农田灌溉原理课件.ppt

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1、第一章农田灌溉原理农业水利工程系2006年5月第一篇灌溉工程第三节非充分灌溉原理与作物水分生产函数（5）学习提纲一、非充分灌溉的理论基础二、作物水分亏缺对作物生长的影响及水分亏缺的判别指标三、作物水分生产函数四、非充分灌溉条件下作物灌溉制度第二节作物需水量与灌溉制度1．非充分灌溉的基本概念一、非充分灌溉的理论基础本世纪40年代以来，传统的灌溉目标主要是获得高额稳定的单位面积产量，并以控制土壤湿度为约束条件。即将一定耕层深度土壤含水量控制在某一适宜区间，对于天然水分不足进行人工补充，做为单位面积高产条件下灌溉设计和灌溉管理的基本理论依

2、据。约束条件一般表达为：θmin≤θ≤θmaxθmin≥θs,wpθmax≤θf在水资源取用不受限制的地面灌溉条件下，灌溉工程规划设计和计划用水管理至今仍继续沿用。水资源的日益紧缺，使得充分供水的灌溉制度已越来越难以实现。非充分灌溉制度是相对于前述充分灌溉而提出的，是对水资源不足或缺水年（季）所采取的一种限额（或控制）灌溉。1．非充分灌溉的基本概念一、非充分灌溉的理论基础1．非充分灌溉的基本概念70年代，Penman公式在灌溉领域获得突破性推广，公认影响灌溉产量目标的最佳自变量是蒸发蒸腾量（ET）,对于充分与非充分灌溉的认识，对灌溉

3、划分的概念有了进一步的发展。Woodruff等（1974）称ET亏缺的灌溉（Evapotrans-pirationDeficitIrrigation简称EDI）为非充分灌溉。一、非充分灌溉的理论基础1．非充分灌溉的基本概念当作物在各个生育阶段所需的水分都得到充分满足，即作物生长发育处于最佳水分环境，配合相应的农业管理技术，使作物产量达到最高，此时大田作物的实际蒸发蒸腾量称ETc，这种灌溉则称为充分灌溉。由此可定义如下：充分灌溉：ETa=ETc=KcET0非充分灌溉：KθKcET0=ETa＜ETc=KcET0一、非充分灌溉的理论基础非

4、充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。根据所应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如：在水资源短缺的半干旱地区，为解决有限水量在作物生育期的最优分配问题，根据作物需水关键期进行有限次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度为追求农产品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉它们都是为了提高水分利用效率，达到节水增产，提高经济效益的目的。2．非充分灌溉理论基础一、非充分灌溉的理论基础2．非充分灌溉理论基础作物水分与产量关系：1）单位面积产量2）单位水量产量在阶段2，产量增加幅度

5、小于投入量增加幅度，出现了所谓“报酬递减”现象，在这种情况下，投入量的多少应以总效益来确定。作物水分生产函数的边际分析bc一、非充分灌溉的理论基础３．非充分灌溉理论依据在许多情况下，水分亏缺矛盾总是不可避免。关键的问题是在不同的可供水量条件下，为了获得最佳产量，允许作物在什么时候发生水分亏缺及允许亏缺到什么程度?作物对水分胁迫逆境适应的能力有多大?当某生育阶段发生水分亏缺、经过灌溉补救以后，其后遗影响的大小及延续时间的长短，它们最终会对产量和产品质量构成哪些影响?揭示并依据这些规律便可科学地制定非充分灌溉的策略，成为非充分灌溉的理论

6、依据。一、非充分灌溉的理论基础３．非充分灌溉理论依据（1）物种资源中存在着一系列的对水分亏缺的适应机制，可用来增加作物在遭受干旱逆境时的定植、生长、发育和生产能力。这种机制表现为干旱时的逃旱(或避旱)和耐旱(或抗旱)作用。逃旱是指在土壤有效水分耗尽前，提前成熟；耐旱是指可增加对逆境耐性的适应能力，如延迟脱水和增加耐脱水能力。水分生理学研究表明，受水分胁迫的许多作物都表现了脯氨酸(PRO)和脱落酸(ABA)的积累。一、非充分灌溉的理论基础（2）干旱和半干旱地区某些土壤的水分特征，提供了低定额灌溉的可能性。如我国西北地区黄土的水分物理学

7、研究表明，其水分特征曲线在接近θf处，水分有效性下降很快，而在40％～80％θf的范围内，土壤水分为作物利用的有效性下降非常缓慢。在此范围以内的土壤水分对作物的吸收影响，几乎同等有效。表明在西北干旱和半干旱的黄土地区，保持低含水量水平，不会使作物遭受明显干旱而大幅度减产。为非充分灌溉和农业节水并获得中等以上的产量提供了可能。３．非充分灌溉理论依据一、非充分灌溉的理论基础（3）作物具有一种有限缺水效应，在适度的水分亏缺情况下并不一定会显著降低产量。作物在适度水分亏缺的逆境下，对于有限缺水具有一定的适应和抵抗效应，在经受了短期和适度水分

8、胁迫影响，虽对生长和发育产生了一定抑制，但经过灌水的补救，一段时间后又会加快生长，表现为一种补偿生长的效应。如我国总结棉花和玉米的“蹲苗”、水稻的控水“落干”增产经验。Turner(1989)研究认为，早期适度水分亏缺，对小麦、玉米、