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1、主要作物节水灌溉制度 (一)冬小麦的节水灌溉制度 冬小麦是跨年度生长的作物，生长过程有两个峰期。与此相应，需水过 程也呈双 峰型。出苗后，随着群体不断加大，需水强度也明显增加，达 到冬前峰期。之 后，随着气温不断下降，需水强度也相应降低，并在整 个越冬期间维持在较低的 水平。来年春天返青后，随着气温不断上升， 群体逐渐加大，耗水量也迅速增 加，至抽穗后达到最大。这一阶段是穗 分化与形成的关键阶段，缺水会严重影响 产量。研究资料表明，这一时 期的土壤含水量低于 70%,即会对作物生长产生明 显的影响。此外，鄂
2、西北地区这一时期降雨少，又经常出现持续大风天气，并且 经过返青后 一段时期的利用，土壤贮水消耗程度也较重，所以冬小麦田的土壤含 水 量常常会接近允许的低限值。这一阶段要随时监测土壤含水量，出现严 重干 旱时应及时进行补充灌溉。抽穗 成熟期是小麦整个生育期中至关 重要的时期， 籽粒形成及干物质积累都发生在其中，因而这一阶段也是 决定产量高低的重要时 期。生产中应当尽可能地使这一阶段土壤水分状 况保持在较高的水平。尤其是这 一阶段的前期，是冬小麦的需水临界期 (水分敏感系数最大的时期)，土壤含水量应当不低于田间持水量的 70%。这 一阶段的后期对水分的要求有所降低
3、但仍然不应低于 这一时段的平均降雨量有明显增加，缺水状况有 60% 表 1 冬小麦节水灌溉制度 灌水量分配(m3/ 亩) 70 70 70 70 35 70 70 60 70 70 产量水平(kg/ 亩) 350 350 350 410 水文年频率 (%) 25 50 75 25 灌水时间 播前二 3 月中 播前 12 月上 3 月中 播前 12 月上 3 月中 12 月上 3 月
4、中 地区 河南新乡 山西晋中 地区 50 晋中地区 75 25 山西晋中 地 50 区 75 山东鲁西 南 25 地区 50 75 5 月中 12 月上 3 月中、下 5 月中 12 月上 3 月中 5 月上 6 月上 12 月中 4 月下 12 月上 4 月下 12 月上 4 月下 5 月中 12
5、 月上 3 月中 12 月上 3 月上、下 5 月上 12 月上 3 月中 5 月上 100 70 70 100 70 70 70 100 70 50 70 70 70 50 50 70 60 70 35 50 70 70 35 410 410 375 375 375 400 400 400 所缓解。但由于降雨的年际间变异很大，所以经常会发
6、生严重的干旱, 应当随时 监测，视土壤水分状况变化，及时进行补充灌溉。 根据河南引黄人民胜利渠试验站，山西省晋中、晋南灌溉试验站、山东 省菏泽地 区灌溉试验站的资料，并进行理论分析，得出如下地区的冬小 麦节水灌溉制度仅 供参考(表 1 )。 (二)玉米的节水灌溉制度 表 2 是根据灌溉试验资料确定的玉米各生育阶段的水分敏感指数。依照 敏感指 数从大到小的排序，玉米各生育阶段实施灌溉的优先考虑次序为： 抽雄 〜灌浆， 拔节 〜抽雄。灌浆 〜成熟，播种 〜拔节。这一次序中没有 包括播前灌溉，但在实 际生产中，播前灌溉是经常需要考虑的。播种时 良好的土壤水分状况才
7、能保证全 苗、壮苗，也是后期作物良好生长的先 决条件，因此播前灌溉应予以特别重视。 播种时如果墒情较差，要优先 动用贮水实施灌溉。播前补灌宜采用穴灌或细流沟 灌，灌水量 10 〜15mm 即可。 50 75 表 2 玉米各生育阶段的水分敏感指数 生育阶段 播种 〜拔节 拔节 〜抽穗 抽穗 〜灌浆 灌浆 〜收获 地区 宁夏 山西 表 3 夏玉米节水灌溉制度 产量水平(kg/ 灌水时 水文年频率 (%) 25 50 75 灌水量分配(m3/ 亩) 37 地区 间
8、8 月中 8 月中 7 月中 8 月中 5 月下 5 月下 5 月下 0 8 月上 7 月 「 8 月匚 亩) 山西利民(夏玉 米) 80 70 40 山西太原(夏玉 米) 25 50 75 25 50 75 100 512 70 100 河南新乡(夏玉 米) 0 3 30 1 30 25 0 0 山东引黄灌区 济南一带(夏玉 米) 7 月上; 70 7 月上; 70 8 月上: 30 玉米的生长后期已进入当地的雨季，
9、从降雨的绝对量上看，缺口并不大， 存在 的主要问题是由于降水在年际间变率很大，经常会发生较为严重的 短期干旱，需 要及时进行灌溉。灌溉时更为重要的是及时供水 ， 而供水量 并不一定要求很 大。在有效缓解干旱的条件下，剩余的水量应尽可能地 用于扩大补灌受益面 积， 以达到总收益最大的目标。 依据河南、山东、山西各省夏玉米需水量试验资料使用理论分析方法， 得到各地 夏玉米生长期节水灌溉制度，见表 3。 应当认识到，由于集雨灌溉区域分布广泛，各地在种植的作物种类、采
10、用的耕作栽培方式、生育期的气候状况及可用于补充灌溉的水量等方面 都会有相 当大的差异，因此所采用的集雨灌溉模式也应当有所不同。 表 4 是甘肃和宁夏省(区)根据当地条件提出的作物补充灌溉模式，表 4 是宁夏 同心县利用滴灌系统对地膜玉米实施灌溉时采用的模式，可供 表 4 宁夏同心县地膜玉米集雨灌溉模式 灌水定额(m3/ 亩) 9 〜11 9 〜11 灌水次 数 1 灌水次 数 1 灌水时期 播前 出苗 〜拔节 期 拔节 〜抽穗 期 灌水时期 抽穗 〜成 熟期 总计 灌水定额(m3/ 亩) 9 〜11 4
11、 1 9 〜11 1 9 〜11 (三)果树的节水灌溉制度 果树在半干旱山丘地区种植虽然经济价值高，但过去对果树需水量及灌 溉制度试 验研究甚少。 表 5 是几种果树生育期内按月份计算的日均需水量。总体上看，几种果 树需水 强度的变化趋势是一致的。即春季开始生长时较低，尔后不断增 加，至 7〜8 月 份达到高峰，然后又逐渐下降，这一变化过程与气温的变 化过程基本相同。 几种果树的需水强度以梨树最大，各个生长时期基本都如此，表明梨树 是一种相 对较为耗水的树种。苹果的需水强度在春天开始发育阶段比葡 萄略高，但在生长 季中的其他时期都比葡萄和梨低，是
12、耗水强度相对较 少的树种。 表 5 几种果树生育期内的平均日需水量 单位： mm/d 月份 4 果树 苹果 梨 葡萄 10 —— —— 5 8 9 6 7 以上几种果树的各生育阶段的适宜土壤水分状况据试验资料显示，苹果 花芽期的 适宜土壤湿度是田间持水量的 ％ ，花期为 70%左右。果实膨大 期是需水高峰 期，也是需水临界期，水分状况与果实大小及产量关系密 切，适宜土壤含水是为 72%〜75%。成熟期土壤湿度不宜太高，控制在 65%左 右最好。在干旱区生长的苹果，根系
13、分布深度为 100 〜150c m,主 要根系活动层深度为 80〜100cm,所以灌水计划层定为 80〜100cm 较适 宜。 梨树的生育期可分为花前期、花期、果实膨大期及成熟期。阶段需水量 以果实膨 大期最大。此期根、叶和果实均处于旺盛生长状态，缺水对产 量的影响最大，是 需水临界期。梨树是耗水较多的果树，因此各时期要 求的水分状况较高。据辽宁 的试验，梨树各生育阶段的适宜土壤含水量 (占田间持水量的百分比) 为花前 期 %，花期%，果实膨大期 %，成熟期% 灌水计划湿润层深度
14、一般定为 80 〜 100cm。 葡萄生育期可分为发芽期、抽穗展叶期、花期、果实膨大期和成熟期。 葡萄发芽 期需要有较好的水分状况才能保证花穗的良好分化和形成，对 供水状况也最为敏 感，是需水临界期，土壤含水量一般要保持在田间持 水量的 70% 〜80%。其他 时期适宜的土壤含水量则分别为：抽穗展叶期 65% 〜 75%，花期 65% 〜 80%，果实膨大期 75% 〜 85%，成熟期 65% 〜 70% 灌水计划层以 80 〜 100cm 为宜。 其它品种果树可以参考以上几种各阶段适宜土壤含水量，结合当地当时 降雨情况 拟定节水的灌溉制度。 (
15、四)蔬菜的节水灌溉制度 蔬菜是需水量较大的作物，生育期间一般需要频繁地灌水。与其他农作 物相比， 蔬菜对水分状况更为敏感， 灌水及时与否对产量的影响非常大， 一些食叶类蔬 菜更是如此。蔬菜生育期的总需水量一般很大，经常高达 600 〜700mm, 因此在 西北半干旱集雨灌溉区较大面积种植是比较困难 的。 不同种类的蔬菜其需水特性也不相同。生长期叶面积系数高、生长速度 快、采收 期长、根系发达的蔬菜的需水量要高些，如茄子、黄瓜等，生 育期需水量高达 800mm 左右。反之需水量要低些，如菠菜、莴笋等， 需水量只有 300mm 左 右。 蔬菜苗期
16、需水量较小，随着群体加大，需水量迅速增加，在植株基本定 型后达到 最大，之后随着逐渐接近成熟又会减小。大多数蔬菜的需水临 界期为营养生长和 生殖生长都较旺盛的时期，如菜豆为开花结荚期，萝 卜为块根膨大期，西红柿为 花芽形成和果实膨大期等。 在甘肃省兰州市灌溉试验站， 1982 〜 1985 年开展了地膜覆盖条件下茄子 的适 宜灌溉模式研究， 1 986 〜 1 988 年又进行了地膜覆盖条件下青椒的适 宜灌溉 模式研究。通过对试验资料的详细分析，总结出了两种蔬菜作物 各生育阶段的适 宜土壤水分下限值和整个生育期的灌溉模式(见表
17、4-10)，可供集雨灌溉区蔬菜种植时参考使用 (五)当缺乏设计资料时，灌水次数和每次灌水定额可按《雨水集蓄利 用工程 技术规范》(表 7)。中所列表格数字选取。 表 6 茄子、青椒各生育阶段的适宜土壤水分下限值与灌溉模式 灌溉模式 适宜土壤水分下限值(占田间持水量 %) 蔬菜 开始采 收 水文 年型 平水年 中等干 旱年 干旱年 平水年 中等干 旱年 干旱年 幼苗 现蕾 现蕾〜 灌水次 数 7 〜8 8 〜9 9 〜10 总灌水 量 (mm) 〜 米收盛期〜 〜米 收盛 米收
18、结束 期 种类 开始采 收 465〜 965 510〜 70 60 55 50 茄子 540 555〜 585 270 〜 6 〜7 285 330〜 8 9 55 65 70 50 青椒 345 360〜 375 (六)滴灌系统设计灌溉制度的确定 滴灌系统设计中除根据作物各生育期需水量的要求、降雨情况制定灌溉 制度外， 为确定工程规模，还应确定作为用水高峰期的一次灌水量、灌 水时间间隔及一次 灌水延续时间等数据。 表 7 不同作物集雨灌溉次数和定额 不同降雨量的灌水次数 250 〜500mm >
19、500mm 1 2 〜3 1 〜2 1 〜2 2 〜3 6 〜10 灌水方式 坐水种 点灌 地膜穴灌 注水灌 滴灌地膜沟 灌 滴灌 灌水定额 (m3/hm2 ) 3 〜5 5 〜6 3 〜6 2 〜4 10 〜15 8 〜12 作物 玉米等旱田 作物 一季蔬菜 1 2 〜3 1 〜2 2 〜3 1 〜2 5 〜8 果树 一季水稻
20、 微喷灌 点灌 滴灌 小管出流灌 微喷灌 点灌(穴灌) “薄、浅、浪 晒”和控制灌 溉 5 〜8 5 〜8 2 〜5 2 〜5 2 〜5 2 〜5 6 〜10 8 〜12 3 〜6 3 〜6 3 〜6 3 〜6 6 〜9 10 〜12 5 〜6 8 〜10 8 〜15 8 〜12 8 〜12 20 〜26 1•一次灌水量计算 一次灌水量可由下式计算。 (1 ) 式中： I— 一次灌水量， mm； B —t 壤中允许消耗的水量占土壤有效水量的比例( %) ,
21、 B 值取决于土 壤、 作物和经济因素，一般为 30%〜60%,对土壤水分敏感的作物，如 蔬菜等，采用 下限值，对土壤水分不敏感的作物，如成龄果树，可采用 上限值； Fdd、 CD0—分别为田间持水量和凋萎点含水量(占土体 %)，( Fd- W0 )表 示土壤中保持的有效水分数量，不同类型土壤的 表 4-12。 表 8 各种土壤有效水分含量(占土体 %) Fd、 30 及(Fd-w0 )值见 土壤质地 - 粘土 细粒 43 30 13 粘壤土 细粒 34 22 12 壤土 中等 17 7
22、10 砂壤土 中等 12 4 8 砂土 粗粒 4 1 3 z—滴灌土壤计划湿润层深度(m)，根据各地的经验，各种作物的适宜 土壤湿 润层深度为：蔬菜 〜0.3m,大田作物为 〜0.6m，果树为 〜1.2m； p—滴灌土壤湿润比(%)， p 值取决于作物种类及生育阶段，土壤类型 等因 素。 次滴灌用水量也可用下面两式计算 (2) (3) 式中：一田间持水量，以孔隙率的％计; —灌前土壤含水量，为作物允许的土壤含水量下限，以孔隙率 ％计; A—相应于 z 土层内的平均孔隙率，以土壤体积 ％
23、计; 、一同和，但以干土重％计； 、一分别为土壤和水的密度， t/m3 ; 其余符号意义同前 表 9 不同土壤容重和水分常数 水分常数 土壤 重量比(%) 体积比(%) 容重 (t/m3) 凋萎系数 田间持水量 凋萎系数 田间持水量 紧砂土 16 〜22
24、 26 〜32 「 — — 砂壤土 4 〜6 22 〜30 2 〜3 32 〜42 J 轻壤土 4 〜9 22 〜28
25、 2 〜3 30 〜36 「 中壤土 6 〜10 22 〜28 3 〜5 30 〜35 重壤土 6 〜13 22 〜28 3 〜4 32 〜42 : 轻粘土 中粘土 28 〜32 —— 12 〜17 25 〜35 —— 40 〜45 35 〜45
26、 重粘土 —— 30 〜35 —— 40 〜50 表 4-13 中列出了各类土壤容重和两种水分常数，可供设计时参考 2•灌水时间间隔的确定 两次灌水之间的时间间隔又称为灌水周期，它取决于作物、水源和管理 情况。 蔬菜的灌水周期为 1 〜3 天，果树灌水周期约 3 〜5 天，大田作物 7 天左右。灌 水周期可按下式确定。 (4) 式中： T—灌水周期， d ; I — 一次微灌供水量， mm ;
27、 Ea —微灌作物耗水量， mm/d。 3、 一次灌水延续时间的确定 延续一次灌水时间由下式确定。 (5) 式中： t—一次灌水延续时间， h ; I—一次滴灌用水量， mm； SL 灌水器间距， m； S—毛管间距， m； n —灌溉水利用系数， n =； q—灌水器流量， 1/h o 该式适合于单行毛管直线布置、灌水器间距均匀情况，对于灌水器间距 非均匀 安装的情况，可取 Se 为灌水器间距的平均值。对于果树，每株树 安装有 n 个 灌水器时，则 (6) 式中： Sr、 St—分别为果树的株行距， m； 其余符号意义同前。 4、 灌水次数与灌水总量 使用微灌技术，作物全生育期(或全年)的灌水次数比传统的地面灌溉 多。根据我国实践的经验，北方果树通常一年灌水 15 〜30 次，但在水源 不足 的山区也可能一年只灌 3 〜5 次。而灌水总量为 (7) 式中： M —作物全生育期(或一年)灌水总量， m3 ; Mi—各次微灌用水量， m3。
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