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1、田间用水管理技术,孙 景 生水利部农田灌溉研究所 水利部灌溉试验总站2006年4月 四川成都,提 纲,一、我国灌溉农业发展的历程二、节水农业的基本概念与节水途径三、作物与水分的关系四、有限水量的最优配置理论五、土壤墒情监测与灌溉预报技术六、主要农作物节水高效灌溉制度七、田间节水灌溉技术,一、我国灌溉农业的发展历程,灌溉农业是指种植业在土壤水分不足的情况下，通过人工对土壤进行有节制的灌水，以补充水分的不足，保持作物容根层水分有一个最优状态，从而满足作物生长发育对水分的需要，以获得农作物高产高效栽培目的的农业。反之，只靠自然界降水补给，不进行人工灌溉的农业，称为旱作农业，也称“雨养农业”。,一、我
2、国灌溉农业的发展历程,灌溉农业,水源,输水工程,灌溉管理,灌水方式,一、我国灌溉农业的发展历程,早在夏商时期，我国劳动人民在作农田规划的时候，就已注意到了灌溉的水源问题。到了商代，沟、洫工程开始有了文字记载（洫指的是田间的水道，沟和洫都是灌溉农田的逐级渠系）。春秋战国时期，为了适应农田灌溉的需要，兴建了较大规模的农田灌溉工程，如漳水十二渠、四川都江堰以及陕西的郑国渠等工程。,西汉农学家汜胜之在“瓠区种法”中就提出了“遥润”这一十分科学的灌溉技术。后魏贾思勰著齐民要术一书，在种瓜、种芋等提出了“旱则浇之”的灌溉原则。到了元代，王祯进一步明确了“旱则浇灌，涝则泄去”的灌溉与排水的关系。以后的历代对
3、灌溉又有了新的发展。,一、我国灌溉农业的发展历程,新中国成立以后，随着农业生产的发展，我国农田水利事业得到了迅速的发展，兴建了大量的农田水利工程。这些水利工程在抗御水旱灾害中发挥出了重要的作用，为发展我国农业生产和多种经营奠定了物质基础，使全国的农田灌溉面积从解放初期的2.4亿亩，发展到2000年初的8.9亿亩，粮食产量达 52005108千克，其中相当大的部分是在我国北方地区。农田灌溉事业的发展，对保证我国农作物的高产高效起着重要的作用。,一、我国灌溉农业的发展历程,我国北方地区农田灌溉事业的发展大体上可划分为三个阶段：1兴修水利工程2开展机井建设3发展节水灌溉,一、我国灌溉农业的发展历程,
4、灌溉用水管理解放前 水稻灌溉试验20世纪50年代 兴建灌溉试验站并开展试验研究20世纪80年代 作物需水量等值图协作研究20世纪90年代 全国灌溉试验资料数据库近20年来 作物非充分灌溉、调亏灌溉田间配套灌水技术20世纪50年代引进喷灌，70年代大面积发展20世纪70引进滴灌技术，90年代开始大面积发展20世纪70年代以来的地面改进灌水技术20世纪90年代以来大面积推广的覆膜灌溉技术,一、我国灌溉农业的发展历程,田间灌溉用水管理,二、节水农业的基本概念与节水途径,基本概念,节水灌溉:Water-saving Irrigation 在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉水，最大限度地满足作物
5、需水，以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。,二、节水农业的基本概念与节水途径,基本概念,节水农业: water-saving Agriculture充分合理利用各种可用水源，采取水利、农业、管理等技术措施，使区域内有限的水资源总体利用率最高及其效益最佳的农业，即节水高效的农业。要将自然界的水转化为农作物产量，一般要经过以下四个环节：,（1）对水资源进行合理开发，使其成为农业可用水源 （2）将水从水源输送至田间 （3）把引入田间的水，均匀地分配到指定的面积上贮存到土壤中 （4）作物经根系吸收土壤水，通过作物体内生理、生化过程转化形成经济产量,二、节水农业的基本概念与节水途径,“
6、农业节水”与节水灌溉的涵义类似，但其节水的范围更广、更深，包括生物节水、农艺节水和旱作农业节水等。它是以水为核心，研究如何高效利用农业水资源，保障农业可持续发展。农业节水的最终目标是建设节水高效农业。“节水农业”类似“节水型农业”，是指农业的一种类型，重点研究如何按照节水的要求规划、建设和管理农业。两种提法的研究内容和重点不同，适用的场合不同，不能混淆或相互代替。,易混淆的两个概念,农业节水,节水农业,二、节水农业的基本概念与节水途径,节水途径,源头节水开源与节流水资源合理开发利用,输水节水减少渗漏、蒸发和径流损失,田间节水减少棵间无效蒸发，降低奢侈蒸腾,管理节水适时适量灌水,二、节水农业的基
7、本概念与节水途径,主要技术措施,农业水资源合理开发利用技术措施,水资源优化分配技术,多水源联合运用技术,雨水汇集利用技术,地下水利用技术,劣质水安全利用技术,二、节水农业的基本概念与节水途径,主要技术措施,节 水 灌 溉 工 程 措 施,管道输水灌溉技术,渠道防渗技术,喷灌技术,微灌技术,膜上灌技术,地下灌溉技术,坐水种枝术,沟畦改造技术,二、节水农业的基本概念与节水途径,主要技术措施,农 艺 节 水 技 术 措 施,耕作保墒技术,覆盖保墒技术,水肥耦合技术,节水品种筛选技术,化控保水节水技术,二、节水农业的基本概念与节水途径,主要技术措施,节 水 管 理 技 术 措 施,节水灌溉制度,土灌壤
8、溉墒预情报监技测术与,灌区配水技术,灌区量水技术,现代化灌溉管理技术,三、作物与水分的关系,生产实践证明，农作物从播种到收获，每时每刻都离不开水。因此，水对农作物生长发育至关重要。无论是旱作农业还是灌溉农业，都必须解决好“水”这个举足轻重的大问题。,三、作物与水分的关系, 水是农作物的命脉 作物生命活动的维持及其生长发育都离不开水 作物干物质形成与积累的过程就是水分大量消耗的过 程，如玉米每形成一单位重量的干物质要利用或消耗1000单位重量的水 从构成植物干物质的化学成分上看，植物只利用通过植物体水分的0.2%左右，其余99.8%的水分则是通过叶片被植物蒸腾而散失到大气中 作物缺水时，轻则减产
9、，严重时可能造成绝产,（一）水分与作物生长发育的关系,水是构成作物有机体的主要成分,作物的含水量, 叶片含水量可达叶重的 8095 根部的含水量可占根部重量的7090 干燥种子的含水量占种子重量的1015 蔬菜作物其产品均是柔嫩多汁的器官，含水 量都在90以上，其中白菜、甘蓝、芹菜等的含水量达到9396,（一）水分与作物生长发育的关系,作物体内水分存在的状态,水分在作物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态,束缚水,自由水,靠近原生质胶体微粒而被胶体吸附不易自由流动的水分。不参与代谢作用，其数量多少与作物的抗性大小有密切的关系。,距离胶体较远且可以自由流动的水分。自由水参与各种代谢作用，它的数量制
10、约着作物的代谢强度，如光合速率、呼吸速率、生长速率等。,（一）水分与作物生长发育的关系,水分在作物生命活动中的作用,水分能保持作物的固有状态 水分是原生质的主要成分 水分是作物代谢过程的反应物质 水分是作物对物质吸收和运输的溶剂,（一）水分与作物生长发育的关系,2. 水是制造养分的原料,叶绿素,6CO26H2O C6H12O6 2 707千焦 6O2,（一）水分与作物生长发育的关系,3. 水是作物体内运输养料的载体,作物体内所需的各种矿质营养元素是通过根系从土壤 中吸取的经过根系吸收进来的矿物质营养元素，除少量就地参与新陈代谢活动外，大部分元素离子由导管向地上各部分的组织运送，在向顶部运输的同
11、时，还进行横向运转，养分输送的动力来自于蒸腾作用作物叶片进行光合作用所制造的有机物也要在水溶液 状态下，借助于体内的输导组织，将养分运送到茎、花、根、种子等器官中积累供作物生长需要。,（一）水分与作物生长发育的关系,4. 水是调节作物生长环境的媒介,农作物的生长发育及产品器官的形成，都需要在一定的环境条件下才能进行。其主要的环境条件包括：温度：空气温度和土壤温度；水分：土壤含水量和空气相对湿度；光照：光的组成、光的强度及光周期；土壤：土壤中的理化性状及土壤肥力等；空气：大气、土壤中的空气；生物条件：土壤微生物、杂草、病虫害等。,（二）水分亏缺对作物的三种重要影响,从使用管理水分的角度出发，作物
12、体内的水分亏缺到什么程度，产量才会急剧降低，这是人们较为关心的问题。通过考察水分亏缺对作物的三种主要影响，即可得到较为深刻的认识。,水分亏缺对细胞扩张（延伸）生长的影响； 水分亏缺对植株叶片光合作用的影响； 水分亏缺对受粉、受精和结实的影响。,（三）作物对水分亏缺的适应性,逃旱：以严重牺牲产量为代价；避旱：适水生长；御旱：充分发挥自身的渗透调节功能，维持作物水分状况收支平衡。,四、有限水量的最优配置理论,（一）作物需水量的概念及其影响因素,作物需水量是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和。,影响因素：内部作物种类、品种、生
13、育期、生长状况外部天气、土壤、农业措施、灌排管理,四、有限水量的最优配置理论,（二）主要农作物需水量与需水规律,作物生育期需要多少水，何时需要灌溉，每次应灌多少？要想回答这一问题，首先必须了解作物的需水规律，然后才能作到科学、合理的灌溉，以满足作物需水的要求，达到节水高产的目的。,四、有限水量的最优配置理论,我国稻作面积辽阔，跨越热带、亚热带与温带，种植面积大约为3188亿hm2，是我国主要的粮食作物。水稻需水量因气候、地理等环境条件以及农业栽培技术的不同，地区间的差异极大。这种差异不仅表现在同一品种水稻的地区变化，就是在同一地区不同稻别（早稻、晚稻）的需水量也有很大不同。,1. 水稻,四、有
14、限水量的最优配置理论,四、有限水量的最优配置理论,四、有限水量的最优配置理论,四、有限水量的最优配置理论,图21 冬小麦日需水量过程线,2. 冬小麦,小麦是我国第二种主要粮食作物，种植面积约0.2867亿hm2，其中冬小麦面积为0.2467亿hm2。华北地区是我国冬小麦的主要产区，该地区冬小麦需水特性完全概括了我国小麦需水特点,反映了小麦需水的基本规律。,四、有限水量的最优配置理论,3. 玉米,玉米同水稻、小麦一起，被称为我国的三大农作物，总播种面积为0.2亿hm2左右。多年来的试验和生产实践证明，单产在6000kg/ hm2以上的高产玉米全生育期需水量为380 460mm。北方春玉米生育期长
15、，需水量较高，达430 480mm，产量也多在6750 kg/ hm2以上；南方各省玉米需水量较少，一般低于390mm，产量为5250 kg/ hm2左右；华北地区夏玉米居中，产量为5250 7500 kg/ hm2的玉米，需水量为330 430mm。,四、有限水量的最优配置理论,（三）作物的水分生产函数与需水临界期,作物产量与需水量之间的函数关系被称为作物水分生产函数。需水量一般用三种指标代表：灌水量、田间总供水量(灌水量有效降水量土壤贮水量)、实际蒸发蒸腾量。由于前两种指标代表的水量不一定都能被作物所利用，因此，目前最常用的是作物实际蒸发蒸腾量。作物水分生产函数的模式很多，但归纳起来主要有
16、两大类：一是作物产量与全生育期总蒸发蒸腾量的关系；二是作物产量与各生育阶段蒸发蒸腾量的关系。,四、有限水量的最优配置理论,1. 作物产量与全生育期耗水量的关系,四、有限水量的最优配置理论,2. 作物产量与各阶段耗水量的关系,四、有限水量的最优配置理论,2. 作物产量与各阶段耗水量的关系,冬小麦水分敏感指数,夏玉米水分敏感指数,四、有限水量的最优配置理论,2. 作物产量与各阶段耗水量的关系,Ky值反映了作物缺水对产量影响的敏感程度，是指导灌溉用水的个重要指标，这可为灌区配水提供依据。在几种作物同时需要灌溉时，就应根据各种作物缺水对产量影响的反应系数Ky值大小进行排队，确定灌溉配水次序，先保浇不耐旱、缺水对产量影响反应最大的作物。值反映了作物各生育阶段对缺水的敏感程度，其值越大，表明该阶段缺水引起的减产损失最大，这为有限水量在作物生育期内进行分配提供了理论上的依据。,
