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18～24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灌水率计算表格作物灌水次序修正后灌溉定额（m3/hm2）种植面积百分比（%）灌水时间（月.日）灌水延续天数(d)灌水率（m3/s.100hm2）25%起止夏玉米16.186.2580.0184243027.127.1870.026537.278.380.023148.128.1870.0265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表4-1典型年各月降雨量单位：毫米保证率代表年一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年P=50%19961.57.920.79.744.6159.4171.59.535.1459.9P=75%20007.83.66.923.215.882.3150.751.318.03.1362.7表4-2降雨量有效利用系数表雨量（mm）＜55-3030-5050-100＞100利用率（%）080604025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。表4-3作物有效降雨量计算成果表播前雨量生长期雨量P=50%P=75%P=50%P=75%雨量(mm)亩水量(m3/亩)雨量(mm)亩水量(m3/亩)雨量(mm)亩水量(m3/亩)雨量(mm)亩水量(m3/亩)11.77.800258.3172.2214.2142.8（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+M2M1=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/m3βmax—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，mmP有效—作物生育期有效降雨量，mmE——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666.7Hγβ1，β1按最大持水率的60%计W2——收割前耕作层含水量，其值为666.7Hγβ2，β2按最大持水率的80%计计算成果见表,4-4表4-4灌区作物灌溉定额单位：方/亩P=50%P=75%播前生长期合计播前生长期合计46.7105.0151.754.5134.4188.9（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m3。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/21土式中：m—设计灌水定额，mmh---计划湿润层深度（mm），取0.6mβ—田间持水率，β=24%β1—土壤适宜含水量上限。取β1=0.9β2—土壤适宜含水量下限。取β2=0.6γ土—土壤干容重，γ土=1.42t/m3m=10h水土/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。表5-1灌区作物灌溉定额计算成果灌溉保证率灌溉定额（方/亩）灌水次数灌水定额（方/亩次）计算值拟定值播前生长期50%151.71503503375%188.919045035