作物需水量
作物需水量的计算方法与分析
作物需水量的计算方法与分析作物需水量是指作物在生长季节内所需的水分量，是作物生长发育及丰产的基本要求之一、准确计算作物需水量对于合理设计灌溉系统、使用水资源和提高农业生产具有重要意义。
本文将介绍一些常用的作物需水量计算方法和分析。
一、潜在蒸散量法潜在蒸散量是指在一定环境条件下，没有水分限制情况下，作物蒸散所需要的水分量。
潜在蒸散量法是计算作物需水量常用的方法之一，具体计算公式如下：潜在蒸散量可根据气象数据或设备测得数据计算得出，作物系数是根据作物特性、生长期和土壤属性等因素确定的。
二、重要发育期系数法重要发育期系数法是指根据作物的不同生长阶段和对水分需求的不同特点，将生育期划分为不同的发育期，并给予相应的系数。
具体计算公式如下：该方法相对于潜在蒸散量法更加精细，可以更好地反映不同生长期对水分的需求。
三、土壤水分平衡法土壤水分平衡法是根据土壤水平衡的原理来计算作物需水量，考虑了土壤水分的补充和蒸发散发等因素。
具体计算公式如下：其中，补给量可以通过降雨量和灌溉量来提供；蒸发散发量可以通过气象数据和土壤水分特征来计算；土壤水分储存量是指土壤中有效水分的量。
以上是一些常用的作物需水量计算方法，根据具体情况和数据的可得性，可以选择适合的计算方法。
在实际分析作物需水量时，还需要考虑以下几个因素：1.作物品种：不同作物的生长发育及水分需求有所不同，需要根据作物品种确定适合的作物系数。
2.生长期：不同生长期作物对水分的需求也有区别，特别是在重要发育期需求较大，需注意精确计算和合理供水。
3.气候条件：气候条件对作物需水量有重要影响，较为干燥炎热的气候条件下，作物需水量相对较大。
4.土壤性质：土壤的水分保持能力和渗透性等特性会影响作物需水量的计算结果，对土壤进行适当的水分保持和改良十分重要。
作物需水量
作物种类
作物名 称
生育阶 段
测定年 份
平均日需水量 （mm）
需水量 平均值
最大日需水量 （mm）
需水量 平均值
玉米 抽雄期 1982
4.4
8.1
C4作物
5.1
8.3
谷子 灌浆期 1965
5.7
8.5
小麦 灌浆期 1982 10.7
14.9
C3作物
大豆 开花期 1964 11.2 11.2 14.6 17.4
• Ｅ＝ＫＹ 式中 • Ｅ—需水量，m3/亩； • Ｋ—需水系数（ｍ3/Kg)，由试验资料确定； • Ｙ—作物产量（ｋｇ/亩） • E=KY n + C • n-经验指数； Ｃ-经验常数； K-需水系数 • K值法适用于旱作。
基于参考作物蒸发蒸腾量计 算实际作物需水量的方法
• 1.布莱尼-克雷多公式 • 2.水汽扩散法公式 • 3.能量平衡法 • 4.彭曼综合法公式 • 5.彭曼-蒙蒂斯公式
棉花 结铃期 1983 11.7
22.6
2.2气象因素
年份
降水量
零度以上积温 （℃）
相对湿度 （%）
日照时数
土壤水分 （）
蒸发量 （mm）
需水量 （mm）
1973~197 4
102.8
2183.5
58.6
1634.6 17.2~25.7 1069.1 392.71
1974~197 5
179.4
2148.7
•3.深层渗漏：深层渗漏是指灌溉水或降下渗到不能为
作物利用的深层土壤的过程。一般指旱田。
•4.田间渗漏：一般指水稻田，适量渗漏量可以改善稻
田通气状况，氧化还原反应，促进作物产量。
第二章 作物需水量和灌溉用水量
灌溉制度是灌溉工程规划设计的基础，是已建成 灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。
灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益）和品质 的提高，及灌区水土资源的充分利用和灌溉工程设 施效益的发挥。
一、充分灌溉条件下的灌溉制度
1、制定灌溉制度的方法 在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法来 确定灌溉制度。 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度 经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少 确定灌溉制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制 度的重要依据，应成为制定灌溉制度最宝贵的资料。 灌溉制度调查应根据设计要求的水文年份，仔细调查 这些年份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、灌水定额及灌溉定额，并由此确 定这些年份的灌溉制度。
2、田间耗水量
作物耗水量，简称耗水量：就某一地区而言，指 具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。
需水量是一个理论值，又称为潜在蒸散量（或潜在 腾发量），而耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量。 需水量与耗水量的单位一样，常以 m3 亩-1 或 mm 水 层表示。 旱地耗水量 = 作物需水量 稻田耗水量 = 作物需水量 + 田间渗漏
人为因素：农田灌排措施、农业耕作措施等
（1）气象因素
气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅 影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。
气象因素对作物需水量的影响，往往是几个因素
同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。 当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量 会增加。
4、影响作物需水量的因素：
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内水层变化（水田） 或土壤水分变化（旱田）为依据，从对作物充分供 水的观点出发，要求在作物各生育期内水层变化 （水田）或计划湿润层内的土壤含水量维持在作物 适宜水层深度或土壤含水量的上限和下限之间，降 至下限时则应进行灌水，以保证作物充分供水。 应用时要参考、结合前几种方法的结果，这样 才能使得所制定的灌溉制度更为合理与完善。
农田水利学—作物需水量与灌溉用水量
第二章作物需水量与灌溉用水量§1 作物需水量一、作物田间水分的消耗(三种途径：叶面蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏)叶面蒸腾：作物植株内水分通过叶面气孔散发到大气中的现象；棵间蒸发：植株间土壤或水面（水稻田）的水分蒸发；深层渗漏：土壤水分超过了田间持水率而向根系以下土层产生渗漏的现象。
解释：棵间蒸发能增加地面附近空气的湿度，对作物生长环境有利，但大部分是无益的消耗，因此在缺水地区或干旱季节应尽量采取措施，减少棵间蒸发（如滴灌<局部灌溉>、水田不建立水层）和地面覆盖等措施。
深层渗漏对旱田是无益的，会浪费水源，流失养分，地下水含盐较多的地区，易形成次生盐碱化。
但对水稻来说，适当的深层渗漏是有益的，可增加根部氧分，消除有毒物质，促进根系生长，常熟、沙河、涟水等灌溉试验站结果都表明：有渗漏的水稻产量比无渗漏的水稻产量高3.9% ～26.5%。
叶面蒸滕量＋棵间蒸发量＝腾发量＝作物田间需水量水田：田间需水量＋渗漏量＝田间耗水量由于水田不同土壤渗漏量大小差别很大，为了使不同土质田块水稻需水具有可比性，因此水稻的田间需水量不包括渗漏量，如计入渗漏量，则称为田间耗水量。
二、作物需水规律（一）影响作物需水量的因素1、气象条件主要因素，气温高、日照时间长、空气湿度低、风速大、气压低等使需水量增加；2、土壤条件含水量大，砂性大，则需水量大（棵间蒸发大）3、作物条件水稻需水量较大，麦类、棉花需水量中等，高粱、薯类需水量较少；4、农业技术措施地面覆盖、采用滴灌、水稻控灌等能减少作物需水量。
（二）作物需水特性1、中间多，两头少；开花结实期需水量最大2、存在需水临界期需水临界期：在作物全生育期中，对缺水最敏感，影响产量最大的时期。
几种作物的需水临界期：水稻孕穗至开花期棉花开花至幼铃形成期小麦拨节至灌浆期了解作物需水临界期的意义：1、合理安排作物布局，使用水不至过分集中；2、在干旱情况下，优先灌溉正处需水临界期的作物。
作物需水量和灌溉制度讲解
作物需水量和灌溉制度讲解作物需水量是指水分需求与作物生长发育阶段、气候环境和土壤类型等因素相结合的结果。
农作物对水分有不同的需求，在其生命周期中分为不同的生长阶段，每个阶段对水分的需求量也不同。
在农业生产中，作物需水量的准确测定对农业灌溉具有重要意义。
1.土壤水分平衡法：通过测定作物生长期内土壤水分的变化，从而计算出作物需水量。
2.蒸散发法：通过测定作物蒸腾量和蒸发量，计算作物需水量。
3.植株生理法：通过测定作物的生理指标，如根系水势、叶片蒸腾速率等，计算出作物需水量。
4.气象数据法：根据气象数据和作物需水系数，计算出作物需水量。
作物需水量的测算结果，通常以作物耗水量（ETc）来表示。
作物耗水量包括作物蒸腾量和作物蒸发量两部分。
其中，作物蒸腾量是指作物根系经过气孔排出的水汽量，是作物所需的有效灌溉水量；作物蒸发量是指作物表面水分的排出量，主要受气温、相对湿度和风速等气象因素的影响。
灌溉制度是根据作物需水量的测算结果，制定的合理灌溉方案。
灌溉制度的主要目的是提高灌溉水的利用效率，减少水分的浪费。
其中，灌溉定额是灌溉制度的核心部分，指在一定的灌溉面积上，向作物供给的灌溉水量。
灌溉定额的制定应综合考虑作物需水量、土壤水分状况、水源供给能力等因素。
常用的灌溉制度有以下几种：1.定时定量灌溉制度：按照一定的时间和数量进行灌溉，如按照一周定时定量地进行灌溉。
2.枯水轮灌制度：根据土壤水分不足的程度，适时进行灌溉，以保证作物生长发育的需要。
3.土壤水分监测灌溉制度：通过监测土壤水分状况，根据不同的需水量进行灌溉，实现精确灌溉。
4.下垂管灌溉制度：采用下垂式输水管灌溉的方式，减少水分的蒸发和损失。
在具体实施灌溉制度时，还需要考虑水源供给能力、灌溉设施条件、作物的特性等因素，综合考虑灌溉的经济效益和环境保护的要求。
综上所述，作物需水量和灌溉制度是农业生产中重要的内容。
准确测定作物需水量，并制定合理的灌溉制度，可以提高灌溉效率，减少水资源的浪费，实现农业的可持续发展。
生物节水—农作物需水规律与需水量
第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
6．花生 花生适宜生长的土壤含水量一般在5000～7000m3／hm2，
花生种子吸水达自身的50%左右才能萌芽。土壤水分低于田间 持水量的40%，则幼苗出土缓慢，水分过多，易引起烂种。苗 期需水量占全生长期总需水量为16%～31%（北方普通型大花 生）或19%～20%（南方珍珠型小花生），水分过多可造成主 茎徒长，推迟开花结荚。营养生长前期缺水，对花生的生长影 响较小，豆荚开始形成（出现第一个果）到豆荚出全，这一阶 段包括开花、下针和果仁生长的大部分时间内，是花生需水的 关键期。
第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
1．小麦 冬小麦每公顷生产5250～7500 kg的需水量为3000～5250
m3。冬小麦需水量是由叶面蒸腾量与棵间土壤蒸发量组成。前 者为生理需水，而后者为生态需水。从节水角度讲，棵间蒸发 所占的比例越小越好，关键是如何提高栽培技术水平，降低棵 间蒸发量，以提高水的利用效率。据农田灌溉研究所测定，不 同产量水平棵间蒸发比例不同。667 m2产193.3 kg麦田棵间蒸 发量占总需水量的 32.8%；产365.7 kg占总需水量的21.27%； 产 463.7 kg占总需水量的19.3%。棵间蒸发量所占比例随着产 量水平的提高在逐渐降低。当产量水平达到 667 m2产400kg时， 棵间蒸发量所占比例基本上稳定在20%左右，如产量再增加棵 间蒸发量所占比例基本上不变。从全生育期来看，初期所占比 例在60%～90%，而后期逐渐降低，一般在10%以下。
第八章 生物节水
第一节 农作物需水规律与需水量
4．水稻 水稻田需水量包括叶面蒸腾、棵间蒸发和稻田渗漏量。水
稻的需水量随地区、品种和水文年份而异。水稻在返青、拔节、 抽穗到乳熟前期，对水分反应敏感，其中孕穗期和抽穗期是水 稻一生中需水的高峰期，是需水的关键期。因此，在水稻生长 的各个时期采用不同的灌溉技术或排水技术，以调动水稻自身 调节机能和适应能力，可以达到节水高产的目标。
作物需水规律-2
Rn Rns Rnl
Rns 1 a Rs
Rs (0.25 0.5n / N ) Ra
Rnl f T . f ed . f n / N
返回算例
ET0 CW .Rn 1 W . f u . ea ed
返回算例
ET0 CW .Rn 1 W . f u . ea ed
此式以能量转换为主,同时考虑到空气动力学等气象因素。
作物需水规律—需水量
ET0 CW .Rn 1 W . f u . ea ed
式中： ETo为参考作物蒸发蒸腾量(mm ／d)； C为补偿昼夜天气变化的修正系 数，与湿度、昼夜风速、到达 地面辐射量有关，可查表
W为与温度和海拔高度有关的权 重因子，可查表；
Ra
Rs=(0.25+0.5n/N)Ra
(mm/天)(查表1)
(mm/天)
16.4
9.43
Rns=(1-a)Rs
ed=11.7 f(T) f(ed) f(n/N) Rnl=f(T).f(ed).f(n/N) u昼/u夜=1 Rhmax=70% Rs=9.43 U夜=2.87m/s Rn=Rns - Rnl W w.Rn C ET0
ETC=KC* K *ET0
θ
20%
返回算例
上例中：
算例
资料：
某地，北纬39o20’，地面高程100m，
计算月份为5月，最高温度28oC，最低温度
12oC，平均温度20oC，最大相对湿度70%， 最小相对湿度30%，平均相对湿度50%，夜
晚风速u夜=2.9m/s，日间风速u昼=2.87m/s，
作物需水规律—需水量
3、作物需水量的确定 （1）影响因素分析 影响作物需水的因素很多，归纳 起来有自然和人为两大类。自 然因素包括气象、土壤、作物 几种，人为因素有灌排措施、 耕作措施等。 由于各种因素相互联系，错综复 杂，目前还难以从理论上进行 精确计算，但可以以一两种主 要因素建立模型计算。
作物需水量名词解释
作物需水量名词解释作物需水量是指农作物对水分的吸收、利用和散失的速度与所需的水分之间的关系，也称作作物吸水率或水分利用率。
表示土壤干湿状况的一个概念。
即以土层最大持水量或田间持水量为起点，随着土壤水分消耗，而逐渐减少的距离。
在这段距离内，根部所能得到的水分，一部分被土壤吸收，一部分随着蒸发失去，土壤实际所能提供给根部的水分称为土壤有效水分。
在正常情况下，土壤干湿程度决定于蒸发和植物根系对土壤的吸水过程。
蒸腾作用旺盛，土壤的水分常有剩余；但当蒸发旺盛超过根系吸水能力时，土壤中水分不足，产生干旱。
植物组织含水量：是指植物体或器官中原生质的水分，而非结晶水。
组织含水量随植物种类、器官部位、生理状况、环境条件及生育期的不同而有差异。
根茎叶含水量多，花果实含水量相对较少。
蒸腾系数：单位时间内植物蒸腾水量与土壤蒸发水量之比，以W/(m×k)表示。
适宜范围内的平均值。
小麦茎叶在过量的水分条件下通气组织的含水量为80%~90%，如果土壤缺水，可降低到40%~50%。
指某一土层的土壤湿润时能吸收和供给作物全生育期发育所需要的水分总量。
土壤水分状况是农业生产中十分重要的因子。
我国北方春小麦播种和夏玉米的播种多集中在5~6月份，雨水较多，若灌溉不及时，易发生干旱。
当土壤含水量少于田间持水量时，就会发生干旱。
农作物根系需要水分比叶片多。
作物对土壤水分的吸收、利用和散失是连续进行的，在一定时期内，作物吸收的水分不断地由根系运输至茎叶、根茎等部分，并通过蒸腾作用散失到大气中，作物对土壤水分的需要主要是随作物的生长而增加的，这个过程称为作物的需水规律，简称需水规律。
作物需水量与水分状况、天气状况、作物品种、土壤性质、土壤温度和土壤盐分含量等有密切的关系。
农田水分供应不足，直接影响作物生长，从而影响作物产量。
由于作物生长发育需要的水分是有限的，它们既要经常保持相对稳定的含量，又要受季节、气候、土壤等多种因素的影响，特别是水分亏缺会使作物大幅度减产，严重的还会引起植株枯萎死亡，影响人类健康。
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• 1.理论值 • 2.田间需水量以土壤
为主体，一部分靠降 雨补给，一部分靠灌 溉补给。一部分用于 腾发，组成植株体内 水分，一部分用于改 善田间土壤条件。
2.作物需水量的影响因素
• 2.1.作物因素 • （1）不同作物的需水量有很大的差异，如
就小麦、玉米和水稻而言，水稻的需水量最 大，其次是小麦，玉米的需水量最小。 • （2）每种作物都有需水高峰期，一般处于 作物生长旺盛阶段。如冬小麦有两个需水高 峰期，第一个高峰期在分蘖期，第二个高峰 期在开花至乳熟期；大豆的需水高峰期在开 花结荚期；谷子的需水高峰期为开花-乳熟 期；玉米为抽雄-乳熟期。
基于参考作物蒸发蒸腾量计 算实际作物需水量的方法
• 1.布莱尼-克雷多公式 • 2.水汽扩散法公式 • 3.能量平衡法 • 4.彭曼综合法公式 • 5.彭曼-蒙蒂斯公式
彭曼-蒙蒂斯公式
2.考虑土壤水分及作物条件的影 响，计算出实际作物需水量
• 单作物系数法：ET=KcETo
•
双作物系数法： ET=（Kcb+Ke）ETo
棉花
结铃期
1983
11.7温 （℃） 相对湿度 （%） 土壤水分 （） 蒸发量 （mm） 需水量 （mm）
年份
降水量
日照时数
1973~197 4
102.8
2183.5
58.6
1634.6
17.2~25.7
1069.1
392.71
1974~197 5
179.4
2148.7
作物需水量
2016
目录
• 1.作物需水量概念 • 2.作物需水量的影响因素 • 3.作物需水量的计算方法
1.1农田水分消耗
• 1.植株蒸腾：植物体内水分转变成水汽散发到体外的
过程。作物从根系吸收的水分99%以上用于蒸腾，只 有1%留在植物体内。 • 2.棵间蒸发：土壤水分从作物植株间土壤表面或田间 水面以水汽的形式向大气中散失的现象。 • 3.深层渗漏：深层渗漏是指灌溉水或降下渗到不能为 作物利用的深层土壤的过程。一般指旱田。 • 4.田间渗漏：一般指水稻田，适量渗漏量可以改善稻 田通气状况，氧化还原反应，促进作物产量。 • 5.地表径流和组成植株体的一部分
• ２、Ｋ值法（产量法） • 实践表明作物的产量与田间需水量之间存在一定的相关关系，在 • • • • • • •
一定范围内Ｅ随作物产量的提高而提高。因此可以用产量作为参 数来估计作物的田间需水量。 Ｅ＝ＫＹ 式中 Ｅ—需水量，m3/亩； Ｋ—需水系数（ｍ3/Kg)，由试验资料确定； Ｙ—作物产量（ｋｇ/亩） E=KY n + C n-经验指数； Ｃ-经验常数； K-需水系数 K值法适用于旱作。
1.2作物需水量定义
• 定义:生长在大面积上的无病虫害作物，土
壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境 中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸 腾和棵间蒸发，组成植株体所需的水量。
• 作物需水量=植株蒸腾量+棵间蒸发量
=蒸发蒸腾量=腾发量
作物需水量与耗水量 作物需水量 作物耗水量 • 1.实际值 • 2.实际条件下田间 所消耗的水量，等 于作物耗水量加上 创造良好农业生态 所必须的水量，如 水田泡田用水量。
平均日需水量 （mm） 作物种类 作物名 称 生育阶 段 测定年 份 需水量 平均值
最大日需水量 （mm） 需水量 平均值
玉米
C4作物 谷子
抽雄期
1982
4.4
5.1
8.1
8.3 8.5
灌浆期
1965
5.7
小麦
灌浆期
1982
10.7
14.9
C3作物
大豆
开花期
1964
11.2
11.2
14.6
17.4
3.作物需水量的计算
• 经验公式法确定作物田间需水量 • 1.α值法（蒸发皿法） • 用水面蒸发量作为参数来估计作物田间需水
量。 Ｅ＝αＥ0 或 Ｅ=aE0+b 式中：Ｅ—全生育期作物田间需水量 （mm） α--需水系数（或称蒸发系数），为 作物需水量与水面蒸发量之比值。 Ｅ0—与Ｅ 同时段的水面蒸发量（mm），Ｅ0—般采用 80cm口径蒸发皿的蒸发值；a、b为经验常数； α值法适用于水稻。 (旱作物的ET与E0相关不 显著)
66.8
1434.0
18.5~36.0
894.8
295.95
• 2.3土壤因素
影响作物需水量的土壤因素有土壤质地、 颜色、含水量、有机质含量和养分状况 等。 2.4 农业技术 农业技术农业栽培技术的高低直接影响 水量消耗的速度。
3.作物需水量的计算
• 一类是直接计算作物需水量（作物需
水量田间测定方法主要包括器测法， 田测法，坑测法） • 另一类是通过计算参照作物需水量来 计算实际作物需水量。
小麦，玉米生长期日耗 水量
• (3)作物任何时期缺水，都会对其生长发育
产生影响，作物在不同生育时期对缺水的敏 感程度不同。通常把作物整个生育期中对缺 水最敏感、缺水对产量影响最大的生育期称 为作物需水临界期或需水关键期。各种作物 需水临界期不完全相同，但大多数出现在从 营养生长向生殖生长的过渡阶段，例如小麦 在拔节抽穗期，棉花在开花结铃期，玉米在 抽雄至乳熟期，水稻为孕穗至扬花期等
谢 谢