大田作物灌溉计划 实时制定技术 Real-time Irrigation scheduling for field crop中 国 农 业 大 学李 光 永1灌溉计划实时制定技术的内涵• 灌溉计划 – 是一种灌溉水的使用策略，是 灌溉决策的制定过程 – 是节水农业体系的重要组成部 分2灌溉计划实时制定技术的内涵• 其内涵是，（农户）如何根据作物（品 种与生长阶段）、土壤、地区气象条件 及灌水技术和农业耕作措施，（科学地 ）决定： –什么时候灌溉（When） –每次灌多少水量（How much）3正确的灌溉计划• 可节省水量 –在有完善的灌溉系统条件下，大部分农户民倾 向于灌溉较多的水量，认为灌水量多可以获得较高 的产量在不减少作物产量的情况下 –美国研究表明，实施正确的灌溉计划，可以节 省灌溉水量15－35％，（Robert Evans，North Carolina试验站） –中澳项目昌平示范点，果树微灌正确的灌溉计 划与果农的凭经验微灌，节水36％4正确的灌溉计划（续）• 可节省能源； （尤其在井灌区，提水灌区） • 可减少病虫害的发生； • 可减少营养物质的流失量； • 可提高化学药剂的有效使用，同时减少 对地下水的污染； • 最终可使效益最大。
5本报告的讨论重点（focus）：• 灌溉计划的制定取决于纵多的因素： –土壤、气象、作物、水源、灌溉技术、耕作措施和管理 目标等 • 是多种技术的集成，仍然是一项正在逐步完善的技术利用现有技术， 农户如何方便地科学合理地实时制定 农田灌溉决策 how to make irrigation scheduling6灌溉计划实时制定的技术体系• 看天－降雨量、蒸发量测定； • 看地－土壤水分（水势）确定； • 看作物－ET、允许的土壤水分亏缺值确 定 三者互相依存，互相校核三者互相依存，互相校核7灌溉计划实时制定的 基本原理土壤水分平衡法土壤水分平衡法8随土壤、 作物生长阶段 (根系深度)允许的土壤 水分亏缺量 如： 10mm土壤中的 有效水量土 壤 水 库ETET值mm 天数4-3=1 1 5 2 4 310 3灌溉： 什么时候(when) 第三天灌溉多少(how much) 10mm(与灌溉方式有关，需考虑灌溉水利用率)P0=3mm (第一天)是 一个 非常 重要的 决策9土 壤 水 平 衡 表日 历 法 或 支 票 本 法 10土壤中的有效水量11土壤的有效水量砂土土壤固体颗粒土壤总含水量1007550250壤土粘土重力水速效水亏缺有效水作物生长受阻不能利用的水土 壤 含 水 量％ 体 积 比12土壤水的允许亏缺量土壤水的允许亏缺量• 取决于： – 作物品种与生长发育阶段 – 作物根系深度和土壤有效持水量及土壤 含盐量等。
• 不是一个固定的值，一般情况下，通常 按照有效水量亏缺1/3-2/3来制定灌溉计 划 • 较小的亏缺用于对水分敏感的作物或作 物的水分敏感阶段，较大的水分亏缺用 于对水分不太敏感的作物或作物的水分 非敏感较大13一些作物的允许土壤水分亏缺量 ( (土壤有效水含量的百分数土壤有效水含量的百分数, ,MAD)MAD)允许的土壤水分亏缺随作物生长阶段而变化14作物需水量ET的确定途径 Estimating ET• 利用当地试验站的田间试验资料 • 根据蒸发皿蒸发量确定ET• 测定气象数据，利用彭曼公式和作物系数计算 ET • 利用Etgage直接测得ETo，再利用作物系数计算 ET问题的关键是农户如何能够通过问题的关键是农户如何能够通过 快速方便的方法获得快速方便的方法获得 KKeyey is is convinent convinent and easy for farmer and easy for farmer15根据蒸发皿蒸发量确定ET by pan16北京地区桃树的蒸发皿系数 pan factor for peach tree （中国20cm直径蒸发皿）17测定气象数据，利用彭曼 (penman)公式和作物系数计算ET18冬小麦日需水过程线1920利用Etgage直接测得ETo，再利 用作物系数计算ETET＝ ETgage × Kc21Etgage 测量值 mm/d彭曼公式计算值 mm/dY=0.99x R2=0.88潜在腾发量 Etgage测量值与彭曼公式计算值的对比22利用土壤水分测定值 实时制定灌溉计划土壤水分测定仪器土壤水分测定仪器23利用张力计制定灌溉计划读数(厘巴) 解释 0 土壤饱和或张力计已坏 5－10 水分过高或 排水不良 10－20 接近田持 20－40 处于植物易于吸收的土壤水分状态 40－60 开始灌溉。
壤土：40－50；粘土：50－60；并需考虑作物生长阶段 ） 70 作物承受水应力24利用石膏块电阻仪制定灌溉计划25张力计或石膏块的 安装深度与位置1/4－1/3的有效根区 (决定什么时候开始灌溉)2/3－3/4的有效根区 (判断灌水深度)26各种方法的比较各种方法的比较 comparison of methodscomparison of methods方法 土壤水分平衡法 张力计法 石膏块法 TDR或中子仪法 土样烘干法 费用 低 中 中 高 低 准确性 低 一般 一般 高 高实现自动控制 否 是 是 否 否 读数连续 否 是 是 是 是 工作量 一般 一般 一般 一般 大 维护 大 大 大 受盐分影响 大对水分的测量限制 大 大27国外灌溉计划 实时制定技术的 发展现状 Developing status of irrigation scheduling in the word 28国外（以美国为例） USA• 健全的农业技术推广体系 • 较为完善的水价体系• 农户实时制定灌溉计划的主要方法 • 灌溉计划科学制定技术推广取得的成效29制定灌溉计划的主要方法 methods used in making irrigation scheduling• 土壤干湿目测法 • 利用土壤水分测定仪器 • 利用媒体 • 计算机模拟模型 • 利用土壤水分平衡表 • 由供水组织决定 • 依靠灌溉计划制定组织 • 其他30土 壤 干 湿 目 测 法31利用土壤水分测定仪器 soil moisture sensor• 仪器： –张力计、石膏块、 Watermark block、 Aquater probe、中子 仪、TDR等• 各州出版了多种关于上 述仪器的使用说明的宣 传材料，由灌溉技术推 广人员帮助农户具体实 施。
32利用媒体分布信息 Media reports• 广播、电视(broadcast、TV ) （气象预报中进入了各地ETo的报道） • fax(定期给用户发送气象、ET等信息) • 计算机网络在INTERNET上提供各地的气 象数据及潜在腾发量计算结果33新墨西哥州气象网34Texas Texas EvaportanspirationEvaportanspiration Web SiteWeb Site全州有20个气象站35利用土壤水分平衡表 checkbook36利用计算机模拟模型 computer simulation modelsINTERNET提供了各种计算机模拟模型用户可计算或下载，用于计算作物 ETo、ET、制定灌溉计划等37Models / Data Sites I• New Mexico State Climate Center–http://weather.nmsu.edu/ • Center for Research in Water Resources, The University of Texas at Austin–http://www.ce.utexas.edu/prof/maidment/ gishyd97/library/wbtexas/wbtexas.htm • CIMIS (Calif. Irrigation Mgmt. Info. Sys.)–http://wwwdpla.water.ca.gov/cgi- bin/cimis/cimis/hq/main.pl38Models / Data Sites II• Texas MesoNet (TAMU)–http://www.met.tamu.edu/texnet/mesonet.html • Irrigation Engineering Software (Utah State University)–http://www.engineering.usu.edu/bie/ software.html • Irrigation (USDA-NRCS Western Climate Center)–http://www.wcc.nrcs.usda.gov/water/quality/text/ irrigate.html 39Models / Data Sites III• Colorado Climate Center–http://ulysses.atmos.colostate.edu/ Access.html • Oklahoma MesoNet–http://okmesonet.ocs.ou.edu/ • Washington Public Agricultural Weather System (WPAS)–http://index.prosser.wsu.edu/40411998年农业普查成果 Survey for methods used in deciding when to irrigate in USA in 199842利用红外温度仪，制定灌溉计划4344桁架上安有红外测温仪用以测量作物叶面温度精准灌溉Precision irrigation45十分感谢!thanks for your attentionthanks for your attention 46。