农田水利学
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第二节 作物充分灌溉制度

农作物灌溉制度是为作物高产及节约用水而制定的适时适量的灌水方案。农作物灌溉制度是指作物播种前(或水稻栽秧前)及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期、灌水定额以及灌溉定额。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量,各次灌水定额之和,叫做灌溉定额。灌水定额和灌溉定额常以m3/亩或mm表示。

作物灌溉制度因作物种类、品种、灌区自然条件及农业技术措施的不同而不同,在用水管理期间,灌溉制度则由用水管理部门根据当年水源、降雨、地下水情况和土壤、农业技术条件而拟定,它是灌区规划及用水管理的重要依据。

充分灌溉条件下的灌溉制度,是指灌溉供水能够充分满足作物各生育阶段的需水量要求而设计制定的灌溉制度。长期以来,人们都是按充分灌溉条件下的灌溉制度来规划、设计灌溉工程。当灌溉水源充足时,也是按照这种灌溉制度来进行灌水。因此,研究制定充分灌溉条件下的灌溉制度有重要意义。

常采用以下3种方法来确定灌溉制度。①总结群众丰产灌水经验。总结当地多年来先进的灌水经验,结合水资源条件制定灌溉制度。灌溉制度调查应根据设计要求的干旱年份,调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料,分析研究拟定出符合当地水资源条件的不同水文年不同作物的灌溉制度。一些实际调查的灌溉制度举例见表2-9和表2-10。②根据灌溉试验资料制定灌溉制度为了实施科学灌溉,我国许多灌区设置了灌溉试验站,试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技术及地下水补给利用等。试验站积累的试验资料,是制定灌溉制度的主要依据。但是,在选用试验资料时,必须注意原试验的条件(如气象条件、水文、作物产量、农业技术水平和土壤条件等)与需要确定的灌溉制度地区条件的相似性,不能一概照搬。③按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度。根据农田水量平衡原理分析制定作物灌溉制度时,一定要参考群众丰产灌水经验和田间试验资料,需要根据当地的具体条件,参考丰产灌溉成果确定,即这3种方法结合起来,所制定的灌溉制度才比较完善。下面分别就旱作物和水稻灌溉制度的制定介绍如下。

表2-9 湖北省水稻泡田定额及生育期灌溉定额调查成果表(中等干旱年)

表2-10 我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度(调查)

一、旱作物灌溉制度

用水量平衡分析法制定旱作物的灌溉制度时,通常以作物主要根系吸水层作为灌水时的土壤计划湿润层,并要求该土层内的储水量能保持在作物所要求的范围内,即使土层的水分变化在土壤允许最大与允许最小储水量范围之间,使土壤的水、气、热状况适合作物生长。

(一)旱作物播前的灌水定额(M1)的确定

播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只进行一次。一般可按以下公式计算:

式中 H——土壤计划湿润层深度,m,应根据播前灌水要求决定;

n——相应于H土层内的土壤孔隙率,以占土壤体积百分数计;

θmax——一般为田间持水率,以占孔隙的百分数计;

θ0——播前H土层内的平均含水率,以占孔隙率的百分数计;

θmaxθ0——同θmaxθ0,但以占干土重的百分数计。

(二)旱作物生育期灌溉制度

1.生育期水量平衡方程

对于旱作物,在整个生育期中任何一个时段t,土壤计划湿润层(H)内储水量的变化可以用式(2-26)水量平衡方程表示,如图2-3所示。

式中 W0Wt——时段初和任一时间t时的土壤计划湿润层内的储水量;

WT——由于计划湿润层增加而增加的水量,如计划湿润层在时段内无变化则无此项;

P0——保存在土壤计划湿润层内的有效雨量;

K——时段t内的地下水补给量,即K=ktkt时段内平均每昼夜地下水补给量;

M——时段t内的灌溉水量;

ET——时段t内的作物田间需水量,即ET=etet时段内平均每昼夜的作物田间需水量。

以上各值可以用mm或m3/亩计。

图2-3 土壤计划湿润层水量平衡示意图

图2-4 土壤计划湿润层内储水量变化示意图

由式(2-26)可以看出:在某时段t内降雨很小或没有降雨量、地下水补给很少或没有时,土壤计划湿润层内的储水量很快降低到或接近于作物允许的最小储水量,此时即需进行灌溉,补充土层中消耗掉的水量。为了满足农作物正常生长的需要,任一时段内土壤计划湿润层内的储水量必须不小于作物允许的最小储水量(Wmin)和不大于作物允许的最大储水量(Wmax),如图2-4所示。

t时段内没有降雨,这一时段的水量平衡方程可写为:

式中 Wmin——土壤计划湿润层内允许最小储水量;

其余符号同前。

如图2-4所示,设时段初土壤允许水量为W0,则当土壤计划湿润层储水量降至Wmin时,开始灌溉的时间间距为:

式(2-28)在灌溉管理中可作为灌溉预报。而这一时段末灌水定额m为:

式中 m——灌水定额,m3/亩;

H——该时段内土壤计划湿润层的深度,m;

n——计划湿润层内土壤的空隙率(以占土壤体积的%计);

θmaxθmin——该时段内允许的土壤最大含水率和最小含水率(以占土壤空隙体积的%计);

γ——计划湿润层内土壤的干容重,t/m3

——同θmaxθmin,但以占干土重%计。

同理,可以求出其他时段在不同情况下的灌水时距与灌水定额,从而确定出作物全生育期内的灌溉制度。

2.旱作物灌溉制度拟定所需基本资料的收集

拟定的灌溉制度是否正确,关键在于方程中各项数据如土壤计划湿润层深度、作物允许的土壤含水量变化范围以及有效降雨量等选用是否合理。

(1)土壤计划湿润层深度(H)。土壤计划湿润层深度系指在旱田进行灌溉时,计划调节控制土壤水分状况的土层深度。它随作物根系活动层深度、土壤性质和地下水埋深等因素的变化而变化。在作物生长初期,根系虽然很浅,但为了维持土壤微生物活动,并为以后根系生长创造条件,需要在一定土层深度内有适当的含水量,一般采用30~40cm;随着作物的成长和根系的发育,需水量增多,计划湿润层也应逐渐增加,至生长末期,由于作物根系停止发育,需水量减少,计划层深度不宜继续加大,一般不超过0.8~1.0m。在地下水位较高的盐碱化地区,计划湿润层深度不宜大于0.6m。计划湿润层深度应通过试验来确定,下面给出冬小麦、棉花作物不同生育阶段的计划湿润层深度,见表2-11、表2-12。

(2)土壤最适宜含水率及允许的最大、最小含水率。土壤最适宜含水率(θ)随作物种类、生育阶段的需水特点、施肥情况和土壤性质(包括含盐状况)等因素而异,一般应通过试验或调查总结群众经验来确定,见表2-11和表2-12中的数据可供参考。

由于作物需水的持续性与农田灌溉或降雨的间歇性、土壤计划湿润层的含水率不可能经常保持某一最适宜含水率数值而不变。为了保证作物正常生长,土壤含水率应控制在允许最大和允许最小含水率之间变化。允许最大含水率(θmax)一般以不致造成深层渗漏为原则,所以采用θmax=θθ为土壤田间持水率,见表2-13。作物允许最小含水率(θmin)应大于凋萎系数。具体数值可根据试验确定,缺乏试验资料时,可参考表2-11和表2-12中的下限值。

在土壤盐碱化较严重的地区,往往由于土壤溶液浓度过高,而妨碍作物吸取正常生长所需的水分,因此还要依作物不同生育阶段允许的土壤溶液浓度作为控制条件来确定允许最小含水率(θmin)。

表2-11 冬小麦土壤计划湿润层深度和适宜含水率表

表2-12 棉花土壤计划湿润层深度和适宜含水率表

表2-13 各种土壤的田间持水率

(3)降雨入渗量(P0)。指降雨量(P)减去地面径流损失(P)后的水量,即:

降雨入渗量也可用降雨入渗系数来表示:

式中 α——降雨入渗系数,其值与一次降雨量、降雨强度、降雨延续时间、土壤性质、地面覆盖及地形等因素有关。一般认为一次降雨量小于5mm时,α为0,但在干旱地区,也有的取α为1;当一次降雨量在5~50mm时,α约为1.0~0.8;当一次降雨量大于50mm时,α=0.7~0.8。

(4)地下水补给量(K)。地下水补给量系指地下水借土壤毛细管作用上升至作物根系吸水层而被作物利用的水量,其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度及计划湿润土层含水量等有关。地下水利用量(K)应随灌区地下水动态和各阶段计划湿润层深度不同而变化。目前由于试验资料较少,只能确定总量大小,如内蒙古灌区春小麦地下水利用量,当地下水埋深为1.5~2.5m时,利用量为40~80m3/亩;河南省人民胜利渠在1957年、1958年观测资料证明,冬小麦生长期内地下水埋深1.0~2.0m时,地下水利用量可占耗水量的20%(中壤土)。由此可见,地下水补给量是很可观的,在设计灌溉制度时,必须根据当地或条件类似地区的试验、调查资料估算。见表2-14、表2-15,为不同地下水埋深情况下地下水补给量参考值。

表2-14 吉林省粮菜地下水补给量

表2-15 山东省棉花生育期地下水补给量 单位:m3/亩

(5)由于计划湿润层增加而增加的水量(WT)。在作物生育期内计划湿润层是变化的,由于计划湿润层增加,可利用一部分深层土壤的原有储水量,WT可按下列公式计算:

式中 H1——计划时段初计划湿润层深度,m;

H2——计划时段末计划湿润层深度,m;

——(H2-H1)深度的土层中的平均含水率,以占孔隙率的百分数计,一般θ

n——土壤孔隙率,以占土体积的百分数计;

——同,但以占干土重的百分数计;

γγ——土壤干容重和水的容重,t/m2

当确定了以上各数据项设计依据后,即可分别计算旱作物的播前灌水定额和生育期的灌溉制度。

3.根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度

下面以棉花灌溉制度为例,如图2-5所示说明采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度的步骤如下:

(1)根据各旬的计划湿润层深度H和作物所要求的计划湿润层内土壤含水率的上限θmax和下限θmin,求出H土层内允许储水量上限Wmax及下限Wmin,绘制于图2-5上(Wmax=667nHθmaxWmin=667nHθmin)。

图2-5 棉花灌溉制度设计图

1-作物需水量ET累积曲线;2-渗入土壤内的降雨量累积曲线;3-WT累积曲线;4-K值累积曲线;5-计划湿润土层中的实际储水量W曲线;6-计划湿润土层允许最小储水量Wmin曲线;7-计划湿润土层允许最大储水量Wmax曲线

(2)绘制作物田间需水量(ET)累积曲线,由于计划湿润层加大而获得的水量(WT)累积曲线、地下水补给量(K)累积曲线以及净耗水量(ET-WT-K)累积曲线。

(3)根据设计年雨量,求出渗入土壤的降雨量P0,逐时段绘于图上。

(4)自作物生长初期土壤计划湿润层储水量W0。逐旬减去(ET-WT-K)值,即至A点引直线平行于(ET-WT-K)曲线,当遇有降雨时再加上降雨入渗量P0,即得计划湿润土层实际储水量(W)曲线。

(5)当W曲线接近于Wmin时,即进行灌水。灌水时期除考虑水量盈亏的因素外,还应考虑作物各发育阶段的生理要求,与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。灌水定额的大小要适当,不应使灌水后土壤储水量大于Wmax,也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也像降雨入渗量一样加在W曲线上。

(6)如此继续进行,即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水时间和灌水次数。

(7)生育期灌溉定额M2=∑mm为各次灌水定额。

根据上述原理,也可列表计算,计算时段采用一旬或5天,计算也十分简便。

把播前灌水定额加上生育期灌溉定额,即得旱作物的总灌溉定额M,即:

按水量平衡方法估算灌溉制度,如果作物耗水量和降雨量资料比较精确,其计算结果比较接近实际情况。对于比较大的灌区,由于自然地理条件差别较大,应分区制定灌溉制度,并与前面调查和试验结果相互核对,以求比较切合实际。

(三)几种主要旱作物节水型灌溉制度

1.小麦节水型灌溉制度

冬小麦是我国主要的粮食作物之一,生长期很长,一般为240~260d,每年9月下旬~10月下旬播种,次年5月下旬~6月中旬收割。我国是一个季风气候国家,冬小麦的生长期正是少雨季节,灌溉是冬小麦获得高产的重要保证。但是在我国北方地区,水资源较为短缺,如果采用充分灌溉,既不现实也不经济。在这种情况下就应按照节水高效的灌溉制度进行灌溉,把有限的水量在冬小麦生育期内进行最优分配,确保冬小麦水分敏感期的用水,减少对水分非敏感期的供水,此时所寻求的不再是丰产灌溉时的单产最高,而是在水量有限条件下的全灌区总产量(值)最大。我国冬小麦主产区是我国水资源最紧缺地区之一。因此,多年来开展了大量有关冬小麦节水高效灌溉制度的研究,取得了许多行之有效的成果。见表2-16~表2-19列出了河南、山东、陕西、新疆等省(自治区)冬小麦节水高效灌溉制度,以供参考。

表2-16 河南省冬小麦节水高效灌溉制度

表2-17 山东省分区冬小麦节水高效灌溉制度

表2-18 陕西省部分地区冬小麦节水高效灌溉制度

表2-19 新疆冬小麦畦灌节水高效灌溉制度 单位:m3/亩

我国春小麦主要分布在东北、内蒙古东部、宁夏、青海、新疆、甘肃河西走廊以及西藏等地区。除新疆、甘肃河西走廊和西藏一些地区比较干旱,全生育期灌水次数较多,灌溉定额较大外,其余地区春小麦生长后期都有一定降雨,但前期、中期多干旱缺雨,所以更要抓紧在拔节期和孕穗期灌水。见表2-20~表2-21是几个地区较为节水经济的春小麦灌溉制度,供参考。

表2-20 山西省及内蒙古巴盟地区春小麦节水高效灌溉制度

表2-21 宁夏银北地区春小麦节水高效制度

2.玉米节水型灌溉制度

各地的试验统计资料表明,不论是春玉米还是夏玉米,其生育期中的关键灌水时期分别为:①抽雄~开花期;②播种期。抽雄期受旱对产量影响最大。春玉米的播种~出苗期(4~6月)降雨量较少,保证播前有充足水分状况,能促成玉米全苗和壮苗。因此在制定节水高效灌溉制度时,一定要保证抽雄期前后和播种期的用水。

据各地玉米灌溉经验,在水源供水不足时,应特别注意抓住以下几次关键灌水。

(1)播前灌水。玉米种子发芽出苗的最适宜土壤含水率为田间持水率的60%~70%。我国北方春玉米区播种时常遇干旱,需进行播前灌溉。春玉米播前灌溉最好在头年封冻前进行冬灌,灌水定额一般50m3/亩左右。若不能进行冬灌,就在早春解冻时及早进行春灌,灌水定额要小一些,以30~45m3/亩为宜,以免土壤水分过高,推迟播种出苗。

夏玉米播种时,气温高,麦收后常因土壤过干而不能及时播种,就需进行播前灌溉。通常,夏玉米播前灌水有3种方式:

1)在麦收前约10d灌一次“麦黄水”,既可增加小麦粒重,又可在麦收后抢墒早播玉米。

2)麦收后灌茬水,灌水定额30~40m3/亩,不可过大,以免积水或浇后遇雨,延迟播种。

3)在麦收后,先整地再开沟,进行沟灌或喷灌,灌水定额15m3/亩即可。

(2)拔节孕穗期灌水。春玉米出苗后35d左右,夏玉米出苗后20多天开始拔节。此时如干旱缺水,则植株生长不良,并影响幼穗的分化发青,甚至雌穗不能形成果穗,雄穗不能抽出而成“卡脖旱”,造成严重减产。一般土壤含水率应保持在田间持水率的70%左右。灌水定额40m3/亩左右,不宜过大,以免引起植株徒长和倒伏,并宜采用隔沟灌灌溉方法。

(3)抽穗开花期灌水。此时期日需水量最高,是需水临界期,要求土壤含水率保持在田间持水率的70%~80%,空气相对湿度70%~90%。若该时期缺雨天气干旱,往往需每5~6d就要灌一次水,一般需连灌2~3次,才能满足抽穗开花和受粉的需要。其灌水定额约40~50m3/亩。

(4)灌浆成熟期灌水。玉米受粉后到蜡熟期是籽粒形成时期,茎叶中的可溶性养分大量向果穗输送,适宜的水分条件,能促进灌浆饱满。此时土壤水分应保持在田间持水率的75%左右。若遇土壤水分不足应及时灌水,但灌水定额不宜过大,以免引起烂根、早枯或灌后遇雨而引起倒伏,一般灌水定额为30~40m3/亩。

见表2-22~表2-25是几个地区夏玉米和春玉米的节水型灌溉制度,供参考。

表2-22 河南省夏玉米节水高效灌溉制度及产量水平

表2-23 山东省夏玉米节水高效灌溉制度及产量水平

表2-24 河北省春玉米节水高效灌溉制度

表2-25 山西省春玉米节水高效灌溉制度及产量水平

3.棉花节水型灌溉制度

(1)储水灌溉。我国北方主要棉区冬春雨雪少,春季蒸发大,为保证棉花及时播种和苗期需水要求,需在冬季或早春进行储水灌溉。

冬季储水灌溉除提供播种发芽和苗期所需水分外,还有提高地温,改良土壤以及减少病虫害等作用。棉田冬灌可在秋耕后开始,土壤封冻前结束,以夜冻昼消时间最为理想。灌水量以均匀、灌透和地表不积水为原则,灌水定额可稍大些,一般约80m3/亩,并严禁采用大水漫灌方法。在地下水位较高的棉田地区,土壤温润层深度与地下水埋深至少相差15~20cm。冬灌最好结合深耕施基肥进行,灌后应适时耙地保墒。

在未进行冬灌而需春灌时,应抓紧在早春刚解冻时进行,最迟需在播种期前一个月左右。春灌灌水定额以40m3/亩左右为宜。

既未冬灌又未春灌的北方棉田,如有需要可进行播前灌。其灌水时间一般在播种前15~20天,灌水定额不宜过大,应控制在30m3/亩左右。主要是保证播种时的表土墒,并要求临播前5cm土层深度处的地温能恢复到12℃以上,以有利于棉花的发芽出苗。

(2)生长期灌溉。棉花生长期灌溉,应根据各生育阶段的需水规律和气候、土壤墒情、棉株形态表现以及水分生理指标等适时适量实施。

1)苗期灌溉。棉花苗期气温不高,棉苗小,需水少。南方棉区苗期水多,不需灌溉而应注意排水。北方已进行过储水灌溉的棉田,苗期一般也无需灌水,应适当蹲苗。若未进行储水灌溉,天气又特别干旱,棉苗生长迟缓,表现出缺水时,可及时灌水,但灌水定额要小,以20~25m3/亩为宜,应采用隔沟小水轻灌。北方棉麦套种田,若缺水,可结合小麦灌浆水或麦黄水灌溉,同时灌溉棉苗。

2)蕾期灌溉。北方棉区正值麦收季节,易干旱,常需灌溉,但蕾期灌水,必须注意“稳长、增蕾”。如土壤肥沃,叶色浓绿,棉花生长旺盛或正常,即使天旱,仍应继续蹲苗而不灌水,或推迟灌水。如土壤肥力低,水分低于适宜土壤含水率下限,植株生长缓慢,主茎顶端由绿转红,中午叶片有萎蔫现象时,应及时灌水。在灌头水后,若天气持续干旱,还应连灌二水或三水。蕾期灌水定额应小,一般20~30m3/亩,宜采用隔沟灌,要注意避免灌后遇雨。南方棉区蕾期正值梅雨季节,但有时盛蕾以后遇伏旱,也需适当灌水。

3)花铃期灌溉。棉花花铃期时间长,气温高,植株生育旺盛,是一生中需水最多,同时也是对缺水最敏感的时期,是棉花灌水的主要时期。花铃期灌水时间的掌握,各地经验一般认为,当棉株形态出现以下征状时,应立即灌水。①上部叶子变小,叶色变深(暗绿)叶片失去光泽和向阳性,中午萎蔫,叶脉不易折断。②生长缓慢,顶尖比果枝低。③主茎节间变短,颜色变红,上面绿色部分长度不到10cm。④开花节位上升,最上一朵花离顶端不到6节。另外,也可依据叶水势、叶细胞液浓度等水分生理指标确定灌水适宜时间。花铃期灌水定额为40~50m3/亩,一般采用逐沟灌法。

4)吐絮期灌溉。棉花开始吐絮后,气温逐渐降低,棉株需水减少,一般无需灌溉。但吐絮初期如遇干旱仍应适量灌溉,以防棉株早衰,保证棉铃和棉纤维正常成熟。灌水定额应控制在30m3/亩左右。灌水量不可过大,以防土壤水分过多,导致棉株贪青迟熟,增加烂铃,造成减产。

部分地区不同水文年份的棉花节水型灌溉制度见表2-26~表2-29,供参考。总之,棉花的灌溉制度要特别注意天气变化,主要抓开花结铃期的灌水,并以小定额轻浇浅灌为宜,应以增蕾、早开花、早结铃和多结铃为实施节水灌溉的依据。

表2-26 河北省棉花节水高效灌溉制度

表2-27 河南省棉花节水高效灌溉制度及产量水平

表2-28 山东省棉花节水高效灌溉制度及产量水平

表2-29 山西省棉花节水高效灌溉制度及产量水平

二、水稻灌溉制度

水稻灌溉制度分泡田期及插秧以后的生育期灌溉两个阶段进行设计。

(一)泡田期的灌溉用水量(泡田定额)

泡田定额由3个部分组成,一是使一定土层达到饱和时所需水量,二是建立插秧时田面水层深度,三是泡田期的稻田渗漏量和田面蒸发量。可按式(2-36)计算:

式中 M1——泡田期灌溉用水量,m3/亩;

h0——插秧时田面所需的水层深度,mm;

S1——泡田期的渗漏量,即开始泡田到插秧期间的总渗漏量,mm;

t1——泡田期的日数;

e1——t1时期内水田田面平均蒸发强度,mm/d,可用水面蒸发强度代替;

P1——t1时期内的降雨量,mm。

通常,泡田定额按土壤、地势、地下水埋深和耕犁深度相类似田块上的实测资料决定,一般在h0=30~50mm条件下,泡田定额大约等于以下数值:黏土和黏壤土为50~80m3/亩;中壤土和砂壤土为80~120m3/亩(地下水埋深大于2m时)或70~100m3/亩(地下水埋深小于2m时);轻砂壤土为100~160m3/亩(地下水埋深大于2m时)或80~130m3/亩(地下水埋深小于2m时)。

(二)各生育期水量平衡方程

根据各地相关资料,合理确定水稻不同生长阶段的适宜淹灌水层的上限和下限,然后根据水稻生育期中任何一个时段(t)内的农田来水和耗水变化关系,用下列水量平衡方程计算确定各时段的灌溉制度:

式中 h1——时段初田面水层深度;

h2——时段末田面水层深度;

P——时段内降雨量;

d——时段内排水量;

m——时段内的灌水量;

WC——时段内田间耗水量。

式中各数值均以mm计。

(三)根据水量平衡原理用图解法拟定水稻的灌溉制度

如果时段初的农田水分处于适宜水层(水田)上限(hmax),经过一个时段的消耗,田面水层降到适宜水层的下限(hmin),这时如果没有降雨,则需进行灌溉,灌水定额即为:

这一过程可用如图2-6所示的图解法表示。如在时段初A点,水田应按1线耗水,至B点田面水层降至适宜水层下层下限,即需灌水,灌水定额为m;如果时段内有降雨P,则在降雨后,田面水层回升降雨深P,再按2线耗水至C点时进行灌溉;如降雨P′很大,超过适宜水层上限(或允许蓄水深),多余的部分需要排除,排水量为d,然后按3线耗水至D点时进行灌溉。见表2-30中列出的各种水层深度可供参考。表中水层为适宜水层下限(hmin);适宜水层上限(hmax);降雨后最大蓄水深度(Hp)。

图2-6 水稻生育期中任一时段水田水分变化图解法

表2-30 各生育阶段淹灌水层深度 单位:mm

根据上述原理可知,当确定了各生育阶段的适宜水层hmaxhmin以及阶段需水强度ei,便可用图解法推求水稻灌溉制度。

(四)根据水量平衡原理用列表法拟定水稻的灌溉制度法

以某灌区某设计年旱稻为例,说明列表法推求水稻灌溉制度的具体步骤。其基本资料如下:

(1)早稻生育期各生育阶段耗水强度,见表2-31。

(2)生育期降雨量,见表2-32第(5)栏。

(3)各生育阶段适宜水层深度。

根据灌区具体条件,采用浅灌深蓄方式,参照浇灌试验站资料,选取表2-32所列早稻数值,黄熟期自然落干。列入表2-32第(3)栏。

解:计算过程见表2-32。

表2-31 逐日耗水量计算表

注 稻田渗漏量为1mm/d。

表2-32 某灌区某年早稻生育期灌溉制度计算表 单位:mm

续表

续表

注 未包括黄熟期耗水。

校核:

h+∑P-∑d+∑m-∑WC=h

10+191.5-12.1+340-515.5=13.9mm

与7月6日淹灌水层相符,计算无误。

说明:在插秧后的3~5d以内,允许田面水层略低于适宜水层下限,避免过早灌水引起漂秧。

例如,起始日4月24日末水层深h1=10mm(泡田后建立的田面水层)。则有:

25日末水深为:

h2=10+0+0-4=6mm

26日末水深为:

h2=6+7.7+0-4=9.7mm

30日末水深为:

h2=5.1+61.0-4=62.1mm

超过蓄水上限,应排水12.1mm,使水层保持在50mm。

又如5月10日,h2=21.9+0+0-7=14.9mm,低于淹水层下限,需进行灌水。灌水量按灌水上限50mm控制,在5月10日灌水30mm,水层为44.9mm。

如此进行逐日计算,即可求得生育期灌溉制度成果见表2-33所列。

如此进行逐日计算,即可求得生育期灌溉制度成果。

若泡田定额为80m3/亩,则总灌溉定额为M=M1+M2=227+80=307m3/亩。

应当指出,这里所讲的灌溉制度是指某一具体年份一种作物的灌溉制度,如果需要求出多年的灌溉用水系列,还须求出每年各种作物的灌溉制度。为节省计算时间,各种作物的灌溉制度均可编制程序利用电子计算机进行计算。如图2-7所示为计算水、旱作物灌溉制度的通用电算框图。

表2-33 某灌区某年早稻生育设计灌溉制度表

图2-7 旱作物和水稻灌溉制度电算通用程序框图