第3章作物需水量与灌溉用水量

农田水利学

第三章 作物需水量和灌溉用水量

2015/9/9

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本章内容

作物需水量 作物灌溉制度 灌溉用水量 灌水率与灌溉流量过程线2015/9/9 2

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第一节 作物需水量

作物需水量是指在适宜的外界环境条件(包括土壤水分和养分的充 分供应)下，作物正常生长发育达到或接近该作物品种的最 高产量水平时所需要的水量。

对于旱作，作物需水量(常表示为ET)是作物整个生长期①植株蒸腾和②株间蒸发的总和。对于水田，则是①叶面

蒸腾与②棵间水面蒸发以及③田间深层渗漏量的总和。需水量是一个理论值，又称为潜在蒸散量(或潜在腾发量)。2015/9/9 3

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第一节 作物需水量 作物田间耗水量某一地区具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量称为作

物田间耗水量，简称耗水量。 耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量。

作物需水系数作物生产单位产量(如1 kg小麦)的需水量称为作物需水系数。常用单 位为mm/kg。

作物水分利用效率作物每消耗单位水量(mm或m)所能生产的产量，称为作物水分利用 效率。其单位通常为kg/mm。

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第一节 作物需水量 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% 以上是消耗于蒸腾，只有不足l%的水量是留在植物体内，成为植物体的 组成部分。

株间蒸发是指植株间裸露的土壤或田面的水分蒸发。 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量，向根系活动层以下的土层产生渗

漏的现象。深层渗漏一般是无益的，且会造成水分和养分 的流失。2015/9/9 5

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第一节 作物需水量株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， 株间蒸发因植株造成的地面覆盖率加大而减小，所以蒸腾与株间蒸发二者互

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

植株蒸腾和株间蒸发合称为腾发，两者消耗的水量合称为腾发量通常又把 腾发量称为作物需水量。腾发量的大小及其变化规律，主要决定于气象条件、作物特性、土壤性质 和农业技术措施等。而渗漏量的大小与土壤性质、水文地质条件等因素有关， 它和腾发量的性质完全不同。因此，一般都是将腾发量与渗漏量分别进行计 算。对水稻田来说，也有将稻田渗漏量计入需水量之内，通常则称之为“田 间耗水量

”,以使与需水量概念有所区别。2015/9/9 6

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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。作物需水量 计算方法试验法 测坑法 测筒法 田测法 估算法 直接法 (经验公式法) 间接法 (能量法)

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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。作物需水量 计算方法试验法测坑法 测筒法 田测法

估算法间接法 直接法 (能量法) (经验公式法)8

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作物需水量计算方法㈠试验法基于农田水量平衡方程： ETi= W0- Wt+WT+P0+K+M 通过试验测定该方程中除ET项各项的值，便可以得到任何测定 时段ΔT内的作物需水量ETi。 全生育期的作物需水量ET可由下式得到：

ET ETi

n

i

注意：不同水文年份，由于P0项的不同，M项的差异较大。由于各水文年 份气象因素的不同，ET的测定值也有一定的差异，但给定地区差异不大，但 不同地区之间的差异比较大。这也正是各地都建设自己的试验站的原因。2015/9/9 9

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作物需水量计算方法 ㈡计算法⑴直接计算法(经验公式法)思路：从影响作物需水量的诸多因素中，选择一个或几个主要因素(例如水 面蒸发、气温、湿度、日照、辐射等),根据试验观测资料分析这些主要因素 与作物需水量之间存在的数量相关关系，最后归纳成某种形式的经验公式。 世界范围内有很多学者在进行经验公式的研究，目前有几十个单因子和多 因子经验公式，常用的这类经验公式大致有以下两种： 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) 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估算作物需水量的大小。

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作物需水量计算方法(计算法)这种方法的计算公式为：

ET ET0

主要适用于水稻地区

式中： ET——某时段内的作物需水量，以水层深度mm计； ET0——与ET同时段的水面蒸发量，以水层深度mm计E0

一般采用80cm 口径

ET aET0 b

蒸发皿的蒸发值；a,b——经验常数； α ——需水系数，或称蒸发系数，为需水量与水面蒸发量之比值。 由于“α值法”只要水面蒸发量资料，易于获得且比较稳定，所以该法在我国水稻 地区曾被广泛采用。多年来的实践证明，用α值法时除了必须注意使水面蒸发皿的规 格、安设方式及观测场地规范化外，还必须注意非气象条件(如土壤、水文地质、农 业技术措施、水利措施等)对α值的影响，否则将会给资料整理工作带来困难，并使计 算成果产生较大误差。2015/9/9 11

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作物需水量计算方法(计算法)⑵以产量为参数的需水系数法(简称“K值法”)思路：由于作物产量是太阳能的累积与水、土、肥、热、气诸因素的协调 及农业措施的综合结果。因此，在一定的气象条件下和一定范围内，作物田 间需水量将随产量的提高而增加，所以可以考虑用作物的产量估算作物需水 量。 由图3-1还可看出，单位产量的需水量随 产量的增加而逐渐减小，说明当作物产量

达到一定水平后，要进一步提高产量就不能仅靠增加水量，而必须同时改善作物生 长所必需的其它条件。2015/9/9 12

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作物需水量计算方法(直接计算法)这种方法的计算公式为：ET KY

ET KY cn

主要适用于旱作地区

式中：ET——作物全生育期内总需水量，m3/亩； Y——作物单位面积产量，kg/亩； K——产量为指标的需水系数。 n、c——分别为经验指数和常数。 公式中的K、n及c值可通过试验确定。此法简便，只要确定计划产量后便 可算出需水量；同时，此法使需水量与产量相联系，便于进行灌溉经济分析。 但对于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量 与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。2015/9/9 13

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