工业耗水 生活耗水 生态与环境补水耗水
第一章 灌溉用水量 Water Use in Irrigation
学前思考
•为什么首先关注灌溉用水量？ •影响灌溉用水量的因素有哪些？ •什么时候应当进行灌溉？ •如何计算灌溉用水量多寡？
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本章内容
第一节 农田水分状况 第二节 作物需水量 第三节 作物灌溉制度 第四节 灌水率 第五节 灌溉用水量
6土壤水Leabharlann 1 土壤水分形态毛管水
毛管力作用下能保持在土壤细小孔隙中的水 按水份供给情况不同，分悬着毛管水和上升毛管水 悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称为田间持水率 。悬着毛管水是土壤储水的主要形式。
重力水
土壤中超过田间持水率的那部分水为重力水
旱地应避免深层渗漏，防止水的浪费和肥料的流失
水田保持适宜的深层渗漏是有益的，会增加根部氧分
式中:Ei--第i阶段作物田间需水量； Ki--第i阶段作物需水模系数。
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插秧水稻模需水系数表
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不同生育阶段需水量对比
基本公式：ET=kc× ET0 （水分供应充分） 式中:kc——作物系数。
作物 小麦 玉米 棉花 高粱 大豆 花生 向日葵 马铃薯
初期阶段 前期阶段 中期阶段 后期阶段 收获期 全生育期 0.3-0.4 0.7-0.8 1.05-1.20 0.65-0.75 0.20-0.25 0.80-0.90 0.3-0.5 0.7-0.85 1.05-1.20 0.8-0.95 0.55-0.6 0.75-0.90 0.4-0.5 0.7-0.8 1.05-1.25 0.8-0.9 0.65-0.70 0.80-0.90 0.3-0.4 0.7-0.75 1.0-1.15 0.75-0.8 0.5-0.55 0.75-0.85 0.3-0.4 0.7-0.8 1.0-1.15 0.7-0.8 0.4-0.5 0.75-0.9 0.4-0.5 0.7-0.8 0.95-1.10 0.75-0.85 0.55-0.60 0.75-0.80 0.3-0.4 0.7-0.8 1.05-1.2 0.7-0.8 0.35-0.45 0.75-0.85 0.3-0.5 0.7-0.8 1.05-1.2 0.85-0.95 0.70-0.75 0.75-0.90
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二、作物的需水规律
（二）作物需水特性 １、不同生长期：中间（生长旺期）多，两头（
幼苗、成熟期）少 ２、存在需水临界期
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作物需水临界期
【作物需水临界期（critical period of crop water requirements）】
作物全生育期中因需水得不到满足时最易影响 生长发育并导致最大减产的时期。
：为一种假想参考作物冠层的腾发速率，假想作物 的高度为0.12m，固定的叶面阻力为 70s/m，反射 率为0.23，非常类似于表面开阔、高度一致、生长 旺盛、完全遮盖地面而不缺水的绿色草地。
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计算ET0
ET0计算： a.改进彭曼（英国,1948）公式：
b.彭曼－蒙特斯公式：
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2、计算实际需水量ET
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二、作物的需水规律
（一）影响作物需水量的因素 气象条件 ——主要因素 气温、大气湿度、风速、日照时间、辐射强度 土壤条件 土壤含水量、土壤质地、地下水埋深等 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 农业技术措施 地面覆盖、桔杆覆盖、大棚等 灌溉排水措施 滴灌、水稻控灌
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第一节 农田水分状况
农田水分状况是指农田地面水、土壤水和地下 水的数量及其在时间上的变化。
农田水利措施的目的在于： 改变和控制农田水分状况 调节土壤中气、热和养分状况，改善田间小气候 使作物处于良好的生长条件下，达到提高产量和 品质的目的。