灌排新技术常见100问题解答

灌溉排水新技术

百问百答

1、今后世界灌溉发展的趋势是什么？

据预测，全世界人口到本世纪中叶，将增加47%，而耕地只能增加4%，为满足未来对粮食的需求，主要靠提高单位面积产量，因此，发展灌溉仍将是今后发展农业的重要措施之一。今后世界灌溉发展的趋势是：

①灌溉方面仍将以地面灌溉为主，喷灌、微灌等现代灌溉将有较大的发展；

②为缓解水资源紧缺状况，提高灌溉水的利用系数，管道输水、渠道防渗、污水灌溉、雨水利用等可持续灌溉农业和科学的灌溉方法以及节水灌溉技术将日益发展；

③改进农田水土管理，提高自动控制技术；

④激光平地技术、红外线遥测、遥控等新技术将广泛地得到应用。 2、灌溉排水新技术的主要研究内容有哪些？

灌溉排水的基本任务是研究技术上先进、经济上合理的各种工程技术措施，调节和改变土壤水分状况和有关地区水情的变化规律、消除水旱灾害和高效利用水资源，促进农业生产稳定的发展。灌溉排水新技术主要研究以下一些基本内容。

⑴ 土壤水分、盐分的运移规律，探求作物生长与土壤水分状况、盐分状况之间的内在联系； ⑵ 作物水分生产函数及其变化规律；

⑶ 作物传统灌溉制度和非充分灌溉原理； ⑷ 现代节水灌溉技术的理论与设计方法；

⑸ 低洼易涝区治理和盐碱地改良的基本原理和工程技术措施； ⑹ 灌区水资源优化管理的基本原理和计算方法； ⑺ 灌溉管理理论、配水原理和计算方法；

⑻ 灌区现代化管理理论及计算机在灌排管理现代化中的应用。

第1章 水分与作物

3、水对作物的生理作用主要表现在哪些方面？

水是原生质的主要成分。细胞作为植物的结构单位及功能单位，是由细胞壁和原生质体组成。原生质体外面是质膜，里面是无数颗粒状和膜状的内容物浸埋在衬质中。原生质含水量一般在80%以上才可以保持溶胶状态，以保证各种生理生化过程的进行。如果含水量减少，原生质由溶胶状态变成凝胶状态，细胞生命活动将大大减缓（例如休眠种子）。如果原生质失水过多，就会引起生物胶体的破坏，导致细胞的死亡。另外，细胞膜和蛋白质等生物大分子表面存在大量的亲水基团，吸引着大量的水分子形成一种水膜，正是由于这些水分子层的存在，维系着膜分子以及其它生物大分子的正常结构。

水对作物的生理作用，主要表现在以下5个方面：

⑴ 细胞原生质的重要成分：原生质是细胞的主体，很多生理过程都在原生质中进行。在正常情况下，原生质内含水量为80％以上。如果水分不足，原生质内的生理活动便会减弱，甚至停止。

⑵ 光合作用的重要原料：作物在生长发育过程中，能利用叶绿素吸收太阳的能量，同二氧化碳和水，制造出有机质，这就是光合作用。光合作用所产生的有机质主要是碳水化合物（糖、淀粉等）。在光合作用中，水是不可缺少的原料,水分不足，就会使光合作用受到抑制。

⑶ 一切生化反应的介质：例如CO2进入叶部后，只有溶于细胞液转成液相，才能参与光合作用。各种有机质的合成与分解也必须以水为介质，在水的参与下才能进行。

⑷ 溶解和输送养分：作物所需的矿质养分必须溶解于水中才能被利用；各种有机质也只有溶于水才能输送至植物的各个部位。

⑸ 保持作物体处于一定形态：作物体内水分充足时，细胞常保持数个大气压的膨压以维持细胞及作物的形态，使正常的生长、生理活动得以进行。例如，使叶片展开，以接受阳光和交换气体；使根尖具有刚性，能够伸入土壤，使花朵开放，便于授粉等。 4、水对作物的生态作用有哪些？

作物从种子发芽到新种子成熟的一生中，其生长发育状态与水有着十分密切的关系。大多数休眠种子必须吸收足够的水分才能恢复生命活动。种子萌发需要更多的水分使种皮软化，氧气透入，呼吸加强。同时水分能使种子内凝胶状态的原生质向溶胶状态转变，使生理活性增强，促进种子萌发。

土壤含水量的多少，直接影响根系的发育。当土壤含水量降低到田间持水量以下时，根系生长速度显著增快，根冠比率相应增大。在土壤较干的地方，根系往往较发达，主要的长度可比地上部分的高度大几倍甚至十几倍，并且根系扩展的范围广，以吸收更大范围的土壤水分。水稻在长期淹水、氧气缺乏的土壤中，一般多长出生命力弱的黄根，甚至出现很多黑根，而在水、气较协调的稻田中，则能长出一些生命力强的白根。

土壤水分状况也明显地影响作物茎叶的生长。当土壤水分缺乏时，茎叶生长缓慢，水分过多时往往使作物茎秆细长柔弱，后期容易倒伏。

水分对作物生长有一个最高、最适和最低的基点。低于最低点，作物生长停止，甚至枯死。高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根，植株生长困难甚至死亡。只有处于最适范围内，才能维持作物的水分平衡，保证作物生长发育良好。

土壤含水量对各种生理活动的影响是不一致的。大多数作物的生长最适含水量较高，蒸腾最适土壤含水量较低，而同化的最适含水量则更低。所以当土壤有效水分减少时，对生长的影响最大，其次是蒸腾，再次是同化。实验表明，在作物萎蔫前蒸腾量减少到正常的65％，同化减少到55％，而此时呼吸却增加62%，从而导致生长基本停止。

土壤含水量还影响作物的产品质量。作物氮素和蛋白质含量与土壤含水量有直接关系。以小麦为例，在生长期土壤含水量较小时，小麦的氮素和蛋白质含量都有所增加，说明在大陆性气候的少雨地区，有利于氮和蛋白质的形成和积累。

碳水化合物和土壤含水量的关系与蛋白质不同。土壤含水量减少时，淀粉含量相应减少，同时木质素和半纤维有所增加，纤维素不变，果胶质则减少。

脂肪含量与蛋白质的含量相反，土壤含水量增高时，脂肪含量和油的碘价（每一百克植物油因其所含不饱和脂肪酸的种类多寡不同所吸收碘的克数。碘价高则油质好。）都有增高的趋势。

纤维作物的纤维似乎也是在较干旱的环境下才比较发达。棉花和黄麻最适生长的土壤水分比纤维发育的最适水分要高。在土壤含水量较低的情况下，作物的导管发达。输导组织充实，纤维质量好。 5、如何衡量作物蒸腾作用的强弱？

衡量作物蒸腾强弱的表示方法有以下三种方法：

1

Ⅰ 蒸腾速率。是指作物在一定时间内单位叶面面积蒸腾的水量，一般用每小时每平方分米叶面蒸腾水量的克数表示。通常白天的叶面积蒸腾速率为0.5～2.5g/(h·dm2)；晚上在0.1g/(h·dm2)以下。

Ⅱ 蒸腾系数。作物制造1克干物质所需要的水分克数。大部分作物的蒸腾系数为100～500g/g。例如：小麦为257～774g/g；玉米为174～406g/g；水稻为211～300g/g。作物蒸腾系数越大,其利用水分的效率越低。

Ⅲ 蒸腾效率。作物每消耗1kg水所形式的干物质克数，大部分作物的蒸腾效率是2～10g/kg。蒸腾效率是蒸腾系数的倒数。 6、如何理解土壤－作物－大气连续体（SPAC）的水分运动？

水分经由土壤到达植物根系、进入根系、通过细胞传输，进入植物茎，由植物木质部到达叶片，再由叶气孔扩散到宁静空气层，最后参与大气的湍流交换。这样一个过程形成了一个统一的、动态的系统，即土壤―作物―大气连续体（ Soil-Plant-Atmosphere Continuum，简称SPAC ）。菲利普(Philip，1966 )提出了系统的、较完整的关于SPAC的概念：认为尽管介质不同，界面不一，但在物理上都是一个统一的连续体，水在该系统中的各种流动过程就像链环一样，互相衔接，而且完全可以应用统一的能量指标―“水势”来定量研究整个系统中各个环节能量水平的变化，并计算出水分通量。

现代农田水分循环与水分平衡的研究是以连续的、系统的、动态的观点和定量的方法为基础的。即把土壤、植物、大气作为一个物理上的连续体，研究田间水分的循环过程和规律，以及与农田能量平衡和转化间的关系，揭示田间水循环工程的各个方面，探讨以土壤水和作物关系为中心的农田水分调控机理。

在SPAC中，水分运动的驱动力是水势梯度，即从水势高处向水势低处流动，其流动速度和水势梯度成正比，与水流阻力成反比。 象电容器一样，水贮存在薄壁组织细胞中用于补充蒸腾丧失的水分。在叶片和茎的薄壁组织细胞中的水量很大，系统中任何部分单位水势变化所引起的细胞组织内含水量（W）的变化被定义为水容。但SPAC中的水流过程是十分复杂的，在实际流动过程中各点的流速是不相等的，即使在叶片也会因为部位不同而在叶尖、叶中和叶基部有不同的蒸腾速率，各个部分的含水量也不同而且随时间产生变化。

SPAC中的水流阻力包括土壤阻力、土根接触阻力、根系吸收阻力、茎内和枝条的木质部阻力、叶肉阻力和叶片气孔阻力以及空气边界层阻力。SPAC中主要的水流阻力发生在水分进入植物根系和离开植株叶片这两个部分。植物根系吸收阻力和叶气孔阻力是决定SPAC中液态水流与气态水扩散的控制因素。

7、如何让对土壤水进行分类？

根据作用力的类型和被作物利用的难易程度，常把土壤水中的液态水划分为以下几种类型： ⑴ 吸湿水与膜状水（束缚水）

由于土粒表面具有很大的吸附力，胶粒表面还有电场力和吸附离子的水合力，故当其与气态水和液态水接触时，即可在其表面吸持水分子而形成一定厚度的水膜。根据膜内水分子受力的强弱，又可分为吸湿水和膜状水。

⑵ 毛管水

当土壤孔隙小到足以产生液—气界面的凹形弯月面时，便会发生毛管现象。存在于毛细管中的水，称为毛管水。它能抗拒重力作用而不流失。毛管水所受的吸持力远小于植物根系的吸水力，因而可全部被吸收利用。同时，它的移动速度也快于膜状水。

按照根系分布土层中的毛管水与地下水的关系，可将毛管水分为两种：若地形部位较高，地下水埋藏较深，根系分布层中毛管水主要来自降水或灌溉，而与地下水毫无联系，这种毛管水称为毛管悬着水。如果地下水埋藏较浅，可借毛管作用上升至根区的水，称为毛管上升水。毛管悬着水的最大含量，称田间持水量，而毛管上升水的最大含量，则称为毛管持水量。

⑶ 重力水

超过田间持水量的水分由于不能为毛管力保持，在重力作用下，沿着土壤中大孔隙向下渗透至根区以下，这种水分叫做重力水。由于它在根系分布层停留时间很短，所以对植物的吸收利用并无多大意义。当土壤全部孔隙都为水分所充满时，土壤便处于水分饱和状态，这时土壤的含水量称为饱和含水量或全持水量。

8、何谓土壤水分的有效性？处于有效水上下限之间的水分是否具有同等的有效性？

土壤水分的有效性是指土壤水分是否能被作物利用及其被利用的难易程度。土壤水分有效性的高低，主要取决于它存在的形态、性质和数量，以及作物吸水力与土壤持水力之差。传统上认为凋萎系数是土壤中有效水的下限，田间持水量则是其上限，所以

土壤最大有效水贮量（%）= 田间持水量（%）－ 凋萎系数（%） 土壤有效水贮量（%）= 土壤自然含水量（%）－ 凋萎系数（%）

土壤最大有效水贮量，受质地、结构、容重和有机质含量等的影响。在有机质含量低的土壤中，决定因素是土壤质地。一般壤质土的有效含水量最多，砂质土含量最少。质地粘重，结构不良的粘质土，其田间持水量虽高，但因其凋萎系数亦高，故有效水的含量并不高。处于有效水上下限之间的水分有效性是不同的，被植物的利用有难易区别，愈靠近凋萎系数（有效水下限）的水，则愈难吸收，有效性越低；反之，愈靠近田间持水率（有效水上限）的水，则愈容易吸收，有效性越高。

9、土壤含水量有哪些表示方法？如何计算？

自然条件下土壤保持的水分数量，称为土壤含水量或土壤湿度，北方地区俗称“墒”，其表示方法有以下几种。

（1）重量百分率（W水重%，也称绝对含水量）：指土壤中含水的重量占绝对干土重的百分数。如从田间采回的湿土重用W1表示，在105～110℃烘干后的重量以W表示，那么

W水重%?W1?WW?100%

（2）容积百分率（W水容%） ：指土壤水的容积占土壤容积的百分数，它表明土壤水分在孔隙中充满的程度。在常温下水的密度约为1g/cm3，水的重量值与容量值相当，于是：

W水容%??W水W干土V水V土壤?100%?W水/1W干土/W?100?100%?W

?W水重%?W

2

土壤孔隙度减去水容%，便是土壤空气所占的容积百分数。

（3）相对含水量：在农田水量计算中，常用土壤自然含水量占田间持水量或全持水量的百分数来表示土壤水的相对含量。

旱地土壤的相对含水量水田土壤的相对含水量(%)?(%)?土壤含水量田间含水量土壤含水量全持水量?100%

?100%

（4）土壤水贮量 ：指一定厚度土层内水分的总贮量。为与气象资料比较，常用mm表示，即相当于一定面积和土层厚度内有多少mm厚的水层，其计算公式为：

水mm?面积?土层厚度（cm）?W水重%?W面积W水重100W水重?10?W?土层厚度（cm）??土层厚度（cm）??W10

（5）土壤水饱和度（%）： 指土壤水分体积占土壤孔隙容积的百分数，即

饱和度（%）?土壤水分体积土壤孔隙容积?100% 10、何谓土壤水分特征曲线？有何特点？

土壤水吸力或土水势（通常为基质势）是随土壤含水量而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线或土壤持水曲线。 随土壤含水率的降低，土壤基质势呈较大下降（土壤水吸力负值），这表明区间土壤水分对作物利用并非同等有效。土壤质地对水分特征曲线有明显的影响。同一含水率时，粘土的土壤水吸力最大，而砂土的土壤水吸力最小，壤土的介乎其间。土壤水分特征曲线还和土壤中水分变化的过程有关。对于同一土壤，即使在恒温条件下，由脱水过程和吸水过程测得的水分特征曲线也是不同的，这种现象称为滞后现象。在含水率相同的条件下，脱水过程的吸力较吸水过程的吸力大。土壤从部分湿润状态开始排水或从部分脱水状态重新湿润时，吸力与含水率的关系曲线沿着一些中间曲线变化，这些中间曲线称为扫描曲线。在土壤水吸力相同的情况下，粘土的含水率比砂土大得多，因此，作物从土壤中吸水的难易取决于土壤水吸力的大小，而不是土壤含水率的高低。

第2章 作物水分生产函数

11、什么是作物水分生产函数？如何确定自变量和因变量？

农业生产的本质就是如何充分利用上述三种资源，获得尽可能多的产出，以满足人类需要。一般情况下，生产资源投入数量不同，所能获得的产出数量也就不同。反映这种投入与产出之间技术经济的数量关系的函数称为生产函数。作物产量与水分因子之间的数学关系称为作物水分生产函数（Water production function）。

确定作物水分生产函数模型，首先要选定其因变量和自变量，才能写出具体表达式来。

因变量只有一个，即产量。按经济目标不同，产量可以是果实、根茎或整个地上部分（如牧草）。产量可以表示成绝对值，亦可取相对值如实际产量与最高产量的比值。

自变量应能反映作物水分状况，它可以用不同的物理量代替。例如蒸腾量显然是一种较理想的代替量。在一定气候、土壤、作物条件下，蒸腾量大时光合作用强，产量就高。为了方便，现有的作物水分生产函数模型多以腾发量或其相对值（如实际腾发量与最大腾发量之比）作为自变量。

水分作为生产函数的自变量一般用三种指标表示：灌水量（W），实际腾发（蒸发蒸腾）量（ETa），土壤含水量(?)。表示因变量产量的指标也有三种：单位面积产量(Y)，平均产量(K?Y/W)，边际产量(y?dY/dW)。边际产量指水量变动时引起的产量变动率，为水分生产函数的一阶导数，在经济学中称为增值或增量。从数学定义可知，边际产量是产量特征曲线上任一点的斜率。

12、按总量计算的作物水分生产函数是如何表达的？

在供水受限制的条件下，可以按全生育期内总供水量满足作物最大需水量（ETm）程度及其对最终产量的影响来确定作物水分生产函数。这种生产函数通常是以产量反应系数（Ky）解释相对产量的下降数（1?Ya/Ym）与全生育期相对腾发量差额总量［1?之间的关系，因此可简称为Ky法。具体表达式为

1－

ETaETm］

YaYm= KyETa??1?

ETm????实际腾发量（ETa）和最大腾发量（ETm）之比，表示缺水程度。缺水可能持续发生在全生育期内，也可以发生在某一个生育期。

一般说，作物整个生育期的缺水增多时，对苜蓿、花生、红花、甜菜等作物（第Ⅰ类）的减产比例较小（Ky<1），而对香蕉、玉米，甘蔗等作物（第Ⅳ类）的减产比例较大（Ky>1）。就各个生长期而言，缺水引起的减产在营养生长期和成熟期相对要少些，而在开花期和产品形成期则相对要多一些。

大部分作物的相对产量（Ya/Ym）与相对腾发量之间呈直线关系，该直线斜率即为Ky值。这种直线关系适用于缺水额（即

?1?ETa/ETm?）不超过0.5范围。Ky值是在适宜生长环境及高水平栽培技术下，通过实地试验来确定。

全生育期作物水分生产函数的数学模型还有其他形式，如二次抛物线形式，如有兴趣可参见其他相关书籍。 13、分阶段考虑的作物水分生产函数模型有何共同假定？常见模型有哪几种？有何特点？ 分阶段考虑的作物水分生产函数模型的共同假定是：

3

（1）各阶段缺水，即实际腾发量小于最大腾发量时，均对作物生长发育不利，最终形成的产量将会降低。 （2）全生育期由缺水造成的减产，是各个生育阶段缺水效应的综合结果。 按阶段缺水效应的综合方式不同，可将模型分为下列三种： ⑴ 加法模型

这种模型不考虑各阶段之间缺水对产量影响，同时认为各阶段的缺水效应可简单地叠加。例如，斯梯瓦尔特提出的模型

YaYmn式中：i为作物生育阶段的序号；n为全生育期阶段个数；?i为第i阶段敏感性参数；其余符号同前。

加法模型考虑了各阶段不同水平缺水对总产量的影响，使用也较简单。但是，它将各阶段缺水对产量的影响孤立起来并简单地叠加，显然不够合理，例如，当某一阶段严重缺水致使作物死亡时就不会获得任何产量，但由加法模型却可以计算出产量来。所以，通常加法模型适用于较湿润地区或天然降雨基本能满足作物对水分的最低要求的地区。在干旱地区是否适用，尚需根据当地情况分析评价或更多试验资料进行验证与改进。

⑵ 相乘函数模型

这种模型以乘法形式反映各阶段缺水效应之间的联系。这样，每一阶段的缺水不仅影响本阶段，还对以后的阶段产生影响。若其中某一阶段严重缺水，相对腾发量接近于零，则最后形成的产量亦接近于零。这一概念符合干旱、半干旱地区的籽实或块根为产量的作物情况。 在相乘模型中，詹森（Jensen）公式最为典型，它是用各阶段相对腾发量来计算相对产量，即

i?1?1???ETm?ETa??i??ETm??i

YaYmn??i?1?ETa??i?? ?ETm?i式中：?i表示作物对i阶段缺水的敏感性指标，?i愈大，表示该阶段缺水对产量的影响愈大，反之愈小，?i值由试验资料确定。

必须提出的是：詹森模型中的敏感性指标?i值，不仅随各种作物的不同生育阶段变化，而且也随地区、年份不同而变。所以既不能将某一地区的?值照搬到其它地区使用，也不能在同一地区的不同年份使用同一大小的?值，现有的作物水分生产函数模型都是在一定的土壤、气象，农业技术等条件下，找寻水与产量之间的关系，如果水以外的其它因素有变化，则敏感指标?值也随之变化。

⑶ 积和综合模型

它是由加法与乘法两类模型式综合而成，也可看成是加法模型的新发展。第12届国际灌排大会论文集第1卷（1984年）中，保加利亚学者提出用三项积和式建立产量增值与阶段供水的函数关系，即

?Y?Yai?k=

?i?1??M?M?1??oi?Moi???i????2n??M????M???oiai????2n??i

式中：k为生育阶段数；ΔYa为每一生育阶段充分供水（Moi）情况下，单位面积平均最大的增产量，kg/ha；ΔY为在非充分供水Mi情况下，单位面积上的增产量，kg/ha；Moi为第i生育阶段内需要的最大灌水量；Mi为第i生育阶段灌水定额的多年平均值；n为作物指数，变化于0.6～1.0之间，如玉米n=1.0苜蓿n=0.7；?i为总增产中，某一生育阶段平均灌溉增产的分摊比例，??i?1.0，资料不足时，可按阶段供水定额Ma的比例决定?i值。

该模型的优点是采用了灌溉定额来反映供水的充分程度，这比用腾发量容易做到，但是，公式过于复杂，而且未发现有更多的试验验证资料。

14、什么是灌溉制度？制定充分灌溉的灌溉制度方法有哪些？

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。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。灌水定额和灌溉定额常以m3 /亩或mm表示，它是灌区规划及管理的重要依据。

充分灌溉条件下的灌溉制度，是指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。常采用以下三种方法来确定灌溉制度。

⑴ 总结群众丰富灌水经验

多年来进行灌水的实践经验是制定灌溉制度的重要依据。灌溉制度调查应根据设计要求的干旱年份，调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料，可以分析确定这些年份的灌溉制度。

⑵ 根据灌溉试验资料制定灌溉制度

我国许多灌区设置了灌溉实验站，试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技术等。实验站积累的试验资料，是制定灌溉制度的主要依据。但是，在选用试验资料时，必须注意原试验的条件，不能一概照搬。

⑶ 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度

这种方法是根据水稻淹灌水层和旱作物计划湿润层内水量平衡的原理进行灌溉制度的制定。在实践中一定要参考群众丰富灌水经验和田间试验资料，即这三种方法结合起来所制定的灌溉制度才比较完善。

15、如何让确定泡田定额和旱作物播前定额？

对于水田，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为泡田期灌溉用水量，m3/亩；h0 为插秧时田面所需的水层深度，mm；S1为泡田期的渗漏量，即开始泡田到插秧期间的总渗漏量，mm；t1为泡田期的日数；e1为t1时期内水田田面平均蒸发强度，mm/d；P1为t1时期内的降雨量，mm。

通常，泡田定额按土壤、地势、地下水埋深和耕犁深度相类似田块上的实测资料确定，一般在h0=30～50㎜条件下，泡田定额大约等于以下数值：粘土和粘壤土为50～80m3/亩；中壤土和沙壤土为80～120 m3/亩（地下水埋深大于2m时）或80～130 m3/亩（地下水埋深小于2m时）。

4

对于旱作物播前灌水定额的确定：

播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算：

M1?667H(?max??0)n 或 M1?667H(?max???0?)??水3(m/亩）

式中：H为土壤计划湿润层深度（m），应根据播前灌水要求确定；n为相应于H土层内的土壤孔隙率，以占土壤体积百分数计；?max常

为田间持水率，以占孔隙的百分数计；?0为前H土层内的平均含水率，以占孔隙率的百分数计；??max、??0同?max、?0，但以占干土重的百分数计。

16、用水量平衡法确定旱作物灌溉制度时，参数如何确定？

拟定的灌溉制度是否正确，关键在于方程中各项数据如土壤计划湿润层深度、作物允许的土壤含水量变化范围以及有效降雨量等选用是否合理。

①土壤计划湿润层深度（H）

土壤计划湿润层深度系指在旱田进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度。它随作物根系活动层深度、土壤性质、地下水埋深等因素而变。在作物生长初期，根系虽然很浅，但为了维持土壤微生物活动，并为以后根系生长创造条件，需要在一定土层深度内有适当的含水量，一般采用30～40㎝；随着作物的成长和根系发育，需水量增多，计划湿润层也逐渐增加，至生长末期，由于作物根系停止发育，需水量减少，计划湿润层深度不宜继续加大，一般不超过0.8～1.0m。在地下水位较高的盐碱化地区，计划湿润层深度不宜大于0.6m。

②土壤最适宜含水率及允许的最大、最小含水率

土壤最适宜含水率(?适)随作物种类、生育阶段的需水特点、施肥情况和土壤性质（包括含盐状况）等因素而异，通过试验或调查总结群众经验确定。为了保证作物正常生长，土壤含水率应控制在允许最大和允许最小含水率之间变化。允许最大含水率（?max）以不致造成深层渗漏为原则，一般采用土壤田间持水率，见表2-10。作物允许最小含水率（?min）应大于凋萎系数。具体数值可根据试验确定。

在土壤盐碱化较严重的地区，往往由于土壤溶液浓度过高，而妨碍作物吸取正常生长所需的水分，因此还要依作物不同生育阶段允许的土壤溶液浓度作为控制条件来确定允许最小含水率（?min）。

③有效降雨量（P0）

有效降雨量是指作物生长期间，能被作物利用的降雨量。在生产实践中，常用降雨的有效利用系数来简化计算有效降雨量，称有效利用系数法。其计算公式为 P0=?P

式中：?为降雨入渗系数，其值与一次降雨量、降雨强度、降雨延续时间、土壤性质、地面覆盖及地形等因素有关。一般认为一次降雨量小于5mm时，?为0；当一次降雨量在5～50mm时，?约为l.0～0.8；当次降雨量大于50mm时，?约为0.7～0.8。

④地下水补给量（K）

地下水补给量指地下水借土壤毛细管作用上升至作物根系吸水层而被作物利用的水量，其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度、计划湿润土层含水量等有关。地下水利用量（K）应随灌区地下水动态和各阶段计划湿润层深度不同而变化。在设计灌溉制度时，必须根据当地或条件类似地区的试验、调查资料估算。

⑤由于计划湿润层增加而增加的水量（Wr）

在作物生育期内计划湿润层随着作物的生长而变化，由于计划湿润层增加，可利用一部分深层土壤的原有储水量，Wr可按下式计算：

Wr?667(H2?H1)n?或WT?667(H2?H1)??水??(m/亩）

3式中：H1为计划时段初计划湿润层深度，m；H2为计划时段末计划湿润层深度，m；?为（H2-H1）深度的土层中的平均含水率，以占孔隙率的百分数计，一般???田；n为土壤空隙率，以占土体积的百分数计；??同?，但以占干土重的百分数计；γ、γ水分别为土壤干容重和水的容重，t／m3。

当确定了以上各项设计依据后，即可分别计算旱作物的播前灌水定额和生育期的灌溉制度。

17、如何用图解法拟定旱作物的灌溉制度？

在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤如下： ①根据各旬的计划湿润层深度H和作物所要求的计划湿润层内土壤含水率的上限?max和下限?min，求出H土层内允许储水量上限Wmax及下限Wmin，绘于图上（Wmax?667nH?max，Wmin?667nH?min）；

②绘制作物田间需水量（ET）累积曲线，由于计划湿润层加大而获得的水量（Wr）累积曲线、地下水补给量（K）累积曲线以及净耗水量（ET?Wr?K）累积曲线；

③根据设计年雨量，求出渗入土壤的有效降雨量P0，逐时段绘于图上；

④自作物生长初期土壤计划湿润层储水量W0逐旬减去（ET?Wr?K）值，即自A点引直线平行于（ET?Wr?K）曲线，当遇有降雨时再加上有效降雨量P0，即得计划湿润土层实际储水量（W）曲线。

⑤当W曲线接近于Wmin时，即进行灌水。灌水时期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。灌水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于Wmax，也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也象有效降雨量一样加在W曲线上。

⑥如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水日期和灌水次数。

⑦生育期灌溉定额M2=

?mi，mi为各次灌水定额。

播前灌水定额加上生育期灌溉定额，即可得到旱作物的总灌溉定额M。 18、实践中如何实施非充分灌溉制度？

我国在非充分灌溉实践中，对旱作物有的是采用减少灌水次数的方法，即减少对作物生长影响不大的灌水，保证关键时期的灌水；也

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