第三部分 作物灌溉制度

第三部分作物设计灌溉制度一、什么叫农作物的灌溉制度Whenandhowmuch•指作物播种前及全生育期内的灌水次数(1)、灌水日期(2)、灌水定额(3)、灌溉定额(4)。•灌水定额－一次灌水单位灌溉面积上的灌水量；•灌溉定额－各次灌水定额之和。灌水定额的单位m3/亩m3/公顷mm换算：1mm=0.667m3/亩1m3/亩＝1.5mm二、影响作物灌溉制度的因素•作物种类、品种•自然条件：水文年份（气象）、地形•农业技术措施，如种植方式（有土、无土栽培）、耕作措施等）•灌溉方式三、确定灌溉制度的方法•有以下三种方法：–总结群众丰产经验（生产实践法）–根据灌溉试验资料制定（灌溉试验法）–按水量平衡原理分析制定（理论分析法）。1.总结群众丰产经验•群众多年丰产实践经验是制定灌溉制度的重要依据。•根据不同干旱年份、不同生育期的调查资料分析制定2.根据灌溉试验资料制定•灌溉试验站•注意试验条件，不能盲目照搬3.按水量平衡原理分析制定(2)旱作物灌溉制度设计•包括：–播前–生育期旱作物生育期灌溉制度设计水量平衡分析W=Wt-W0H1H2WrM或：tWETKMPW＝rW－＋＋＋＋00ETWKMPWWrt－＋＋00上式单位：mm或m3/亩rW原理•为了满足农作物正常生长的需要，任何时段内土壤计划湿润层内的储水量必须经常保持在一定的范围内；–通常要求不小于允许的最小储水量Wmin和不大于允许的最大储水量Wmax。–如果由于作物耗水，计划湿润层内的储水量降低到或接近Wmin时，即需要灌溉。每次灌溉的水量或灌水定额mminmaxWWm)('min'maxHm(m))(''min''maxHm单位：H为米，含水量以占干土重计。(m)单位：H为米，含水量以占土体体积计。)(minmaxnHm(m)单位：H为米，含水量以占空隙体积计。)(667minmaxnHm(m3/亩))(667'min'maxHm(m3/亩)•由于1m=667m3/亩灌溉间隔或灌溉周期Wmin=W0-（ET+K）由于：ET＝etK=ktkeWWtmin0旱作物播前灌水定额目的•保证作物种子的发芽和出苗。•一般只灌水一次，灌水到允许最大含水率。•其灌溉定额与播前或灌溉前的土壤含水率有关，为：)(6670maxnHm)(667'0'maxHm0(m3/亩)(m3/亩)旱作物灌溉制度设计所需基本资料的收集土壤计划湿润层深度；作物允许的土壤含水率变化范围有效降雨地下水补给量土壤计划湿润层深度H•计划湿润层：–计划调节土壤水分状况的土层深度。–它是变化的，它随作物根系活动层深度、土壤、地下水埋深等而变。–作物生长初期：30－40cm–到作物生长末期：0.8-1.0m–需通过试验确定冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度冬小麦生育期幼苗期分蘖期拔节期抽穗期灌浆期计划湿润层深度0.3～0.4m0.4～0.5m0.5～0.6m0.6～0.8m0.8～1.0m棉花生育期幼苗期现蕾期开花结铃期吐絮期计划湿润层深度0.3～0.4m0.4～0.6m0.6～0.8m0.6～0.8m玉米生育期幼苗期拔节期孕穗期抽穗期灌浆期计划湿润层深度0.3～0.4m0.4～0.5m0.5～0.6m0.6～0.8m0.8m土壤计划湿润层深度土壤适宜含水率•随以下因素而变化–作物种类（耐旱作物和品种、水稻等）–生育期的需水特点（棉花、果树RDI）–土壤性质–含盐状况–需通过试验确定上限不产生深层渗漏满足作物对土壤空气含量的要求一般取为田间持水量下限作物生长不受抑制以占田间持水量的百分数计土壤适宜含水率•由于田间作物需水的持续性及农田灌水或降雨的间歇性，计划湿润层内的土壤含水量不可能经常维持在最适宜含水量水平，为了保证作物生长，应将土壤含水量控制在适宜的上限(θmax)与下限(θmin)之间。最适宜作物生长的含水量称为土壤适宜含水量。土壤适宜含水量介于θmax与θmin之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而变化。冬小麦生育期出苗期分蘖期越冬期返青-拔节期拔节期后土壤适宜含水量稍70%稍70%70%左右60～70%70～80%棉花生育期播种期苗期现蕾期开花结铃期成熟期土壤适宜含水量70%55～70%60～70%70～80%55～70%玉米生育期播种期苗期拔节孕穗期抽穗开花期灌浆成熟期土壤适宜含水量60～80%55～60%60～70%70～75%70%左右冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量土壤适宜含水率各种土壤的田间持水量水分常数重量比（%）体积比（%）质地名称容重t/m3凋萎系数田间持水量凋萎系数田间持水量紧砂土1.45~1.60-16~22-26~32砂壤土1.36~1.544~622~305~932~42轻壤土1.40~1.524~922~286~1230~36中壤土1.40~1.556~1022~288~1530~35重壤土1.38~1.546~1322~289~1832~42轻粘土1.35~1.441528~322040~45中粘土1.30~1.4512~1725~3517~2435~45重粘土1.32~1.4030~3540~50各种土壤的田间持水量有效降雨入渗量P0P0＝P－P地表径流－P渗P为设计降水量有效降雨入渗量P0•（1）设计降水量–对当地多年降水资料进行频率分析，按25%、50%、75%的降水保证率（指多年期间降水量能够得到充分满足的机率，与灌溉设计保证率类似）选定三个降水典型年，根据典型年中的降水量、降水分布情况，设计不同保证率条件下的降水量及其出现的时间。有效降雨入渗量P0•选择降水典型年的方法有三种：–a)按年降水的频率选择典型年。因降水量在年内分布不均，尤其是在灌溉季节内降水变差大的地区，雨情往往会不符合设计要求。–b)按作物生长时期降水量的频率选择典型年。如果灌区主要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果。有效降雨入渗量P0•（2）有效降水量的计算–有效降水指能被田间作物有效利用的当地降水。一般认为小于5mm的降水对作物无实际意义，为无效降水；降水过大将产生径流和深层渗漏，此两者也为无效降水。有效降雨入渗量P0P0＝aP–a为降雨入渗系数，其值与降水量、降水强度、降水延续时间、土壤性质、作物生长状况、地面坡度及覆盖情况以及计划湿润层深度等因素有关，应根据具体条件通过实验确定。P5mma=05mmP50mma=0.8-1.0P50mma=0.7-0.8地下水补给量K•借毛管力作用上升到作物根区被作物利用的水量•影响因素：地下水埋深、土壤性质、作物种类（根系）等有关•试验资料：–内蒙古：地下水埋深1.5-2.5米时，K＝40－80m3/亩–河南：安徽（下表）bHaeK安徽淮北，土壤为砂礓黑土由于计划湿润层增加而增加的水量Wr)(66712HHnWr'12)(667HHWr为(H2－H1)深度土层的平均含水率(m3/亩)(m3/亩)拟定旱作物灌溉制度的图解法第一步绘制框图中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层储水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量“单位”要统一第二步绘制H土层内允许储水量上下限Wmin和Wmaxmaxmaxminmin667667nHWnHW中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层持水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmax第三步绘制作物需水量累积曲线teET单位：M3/亩中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxET第四步绘制由于计划湿润层增加而获得的水量)(66712HHnm'12)(667HHmM3/亩中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxETWr第五步绘制地下水补给量K曲线M3/亩中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxETWrK第六步绘制净耗水量累积曲线ET－Wr－K补给耗用中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxETWrK第七步绘制有效降雨量P0累积曲线M3/亩中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxETWrKP0·第八步绘制计划湿润层实际储水量曲线W由W0逐旬减去(ET－Wr－K)，(作平行线)，遇到有降雨时，加上降雨量。当W接近于Wmin时，进行灌溉。中下下上下中上上中下中下上中上中下4月5月6月7月8月9月出苗幼苗结蕾结铃吐絮0200400需水量M3/亩计划湿润土层含水量M3/亩M3/亩渗入土层的降雨量WminWmaxETWrKP0m1m2m3m4生育期的总灌溉定额•统计生育期的灌水次数、各次的灌水定额和灌水时间•生育期的灌溉定额:mM2旱作物总灌溉定额M＝播前灌水定额M1＋生育期灌溉定额M2