1 第一節作物需水量 第二節作物灌溉制度 第三節灌溉用水量 第四節灌水率 第二章作物需水量和灌溉用水量 2 第一節作物需水量 一 作物需水量及影響因素 作物根系吸水 也稱植株蒸騰植株間水分蒸發 也稱棵間蒸發滲漏 深層滲漏 旱作物田間滲漏 水稻 農田水分消耗 3 植株蒸騰 作物將根系從土壤中吸收的水分 通過葉片的氣孔蒸散到大氣中的現象 棵間蒸發 植株間土壤或田面的水分蒸發 深層滲漏 旱地中由于降雨量或灌溉水量太多 使土壤水分超過了田間持水量 向根系吸水層以下土層滲漏的現象 蒸騰 蒸發 4 作物需水量 生長在大面積上的無病蟲害作物 土壤水分和肥力適宜時 在給定的生長環境中能取得高產潛力的條件下為滿足植株蒸騰 棵間蒸發 組成植株體所需要的水量 1 作物需水量 在實際中由于組成植株體的水分只占總需水量中很微小的一部分 一般小于1 而且這一小部分的影響因素較復雜 難于準確計算 故人們均將此部分忽略不計 即認為作物需水量就等于植株蒸騰量和棵間蒸發量之和 即所謂的 蒸發蒸騰量 作物需水量 植株蒸騰 株間蒸發 騰發量 5 作物耗水量 簡稱耗水量 就某一地區而言 指具體條件下作物獲得一定產量時實際所消耗的水量 需水量是一個理論值 又稱為潛在蒸散量 或潛在騰發量 而耗水量是一個實際值 又稱實際蒸散量 需水量與耗水量的單位一樣 常以m3畝 1或mm水層表示 2 田間耗水量 稻田耗水量 作物需水量 田間滲漏 旱地耗水量 作物需水量 6 3 作物需水量特點 作物在不同生長階段的需水規律為 隨著作物的生長和葉面積的增加 需水量值也不斷增大 在作物苗期 需水量值較小 當作物進入生長盛期 需水量增加很快 葉面積最大時 作物需水量出現高峰 到作物成熟期 需水量值又迅速下降 每種作物都有需水高峰期 需水高峰期一般處于作物生長旺盛階段 如冬小麥有兩個需水高峰期 第一個高峰在分蘗期 第二高峰在開花至乳熟期 大豆的需水高峰在開花結莢期 谷子的需水高峰為開花 乳熟期 玉米為抽雄 乳熟期 1 同一作物不同生育階段對水分要求不同 7 作物在不同生育時期對缺水的敏感程度不同 在作物整個生育期中通常把對缺水最敏感 缺水對產量影響最大的時期稱為作物需水臨界期或需水關鍵期 各種作物需水臨界期不完全相同 在作物需水臨界期缺水 會對產量產生很大影響 農作物產量影響最大的時期分別為 3 作物需水量特點 2 作物種類不同對水分要求不同 水稻 孕穗 開花棉花 開花 結鈴期小麥 拔節 灌漿期玉米 抽雄 乳熟期 8 3 作物需水量特點 3 地區自然條件不同作物需水量不同 土壤 土壤含水率 土壤質地 地下水埋深氣象 蒸發 降雨 4 農業技術措施不同 作物需水情況不同 免耕秸稈或薄膜覆蓋深翻深松 9 自然因素 氣象條件 土壤特征 作物性狀等人為因素 農田灌排措施 農業耕作措施等 1 氣象因素氣象因素是影響作物需水量的主要因素 它不僅影響蒸騰速率 也直接影響作物的生長發育 氣象因素對作物需水量的影響 往往是幾個因素同時作用 很難將各個因素的影響一一分開 當氣溫高 日照時數多 相對濕度小時 需水量會增加 4 影響作物需水量的因素 10 2 土壤特征土壤含水狀況 土壤質地 地下水埋深等 4 影響作物需水量的因素 3 作物因素不同種類的作物需水量有很大的差異 如就小麥 玉米 水稻而言 水稻 小麥 玉米 不同品種的作物需水量有很大差異 如耐旱品種需水量小 不同生育階段需水量不同 不同長勢的作物需水量不同 4 農業耕作措施灌水后適時耕耙保墑 中耕松土 將土壤表面形成一個疏松層 這樣就可以減少水分的消耗 5 農田灌溉排水措施 11 二 作物需水量計算 兩類計算方法 1 直接計算出作物需水量的方法 全生育階段 需水系數法 值法 水面蒸發 ET E0ET E0 bK值法 產量 ET KYET KYn c生育階段 模系數法ETi KiET 100 2 基于參照作物需水量計算實際作物需水量 ETc kcET0Kc 作物系數ET0 參考作物騰發量 計算以往常用FAO 1979 的修正Penman法 最新FAO 1998 Penman Monteith法 12 二 作物需水量計算 1 直接計算需水量的方法 1 值法 以水面蒸發為參數的需水量計算法水面蒸發量與作物需水量之間存在一定程度的相關關系 因此可用水面蒸發量這一參數來計算作物需水量 與ET同時段的水面蒸發量 某時段內的作物需水量 mm 13 二 作物需水量計算 1 直接計算需水量的方法 1 值法 需水系數或蒸發系數 為需水量與水面蒸發量的比值 由實測資料確定 一般水稻田的 0 9 1 3 旱作的 0 3 0 7 作物全生育期內各生長階段的 值是各不相同的 其最大值出現在作物生長旺期 而發芽出苗期則最小 所以在分階段計算作物需水量時 各階段應分別選取不同的 值 一般水稻用 值法比旱作物用此法好 14 2 K值法 以產量為參數的需水量計算法 1 直接計算需水量的方法 作物產量反映了水 土 肥 熱 氣 光等因素的協調及農業措施的綜合作用 在一定條件下 作物需水量將隨產量的提高而增加 但是需水量的增加并不與產量成比例 單位產量的需水量隨產量的增加而逐漸減小 說明當作物產量達到一定水平后 要進一步提高產量就不能僅靠增加水量 而必須同時改善作物生長所必需的其它條件 產量Y 15 2 K值法 以產量為參數的需水量計算法 式中 K n c由實驗確定 此法簡便 只要確定計劃產量后便可算出需水量 同時 此法使需水量與產量相聯系 便于進行灌溉經濟分析 作物全生育期內總需水量 m3 畝 需水系數 作物單位面積產量 kg 畝 1 直接計算需水量的方法 對于旱作物 在土壤水分不足而影響高產的情況下 需水量隨產量的提高而增大 用此法推算較可靠 但對于土壤水分充足的旱田以及水稻田 需水量主要受氣象條件控制 產量與需水量關系不明確 用此法推算的誤差較大 16 3 階段作物需水量 實踐中的模比系數法 先確定全生育期作物需水量 估算出作物各生育階段的需水量 然后按照各生育階段需水規律 以一定比例進行分配 即 某一生育階段的作物需水量 模比系數 日需水量 作物每日所需水量 作物的日需水量和模比系數 是制定灌溉制度和合理用水的重要依據 1 直接計算需水量的方法 17 2 基于參照作物需水量計算實際作物需水量參照作物需水量ET0 指的是土壤水分充足 地面完全覆蓋 生長正常 高矮整齊的開闊 長 寬均在200m以上 綠草地 高3 15cm 的蒸發蒸騰量 參照作物需水量只受氣象條件的影響 目前采用的計算作物需水量方法 大致分為以下兩步 第一步 考慮氣象因素對作物需水量的影響 計算參照作物蒸發蒸騰量ET0 第二步 考慮土壤水分及作物條件的影響 對參照作物需水量進行調整或修正 從而計算出實際需水量ET 18 第一步 參照作物需水量ET0的計算 2 基于參照作物需水量計算實際作物需水量 計算參照作物需水量的方法有很多 最著名的 應用最廣泛的是Penman公式 19 第二步 實際作物需水量ET的計算 Kc 作物系數 與作物種類 品種 生育期 作物群體葉面積有關 實測結果表明 Kc在作物全生育期的變化規律是 前期和后期相對較小 生長盛期較大 實際作物的需水量與參考作物需水量兩者受氣象因素的影響具有同步性的 因此 此時作物需水量可由參照作物蒸發蒸騰量乘以作物系數得到 ET0的計算只考慮了氣象因素對需水量的影響 實際作物需水量ET還應考慮作物與土壤因素進行修正 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 第二節農作物的灌溉制度 灌溉制度 指特定作物在一定的氣候 土壤 供水等自然條件和一定的農業技術措施下 為了獲得高產或高效 所制訂的向農田灌水的方案 包括作物播種前 或水稻栽秧前 及全生育期內的灌水次數 每次灌水的灌水日期 灌水定額以及灌溉定額 灌水定額 指一次灌水單位面積上的灌水量 灌溉定額 指作物全生育期各次灌水定額之和 灌水定額及灌溉定額常以m3 hm2或mm表示 灌水次數 農作物在整個生育期中實施灌溉的次數 灌水時間以作物生育期或年 月 日表示 32 灌溉制度隨作物種類 品種和自然條件及農業技術措施的不同而變化 由于擬建灌區規劃設計或已建灌區管理工作的需要 灌溉制度一般都需在灌水季節前加以確定 帶有部分估算 預報 性質 因此 必須以作物需水規律和氣象條件 特別是降水 等作為主要依據 從當地具體條件出發 針對不同水文年份 擬定濕潤年 降雨量頻率為25 中等年 頻率為50 和中等干旱年 頻率為75 及特旱年 頻率為95 四種類型的灌溉制度 也就是說同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度 一般在灌溉工程規劃 設計中多采用中等干旱年的灌溉制度作為標準 33 灌溉制度是灌溉工程規劃設計的基礎 是已建成灌區編制和執行用水計劃 合理用水的重要依據 灌溉制度關系到灌區內作物產量 效益 和品質的提高 及灌區水土資源的充分利用和灌溉工程設施效益的發揮 34 一 充分灌溉條件下的灌溉制度 在灌區規劃 設計或管理中 常采用以下幾種方法來確定灌溉制度 1 根據群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度經過多年的實踐 摸索 各地群眾都積累了不少確定灌溉制度的經驗與方法 這些經驗是制定灌溉制度的重要依據 應成為制定灌溉制度最寶貴的資料 灌溉制度調查應根據設計要求的水文年份 仔細調查這些年份不同生育期的作物田間耗水強度 mm d 及灌水次數 灌水時間 灌水定額及灌溉定額 并由此確定這些年份的灌溉制度 1 制定灌溉制度的方法 35 一 充分灌溉條件下的灌溉制度 1 根據群眾豐產灌水經驗確定作物灌溉制度 我國北方地區幾種主要旱作物的灌溉制度 調查 1 制定灌溉制度的方法 36 一 充分灌溉條件下的灌溉制度 2 根據灌溉試驗資料制定灌溉制度長期以來 我國各地的灌溉試驗站已進行了多年灌溉試驗工作 積累了一大批相關的試驗觀測資料 這些資料為制定灌溉制度提供了重要的依據 1 制定灌溉制度的方法 37 一 充分灌溉條件下的灌溉制度 1 制定灌溉制度的方法 3 按水量平衡原理分析制定灌溉制度水量平衡法以作物各生育期內水層變化 水田 或土壤水分變化 旱田 為依據 從對作物充分供水的觀點出發 要求在作物各生育期內水層變化 水田 或計劃濕潤層內的土壤含水量維持在作物適宜水層深度或土壤含水量的上限和下限之間 降至下限時則應進行灌水 以保證作物充分供水 應用時要參考 結合前幾種方法的結果 這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善 38 2 水稻灌溉制度 39 2 水稻灌溉制度 水稻本田的灌溉制度 可分別針對泡田期及插秧以后的生育期進行設計 1 泡田期泡田期的灌溉用水量 泡田定額 可用下式確定 M1 0 667 h0 S1 e1t1 P1 式中M1 泡田期灌溉用水量 m3 畝 h0 插秧時田面所需的水層深度 mm S1 泡田期的滲漏量 即開始泡田到插秧期間的總滲漏量 mm t1 泡田期的日數 e1 t1時期 泡田期 內水田田面平均蒸發強度 mm d 可用水面蒸發強度代替 P1 t1時期內的降雨量 mm 40 通常 泡田定額按照土壤 地勢 地下水埋深等類似田塊的實測資料決定 一般h0 30 50cm條件下 泡田定額可采取以下數值 粘土 壤土 50 80m3 畝 中壤土 砂壤土 80 120m3 畝 輕砂壤土 100 160m3 畝 2 水稻灌溉制度 1 泡田期 41 2 水稻灌溉制度 2 生育期 水量平衡原理 水量平衡方程 h1 P m s c E h2式中h1 時段初田面水層深度 P 時段內降雨量 m 時段內的灌水量 s 時段內滲漏量c 時段內排水量 E 蒸發量 h2 時段末田面水層深度 式中各數值均以mm計 42 2 水稻灌溉制度 2 生育期 水量平衡原理 如圖所示 m為灌溉量 P為降雨 E為蒸發量 c為排水量 s為滲漏量 初始水層深為h1 對任一時段 h1 P m s c E h2m h2 s c E h1 P 43 如果時段初的農田水分處于適宜水層 水田 上限 hmax 經過一個時段的消耗 田面水層降到適宜水層的下限 hmin 這時如果沒有降雨 則需進行灌溉 灌水定額即為 m hmax hmin 當確定了各階段適宜水層hmax hmin以及各階段需水強度 即可采用圖解法推求水稻灌溉制度 3 圖解法推求作物灌溉制度 2 水稻灌溉制度 44 45 4 列表計算法擬定作物灌溉制度 列表法計算灌溉制度步驟 1 基本資料 生育期階段耗水強度 生育期降雨量 階段適宜水深 2 列表逐日計算 3 列出灌溉制度表 4 計算灌溉定額 例題 P35 2 水稻灌溉制度 46 經計算 可求得灌水次數為10次 灌溉定額為340mm 即227立方米 畝 若泡田定額為80立方米 畝 則總灌溉定額為M 227 80 307m3 畝 由計算表可得到灌水時間和每次灌水量 由此得到灌溉制度的全部四個要素 47 注意點 2 水稻灌溉制度 計算時間應從返青期前一天開始 剛播秧的幾天內水深允許低于hmin 防止漂秧 每次灌溉至少10mm以上 然后依次15 20 25 30mm等 需水臨界期充分灌溉 校核 48 例題1 用列表法制定水稻的灌溉制度 資料 1 某灌區擬種植雙季晚稻 設計年全生育期需水系數 1 4 水面蒸發量E 350 0mm 稻田日滲漏量為1 5mm d 2 灌水方法采用淺灌深蓄 各生育階段需水模系數 淹灌水層上下線及雨后允許最大深度見表1 1 3 設計年雙季晚稻生育期內降雨量見表1 2 4 泡田定額為120mm 泡田末期 7月31日 田面水層為30mm 分蘗期末要求曬田 參照書中例題 35頁 49 表2 1水稻各生育階段需水系數 適宜水層上下限及雨后允許最大蓄水深 50 表2 2設計年雙季晚稻生育期內的降雨量 51 3 旱作物的灌溉制度采用水量平衡制定旱作物的灌溉制度 以作物主要根系吸水層作為灌水的土壤計劃濕潤層 H 并要求該土層內的儲水量能保持在作物所要求的范圍內 M 52 任一時間t時的土壤計劃濕潤層內的儲水量 時段初的土壤計劃濕潤層內的儲水量 時段內保存在土壤計劃濕潤層內的有效降雨量 時段內的地下水補給量 時段內的灌溉水量 時段內的作物需水量 1 根據水量平衡原理制定旱作物灌溉制度 3 旱作物的灌溉制度 53 3 旱作物的灌溉制度 為了滿足作物正常生長的要求 土壤計劃濕潤層內的土壤含水量 或儲水量 必須經常保持在一定的范圍之內 即通常要求不小于最小允許含水量 min 或最小允許儲水量Wmin 和不大于最大允許含水量 max 或最大允許儲水量Wmax 當計劃濕潤層內的平均土壤含水量 或儲水量 降低到或接近于最小允許值 min或Wmin 時 即需進行灌溉 以補充土壤水分 維持作物的正常生長 1 根據水量平衡原理制定旱作物灌溉制度 54 3 旱作物的灌溉制度 1 根據水量平衡原理制定旱作物灌溉制度 例如某時段內沒有灌溉也沒有降雨 土壤計劃濕潤層也無變化 隨著時間的推移 土壤儲水量將降至下限 其水量平衡方程可寫為 55 3 旱作物的灌溉制度 1 根據水量平衡原理制定旱作物灌溉制度 判斷是否需要灌 時段末的灌水定額 m3 畝 則為 注意單位換算 確定灌水時間 確定灌水量 比較 0 W0 與 min Wmin 或 56 旱作物的灌溉定額 土壤計劃濕潤層內允許最大儲水量 土壤計劃濕潤層內允許最小儲水量 土壤計劃濕潤層深度 計劃濕潤層內土壤孔隙率 占土壤體積的 允許的土壤最小含水率 占土壤空隙體積的 允許的土壤最大含水率 占土壤空隙體積的 計劃濕潤層內土壤干容重 57 計劃濕潤層深度 H a 土壤計劃濕潤層深度 實施灌水時計劃調節 控制土壤水分狀況的土層深度 一般可取為作物的主要根系活動層 計劃濕潤層深度與作物種類 品種 生育階段 土壤性質以及地下水埋深等因素有關 對某一特定作物其深度隨作物的生長而增加 需根據當地實際情況確定 3 旱作物的灌溉制度 2 旱作物灌溉制度的基本資料 58 2 旱作物灌溉制度的基本資料 冬小麥 棉花 玉米各生育期較典型的計劃濕潤層深度 3 旱作物的灌溉制度 59 允許最大 最小含水率 max min max fc min wp b 2 旱作物灌溉制度的基本資料 冬小麥 棉花和玉米各生育階段要求的土壤適宜含水量 土壤適宜含水量介于 max與 min之間 隨作物品種及其生育階段 土壤性質等因素而變化 3 旱作物的灌溉制度 60 降雨入滲量P0 c 降雨入滲系數P 5 05 P 50 0 8 1 0P 50 0 7 0 8 2 旱作物灌溉制度的基本資料 有效降水 能被田間作物有效利用的當地降水 一般認為小于2mm 亦有認為小于5mm 的降水對作物無實際意義 為無效降水 降水過大將產生徑流和深層滲漏 此兩者也為無效降水 因此 有效降水量一般采用如下公式計算 3 旱作物的灌溉制度 61 地下水補給量K d 2 旱作物灌溉制度的基本資料 地下水補給量 地下水借毛細管作用上升至作物根系活動層內而被作物利用的水量 其大小與地下水埋藏深度 土壤性質 作物種類 作物需水強度 氣象條件 根系層土壤含水量等有關 地下水位越接近根系活動層 毛管作用越強 地下水補給量也越多 一般要通過田間試驗來確定地下水對農田的補給強度 地下水 或下部土層 對根系層的補給可在實測兩層間土壤含水量 或基質勢 變化趨勢的基礎上 通過計算土壤水分通量獲得 通常取作物需水量的15 20 3 旱作物的灌溉制度 62 計劃濕潤層增加而增加的水量WT e 2 旱作物灌溉制度的基本資料 作物生育期內計劃濕潤層的深度是不斷變化的 若計算時段內計劃濕潤層深度無變化 則WT項可設定為零 若時段內計劃濕潤層變化較大 由于計劃濕潤層的增加 將增加部分有效水量 此時 WT可近似按下式計算 3 旱作物的灌溉制度 63 播前灌水的目的在于保證作物種子發芽和出苗所必須的土壤含水量或儲水于土壤中以供作物生育后期之用 播前灌水往往只進行一次 一般可按下式計算 3 旱作物播前灌水定額 M1 的確定 3 旱作物的灌溉制度 64 以棉花灌溉制度為例 在采用水量平衡圖解分析法擬定灌溉制度時 其步驟為 1 根據各旬的計劃濕潤層深度H和作物所要求的計劃濕潤層內土壤含水量的上限和下限 求出H土層內允許儲水量上限Wmax及下限Wmin 繪于圖上 2 繪制作物田間需水量 ET 累積曲線 由于計劃濕潤層加大而獲得的水量 WT 累積曲線 地下水補給量 K 累積曲線以及凈耗水量 ET WT K 曲線 3 根據設計年雨量 求出滲入土壤的降雨量P0 逐時段繪于圖上 4 根據水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度 3 旱作物的灌溉制度 65 66 4 根據水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度 3 旱作物的灌溉制度 4 自作物生長初期土壤計劃濕潤層儲水量W0 逐旬減去 ET WT K 值 即至A點引直線平行于 ET WT K 曲線 當遇有降雨時再加上降雨入滲量P0 即得計劃濕潤土層實際儲水量 W 曲線 5 當W曲線接近于Wmin時 即進行灌水 灌水時期除考慮水量盈虧的因素外 還應考慮作物各發育階段的生理要求 與灌水相關的農業技術措施以及灌水和耕作的勞動組織等 灌水定額的大小要適當 不應使灌水后土壤儲水量大于Wmax 也不宜給灌水技術的實施造成困難 灌水定額值也象降雨入滲量一樣加在W曲線上 67 4 根據水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制度 3 旱作物的灌溉制度 6 如此繼續進行 即可得到全生育期的各次灌水定額 灌水時間和灌水次數 7 生育期灌溉定額M2 m M為各次灌水定額 根據上述原理 也可列表計算 計算時段采用一旬或五天 計算也十分簡便 把播前灌水定額加上生育期灌溉定額 即得旱作物的總灌溉定額M 即 M M1 M2按水量平衡方法估算灌溉制度 如果作物耗水量和降雨量資料比較精確 其計算結果比較接近實際情況 對于比較大的灌區 由于自然地理條件差別較大 應分區制定灌溉制度 并與前面調查和試驗結果相互核對 以求比較切合實際 68 例題2 用列表法制定棉花的灌溉制度 資料 1 某灌區籽棉計劃產量2250kg 畝 根據相似地區試驗資料 需水系數K 2 32m3 kg 各生育階段的計劃濕潤層深度及需水模數如表2 1所示 2 設計年 P 75 各旬降雨量見表2 2 降雨有效利用系數 1 0 3 灌區土壤為粘壤土 0 80cm土層內土壤孔隙率n 45 7 田間持水率 田 24 允許最大和最小含水率分別為 田和0 6 田 4 3月下旬進行播前灌溉 灌水定額為900m3 hm2 4月中旬播種 播種時0 4m土層內的含水率為21 6 0 4m以下土層內的含水率為 田 5 地下水埋深3 4m 地下水補給量可忽略不計 69 棉花各生育階段計劃濕潤層深度及需水模系數表2 1 作物需水量 70 表2 1設計年 P 75 的旬降雨量 71 計算步驟 1 計算生育期內H深土壤含水量W0 中允許儲水量上限Wmax及下限Wmin 作物需水量ET 2 計算由于計劃濕潤層增加而增加的水量 WT 3 地下水補給量 K 4 凈耗水量 ET WT K 5 降雨入滲量 P0 6 實際土壤儲水量 Wt 7 Wmin Wt Wmax 求m值 72 非充分灌溉原理的理論基礎 傳統的灌溉理論 農田灌溉以某一定作物獲得單位面積的產量最高為工程設計的基本準則 即滿足農田充分灌溉 隨著工農業的發展 全社會對水資源的需要不斷增長 不得不從根本上探討水資源的最合理利用方式 著重提高水的有效利用率 即產生了非充分灌溉理論 二 非充分灌溉條件下的灌溉制度 73 非充分灌溉不以追求傳統的單產最高為目標 而是求得高效用水條件下的凈效益最大或費用目標最小 根據所應用的農田類型和條件不同 在實際中有許多提法 如 在水資源短缺的半干旱地區 為解決有限水量在作物生育期的最優分配問題 根據作物需水關鍵期進行有限次數或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或優化灌溉制度為追求農產品質量或區域持續發展所提出的調虧灌溉它們都是為了提高水分利用效率 達到節水增產 提高經濟效益的目的 二 非充分灌溉條件下的灌溉制度 74 非充分灌溉條件下的灌溉制度 75 1 非充分灌溉基本原理 如何使有限的水資源發揮最大的效益 供水量 效益 效益 不同的水量有不同的產量和相應的毛收益 在供水不超過作物正常生長所需水量的前提下 毛效益隨水量的增加而增加 成本 不同的水量有不同的成本 供水量越大 成本越高 在水資源有限的情況下 可控制單位面積供水量 使單方水產生的凈效益最大 充分灌溉時 盡管毛效益最大 但凈效益卻不一定最大 因此有時盡管水資源充分 為獲取最大的凈效益 也實行非充分灌溉 如何在時間上和空間上合理分配有限的水資源 其依據是作物水分生產函數 76 2 作物水分生產函數 作物水分生產函數 指農業生產水平基本一致的條件下 作物所消耗的水資源量與作物產量之間的函數關系 作物水分生產函數為灌溉系統的規劃設計或某地區進行節水灌溉制定優化配水計劃提供基本依據 作物水分生產函數的模式很多 主要有兩大類 一是作物產量與全生育期總蒸發蒸騰量的關系 二是作物產量與各生育階段蒸發蒸騰量的關系 77 R J Hanks 1974 全生育期模型 J DoorenbosandA H Kasam 1975 作物實際產量 作物最大產量 全生育期實際騰發量 全生育期潛在騰發量 78 M E Jensen 1968 階段缺水模型 Minhas 1974 作物實際產量 作物最大產量 第i階段的實際騰發量 第i階段的潛在騰發量 第i階段的缺水敏感指數 79 3 非充分灌溉制度 非充分灌溉制度 就是在有限灌溉水量條件下 為獲取最佳的產量目標 對作物灌水時間和灌水定額進行最優分配的灌溉制度 即解決好什么時候灌水 各次灌水如何分配有限水量的問題 在實踐上就是如何灌好 關鍵水 在理論上就是以水分 生產函數為依據 制定出優化灌溉制度 抓作物需水臨界值 減少灌水次數 抓適宜土壤含水率下線 減小灌水定額 80 3 非充分灌溉制度 優化灌溉制度的確定方法非充分灌溉條件下 作物的灌溉制度是對有限的可供水量在作物全生育期內進行灌水時間和灌水定額的最優分配 由于作物每一生育階段的灌水決策與時間有關 因此 這種最優化過程是與作物生育階段密切相關的多階段決策過程 常用的求解方法是動態規劃法 81 第三節灌溉用水量 在灌溉工程的