作物需水量
作物需水量
• 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
作物需水量名词解释
作物需水量名词解释需水量是指植物对土壤中可溶性盐分浓度的反应，以植物地上部分对土壤可溶性盐分浓度的需要量表示。
生理需水量的简单表示方法为：作物单位面积产量对应于克/公顷土壤容重时所需的土壤水分量。
其中：单位面积产量=干物质产量/土壤面积单位土壤容重=(每公斤干物质对应的土壤容重-1)kg/cm3;或者：单位面积产量=产量/kg/hm2=(干物质产量/0.034-1)kg/hm2;两种表示方法都适用于同一栽培类型的作物；随着土壤肥力状况的改善，生理需水量将逐渐减少，这主要是因为土壤溶液浓度下降，影响根系的吸水和作物的蒸腾速率。
作物需水量的测定不能完全依靠天然降水，还必须加入人工灌溉来进行。
在农业生产上常采用仪器进行定期田间测定。
当作物生长发育到某一阶段，需要大量的水分而供给不足时，作物需水量就增加。
例如，当小麦拔节以后，从生理需水向生殖需水转变时，需水量最大。
若作物长期缺水，会使细胞伸长、衰老，造成各种病害的发生;此外，由于叶片光合效率低导致生长点死亡等现象也相继出现。
所有这些情形都严重阻碍了作物正常的生命活动过程并引起早熟、落花、落果及畸形果实等问题。
据观察统计得知，我国北方冬季温室番茄(樱桃蕃茄)与夏秋露地栽培的结果比较，前者需水量约多10%~20%;南方春延后番茄(9月播种)，则又高达30%左右;6月~ 8月份收获的西瓜， 7月初开始结瓜至8月底，平均亩产约2000kg，但施肥极少且基本无浇水条件，故只能维持微弱生长。
随着气候的变化，特别是雨热同期的局限日益扩展，旱涝灾害频繁，危机四伏。
因此保证粮食安全、蔬菜丰收已经越来越受到世界各国政府和广大群众的关注。
提高抗御自然风险能力，满足市场对绿色优质商品的需求迫切需要建立快捷准确检验技术体系。
针对目标区域内存在的主要矛盾，利用先进技术手段，解决制约科学研究深层次难题。
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玉米作物需水量
玉米作物的需水量与种植地的气候、土壤类型、品种等因素有关，一般来说，玉米作物的需水量约为每亩4000-6000立方米。
具体来说，玉米作物在生长过程中需要消耗大量的水分，主要用于以下几个方面：
1. 生长期间的蒸腾作用：玉米作物的叶片和穗部在生长期间需要进行蒸腾作用，消耗大量的水分。
2. 生长期间的光合作用：玉米作物在生长期间需要进行光合作用，这也需要消耗大量的水分。
3. 玉米籽粒的形成：玉米籽粒的形成需要消耗大量的水分，特别是在灌浆期间，需要增加灌溉量。
4. 玉米的产量：玉米的产量与灌溉量有关，灌溉量不足会影响玉米的生长和产量。
因此，为了保证玉米作物的正常生长和高产，需要合理地进行灌溉。
在灌溉时，应根据土壤类型、气候和作物生长阶段等因素，科学地确定灌溉量和灌溉频率，避免灌溉过多或过少，从而达到合理利用水资源的目的。
作物需水量和作物耗水量的差别
作物需水量和作物耗水量的差别
作物耗水量与作物需水量不同，是指作物在任何土壤水分条件下实际消耗的植株蒸腾、土壤蒸发与植物体含水量之和。
而后者指在特定的适宜条件下的作物耗水量。
作物的实际耗水量在干旱和低产条件下可能少于作物需水量，但在灌溉条件下大多超过作物需水量，其中一个重要的途径是根层以下的深层渗漏。
旱田的深层渗漏一般都是无益的，进入地下水流走而不能被作物利用，还造成养分的流失。
但土质粘重地下水位又高的水稻田需要有适度的深层渗漏，否则会造成氧气不足，产生硫化氢、氧化亚铁等有毒还原物质，影响水稻的生长发育。
适度渗漏可改善透气和消除有毒物质。
但渗漏过多则造成水分养分的损失。
田间无效耗水的另一种方式是地面径流。
降雨量过大，雨势过猛，或大水漫灌，地面又不平整时，最容易形成径流损失。
地面不平还造成高处浇不上水仍然干旱，低处积水成涝。
中国是一个水资源不足且时空分布极不均匀的国家，北方的水资源尤为紧缺。
但另一方面，在农田灌溉中水的浪费又很大，作物水分利用率远低于发达国家的水平，农业节水增产的潜力还很大。
除上述水分无效消耗外，作物需水量中的土壤蒸发对于作物的生理活动基本上是无效的，应尽可能减少，特别是在苗期。
即使是植物蒸腾，也有一部分是所谓“嗜好蒸腾量”，并非作物生长所必需，而是长期充分供水造成的，也是可以节约的。
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。
作物需水量计算方法
作物需水量计算方法嘿，咱今儿个就来唠唠作物需水量计算方法这档子事儿。
你想想啊，作物就跟咱人似的，得喝水才能长得好呀。
那怎么知道它们到底需要多少水呢？这可得好好琢磨琢磨。
咱先来说说直接测量法。
就好比咱直接去看看作物喝了多少水，这可是最直观的办法啦。
可以用一些专门的仪器设备，像什么蒸渗仪之类的，来精确地测量出作物到底消耗了多少水分。
这就好像咱每天记录自己喝了几杯水一样，清楚明白得很呢！还有一种叫经验公式法。
哎呀呀，这就有点像咱生活中的一些小窍门儿。
通过长期的观察和积累，总结出一些公式来估算作物需水量。
比如说根据作物的种类啦、生长阶段啦、气候条件啦等等因素，套进公式里就能算出个大概来。
就好像咱知道了自己的身高体重，能大概估摸出穿多大码的衣服一样。
再说说水量平衡法。
这就好比是一个大账本，把进来的水和出去的水都算得清清楚楚。
作物吸收的水，加上土壤蒸发掉的水，再加上其他一些损失的水，等于进来的水，比如降水、灌溉水这些。
这样一对比，不就知道作物大概需要多少水了嘛。
咱举个例子啊，种玉米的时候，要是不搞清楚它需要多少水，乱浇水或者浇少了水，那玉米能长得好吗？肯定不行呀！所以这计算方法可重要了呢。
那为啥要这么在意作物需水量的计算呢？这不是明摆着的嘛！水可是生命之源呀，作物没了合适的水，就跟咱人没饭吃一样，能有好气色吗？能茁壮成长吗？肯定不能呀！只有知道了它们需要多少水，咱才能更好地照顾它们，让它们结出又大又饱满的果实来。
而且呀，这计算方法还能帮咱节约用水呢！可别小瞧了这一点，水可不是取之不尽用之不竭的。
要是都乱浇水，浪费了多少水资源呀！通过准确计算，咱就能恰到好处地给作物供水，既不浪费水，又能让作物长得好好的。
总之呢，作物需水量计算方法可不是什么花架子，那是实实在在有用的东西。
咱种地的农民伯伯们可得好好掌握，这样才能种出好庄稼，有个好收成呀！这可不就是咱都希望看到的嘛！所以说呀，这作物需水量计算方法，咱可得重视起来，好好研究研究，让咱的土地变得更加肥沃，让咱们的生活因为这些丰收的果实而更加美好！。
作物需水量的计算方法及分析
曼法计算作物需水量"灌溉与排水工程设计规〔GB50288-99〕"附录中对曼法作了介绍，"规"推荐的是Penman-FAO方法，近年来Penman－Monteith方法得到重视，建议在计算时同时采用这两种方法，并作一比拟。
〔1〕计算参照作物需水量Penman-FAO方法计算参考作物需水量的根本公式如下：〔1〕式中，——标准大气压，＝1013.25hPa；——计算地点平均气压，hPa；——平均气温时饱和水汽压与温度相关曲线的斜率，hPa/℃；——湿度计常数，＝0.66hPa/℃；——太阳净辐射，以所能蒸发的水层深度计，mm/d；——枯燥力，mm/d。
可根据计算地点高程及气温从气象图表中查得，或按公式〔2〕直接计算数值：〔2〕式中，——计算地点海拔高程，m；——阶段平均气温，℃。
可按公式〔3〕或〔4〕，即气象学中的马格奴斯公式计算，即：〔3〕或〔4〕式中,饱和水汽压，hPa。
可按下式计算：〔5〕或〔6〕可按公式〔7〕计算：〔7〕式中，——大气顶层的太阳辐射，可由"喷灌工程设计手册"查得，mm/d；、——计算净辐射的经历系数，可由"喷灌工程设计手册"查得；——实际日照时数；——最大可能日照时数，可由"喷灌工程设计手册"查得；；——黑体辐射，mm/d；——斯蒂芬－博茨曼常数，可取2.01×10-9mm/℃4·d；——绝对温度，可取273＋；——实际水汽压，可从当地气象站取得，或取饱和水汽压与相对湿度的乘积，hPa。
可按公式〔8〕计算：〔8〕式中，——地面以上2m处的风速(m/s)，其它高度的风速应换算为2m高处风速；——风速修正系数。
如果利用气象站的地面以上10m处的风速资料时，需乘以(2/10)0.2，换算为2m高的风速。
在日最低气温平均值大于5℃且日最高气温与日最低气温之差的平均值大于12℃时，；其余条件下，。
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第一节 作物需水量观测场地选择
三 观测场的主要设备 1. 需水量测定设备 旱作物：筒测、坑测、田测 水 稻：筒测与坑田结合 筒测、坑测统称为器测，也称为蒸渗器。按
其称重测定原理分为： 旱作物土壤水分
① 非称重式蒸渗器 水稻水层 补偿地下水
（2）称重式蒸渗器
设置蒸渗器应符合以下技术标准：
(1).不漏水、导热性低。耐冻、结构牢固。
第二节 旱作物需水量测定
三、观测项目
❖ 土壤水分 ❖ 灌水量 ❖ 有效降雨量 ❖ 地下水利用量 ❖ 棵间蒸发量 ❖ 植株生物学测定 ❖ 气象要素测定
第三节 水稻需水量测定
水稻需水量主要采用坑田结合法测定
用测坑测定水稻腾发 量； 用测坑侧面的大田直 接测定腾发量与渗漏 量之和； 上述二者之差为水稻 田渗漏量
i
i
i
需水量与天气状况、气温、风速的关系
ETi aiti bi vi ci
定义：作物需水量、耗水量、需水系数和 作物水分利用效率
采用的方法：器测法（筒测、蒸渗仪）、 坑测法、田测法
第一节 作物需水量观测场地选择
一 试验场选择
❖ 开阔、平坦的大田之间 ❖ 缓冲区 ❖ 观测场的地面与缓冲区地面应保持一样高度
第一节 作物需水量观测场地选择
二 观测场布设
❖ 器测区、坑测区、田测区 ❖ 供水系统 ❖ 气象观测场
2. 灌水量
3. 排水量
4. 降雨量
5. 植株生物学测定
6. 气象因素观测
第四节 有效降雨与作物地下水利用量测定
一、有效降雨量测定 有效降雨量=一次降雨量－径流量－降雨入渗量
第四节 有效降雨与作物地下水利用量测定
二、作物地下水利用量测定
1 利 用 观 测 井 观 测
第四节 有效降雨与作物地下水利用量测定
ETd h1 h2 m P f C Wd h1' h2' m' P' C '
Fd Wd ETd
ETd为日蒸发蒸腾量；Wd为日蒸发蒸腾量与田间渗漏量之和；Fd 为日渗漏量；h1为测坑中第一日初的土面水位；h2为测坑中第二日 初的土面水位；m为测坑中第一日内的灌水量；P为测坑中第一日内 的降雨量；f为测坑中第一日内土底排水量(渗漏量)；C为测坑中第 一日内土面排水量； h１’为试验小区中第一日初田面水位；h2’为 试验小区中第二日初田面水位；m’ 为试验小区中第一日内灌水量； P’ 为试验小区中第一日内降雨量；C’ 为试验小区中第一日内排水 量。以上各因素的单位均为mm。
蒸发蒸腾量
ETg hbg hag Cg Pg m
蒸发蒸腾量与渗漏量之和
Wg hb' g ha' g Cg' Pg' m'
落干期间的田间渗漏量
Fg Wg ETg 2. 土壤含水率法（与旱作物法相同）
三、观测项目与方法
1. 稻田水深观测
犁耙田后随即安装测针插座或木桩水尺，测针插座旁平放一砖块，砖面 与田面齐平，作为田面高程标志。若用木桩水尺，其零点应与田面齐平。 用测针测得的水位值为水面高程，要减去田面(砖块)高程才是水层深度， 田面(砖块)高程要定期进行校正。若用木桩水尺测读水位，每次的水位 观测值即为水层深度。水位测针观测精度为0.1mm，木桩水尺观测的精度 则为1.0mm(目估可达到0.1mm)
作物需水量的测定与资料分析
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
作物需水量观测场地选择与布设 旱作物需水量测定 水稻需水量测定 有效降雨与作物地下水利用量测定 观测项目与土壤水分物理常数测定 作物需水量测定成果处理与资料分析
作物需水量的测定
意义：农田水利工程规划、设计的基本参数， 是灌溉管理工作的重要依据
第二节 旱作物需水量测定
二、田测法
水量平衡方程：
ET
10
n
H
(WBiblioteka W)M PK1~ 2
i1 i
i
i1
i2
M—时段内的灌水量(mm)
P—时段内的有效降雨量(mm)
K—时段内的地下水补给量(mm)
其余符号意义同前
土壤水分测定：3～5个观测点 灌水量测定： 有效降雨量测定： 地下水利用量测定：
第三节 水稻需水量测定
二、水稻落干阶段需水量与渗漏量的测定与计算 1. 补水法
测定项目： ① 坑和小区内落干前水位 ② 落干结束后的灌水量 ③ 灌后形成稳定水层的水位 ④ 落干阶段的降雨量、排水量
用水量平衡法计算需水量（下页）
第三节 水稻需水量测定
二、水稻落干阶段需水量与渗漏量的测定与计算 1. 补水法
（干土重%）
wi2—第i层土壤在时段末的含水率 （干土重%）
q—时段内灌水量(mm)
取土测定土壤 水分注意事项
第二节 旱作物需水量测定
二、田测法 在大田内直接测定作物需水量，小区面积0.2～0.5亩
① 接近大田实际 优点：
② 有较强代表性 要求： ① 地下水埋深大于5m，直接测定
② 要求测定有效降雨量与地下水利用量
2.土壤水分测定设备
中子仪
土钻
TDR
3 防雨设备
启闭式防雨棚
移动式防雨棚 简 易 防 雨 棚
4 测定棵间土壤蒸发的设备
第二节 旱作物需水量测定
一、坑测法 测坑尺寸：上口3.33m×2.0m，深2.0m,0.20m厚 反滤层，1.5m厚的土层，土层表面距坑口0.10m 防渗：二毡三油 回填：分层填土，劣实，
二、作物地下水利用量测定 注入水-排出水=地下水利用量 2 利 用 马 立 奥 特 注 水 瓶
第六节 作物需水量资料整理与分析
一、当年资料的整理
1. 需水量试验的基本条件 2. 生育期、生物量调查 3. 按月、旬、生育阶段统计以下结果
① 气象 ② 土壤水分 ③ 地下水埋深 ④ 旱作物蒸发蒸腾量 ⑤ 水稻蒸发蒸腾量、稻田渗漏量
第三节 水稻需水量测定
一、水田淹水阶段需水量与渗漏量的测定与计算
将坑设于稻田中，两侧为田测小区，小区面 积0.1～0.2亩 稻田水层每天8时用测针观测水位一次（田 测与坑测均用测针观测） 用容积法测定坑底排水量 用下面公式计算需水量与渗漏量
第三节 水稻需水量测定
一、水田淹水阶段需水量与渗漏量的测定与计算
(2).形状规整。测筒应为圆形、正方形或矩形，侧坑 应为矩形或正方形。
(3)．器内土壤表面积数值：对于圆形测筒不宜小于 0.36m2；测坑不宜小于4m2。
(4).测坑的坑壁在地面上部分应薄壁，壁顶总面积不 应超过坑内土壤表面积的5%
(5).测坑或测筒内装土深度宜在0.8-2.0m范围内，应 超过作物根层深度0.1-0.2m.
二、当年资料的分析 1. 需水量过程线
2. 稻田需水量、渗漏量曲线
3. 作物需水量昼夜变化过程线
4. 相关分析
4. 相关分析
5. 作物系数
三、多年资料分析
需水量与水面蒸发量的关系
ETi i E0i
ETi i E0i Ci
需水量与气温的关系
ET S T
i
ii
ET S b
使容重与大田一致 栽培措施：
第二节 旱作物需水量测定
一、坑测法
水量平衡方程：
ET
10
n
H
(W
W
)q
1~ 2
i 1
i
i
i1
i2
ET1～2—时段需水量(mm) i—土壤层次号数
n—土壤层次总数目
γi—第i层土壤容重(g/cm3) Hi—第I层土壤的厚度(cm) wi1—第i层土壤在时段开始的含水率