实验一 玉米的灌溉制度设计和灌水率的设计

实验一 玉米的灌溉制度设计和灌水率的设计

一、实验目的

正确分析所提供的各种资料，掌握作物灌溉制度和灌水率的设计原理、方法和步骤。

二、仪器设备 绘图工具、计算器 三、实验内容 基本资料分析。 1、玉米的地域分布

玉米的种植区域遍布全国各省（区、市），而根据适宜种植的程度又较集中分布在从东北三省经冀、鲁、豫、陕走向西南的一个狭长地带，该地带玉米种植面积占全国玉米总面积的70%，产量接近玉米总产量的4/5。

根据地理位置、地势、气温、无霜期长短等条件确定玉米的播种期和种植制度，并将玉米大致分为春播和夏播两类。我国北方北纬40度以北，多为春季播种，为春玉米。北纬38度以南，气温较高，无霜期多在190天以上，玉米夏季播种，为夏玉米。冀、晋、陕、鲁及新疆等省区，靠北部种植春玉米，南部复种夏玉米，中部春、夏玉米交叉种植。长江以南一些地区有一年三熟的秋玉米，而广西、海南等省区，还可以在冬季种植玉米。

2、玉米的需水规律

无论是春玉米还是夏玉米、北方玉米还是南方玉米，需水模系数（指各生育阶段需水量占全生育期总需水量的百分比）的变化趋势均是从小到大，再由大到小。各生育阶段需水情况如下：

（1）播种～拔节阶段：植株蒸腾量很小，其水分多数消耗在棵间蒸发中，玉米这个生育阶段在全生育期内时间最长，春、夏玉米分别占全生育期天数的

32.4%～35.6%和30.3%～31.9%，但需水模系数最低，春玉米占23.9%～24.2%，而夏玉米仅占16.7%～22.8%。

（2）拔节～抽雄阶段：不论是春玉米还是夏玉米，此生育阶段都处于气温较高的季节。玉米在拔节以后，由于植株蒸腾的速率增加较快，日需水强度不断增大。该阶段经历时间，春玉米34～40天，北方夏玉米25～32天，南方夏玉米

仅18～25天。该阶段需水模系数普遍较高，春玉米为28.2%～33.5%，在灌溉条件下的夏玉米达28.3%～36.5%。

（3）抽雄～灌浆阶段：是玉米形成产量的关键期。该阶段时间较短，春玉米18～24天，夏玉米16～21天。需水模系数的区域差异性较大，辽宁春玉米平均为17.9%，而山西北部春玉米达28.4%，安徽中部夏玉米为23.7%。

（4）灌浆～成熟阶段：除部分春玉米外，此阶段多数地方气温渐降，叶片也开始发黄，该阶段持续时间：春小麦30～36天，夏玉米22～28天。黄河以北地区，无论春玉米或夏玉米，需水模系数大都为25%左右。而南方多数省份，生育期正常供水情况下，夏玉米需水模系数一般29%～34%，春玉米也在27%以上。

四、实验成果 玉米的灌溉制度表 分区

水文年份

一般年

一

4

14

13

13

3 3

12 4

11

22

一一一

5

14

13

21

28

前

15

14

23

27

1

灌水定额（立方米/亩） 播期

15

24

28

1

苗节

25

29

1

拨穗

20

1抽浆

2

灌溉定亩）

125 120 115 105 110

产量水亩）

420 408 403 402 404

灌额（立方米/平（千克/

中区

东北区

般年 西北区

般年 西南区

般年 东南区

般年

灌水率计算表格

作物 种植面积百分比（%） 夏25% 起 1 6.1止 6.28 0.0184 2430 修正后 灌溉灌水次序 灌水时间（月.日） 灌水延续定额灌水率（m3/hm2） （m3/s.100hm2） 天数(d)

玉米 2 8 7.12 7.27 8.12 5 7.18 8.3 8.18 7 8 7 0.0265 0.0231 0.0265 3 4 本设计采用灌溉保证率法确定灌溉设计标准，根据当地水土资源和经济可行建设方案，其灌溉保证率取50%和75%。工程灌溉形式为管道防渗，灌溉水利用系数取0.8。 灌溉用水量

（1）种植面积及植物种植比例的确定

根据当地气侯、土壤、种植习惯、劳力等确定560亩耕地全部种植玉米。 （2）作物有效降雨量

有效降雨分作物播前有效降雨和生产期内有效降雨量两项。由于当地无资料，雨量资料采用附件地区五台县城雨量站50年的实测资料频率分析，采取P=50%,P=75%的典型年分别为1996年和2000年。典型年降雨量见表4-1，降雨量有效利用系数见表4-2

表4-1 典型年各月降雨量 单位：毫米 保PP代12一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十177.9 3.6 20.7 6.9 9.7 24118119531十全 年 459.9 362.7 证率 表年 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月一月 二月 4.6 59.4 71.5 .5 5.1 3 =50% 996 .5 =75% 000 .8

3.2 5.8 2.3 50.7 1.3 8.0 .1 表4-2 降雨量有效利用系数表 雨量（mm） 利用率（%） ＜5 0 5-30 80 30-50 60 50-100 40 ＞100 25 对典型年各种作物播前及生育期内每次实际降雨量，按有效利用系数扣除损失后，计算播前及生育期有效降雨量，计算结果见表4-3.扣除办法采用了“山西省水利厅《灌溉管理》”一书中的推荐方法。

表4-3 作物有效降雨量计算成果表 播前雨量

生长期雨量

P=50% 亩水雨量 (mm) 11.7 量 (m3/亩) 7.8 0 P=75% 亩水雨量 (mm) 量 (m3/亩) 0 P=50% 亩水雨量 (mm) 258.3 量 (m3/亩) 172.2 P=75% 亩水雨量 (mm) 214.2 量 (m3/亩) 142.8 （3）作物需水量

a、作物产量及需水系数的确定

作物需水量的确定，采用以计划产量为参数的需水系数法。 作物计划产量，根据本地区历年作物产量，结合五台县农业规划的数值确定。作物需水系数，是根据省水科所灌溉试验资料及附近灌区的试验资料确定，玉米需水系数为0.5.

b、作物总需水量计算

作物总需水量计算公式：E=KY

式中：E — 作物总需水量（方/亩） K — 需水系数（方/公斤） Y — 作物亩产量（公斤/亩）

根据上式可计算出玉米在生育期内总需水量E=500×0.5=250m3/亩。 （4）净灌溉定额的确定 灌溉定额采用计算公式： M=M1+M2

M1=666.7Hγ(βmax-β0)-P′有效 M2=E-P有效-W1+W2 上式中：

M — 灌溉定额（m3/亩） M1 — 作物播前灌水定额 M2 — 作物生育期灌溉定额

H — 土壤计划湿润层最大深度，取H=0.6米 γ — 土壤干容重，取1.42t/m3

βmax — 播前土壤田间持水率，即土壤含水率上限，取βmax=24% β0 — 播前土壤耕作层内平均含水率，取最大持水率的60%。 P′有效 — 播前有效降雨量，mm

P有效 — 作物生育期有效降雨量，mm E——作物生育期内总需水量

W1——播前土壤耕作层要求含水量，其值为666.7 Hγβ1，β1按最大持水率的60%计

W2——收割前耕作层含水量，其值为666.7 Hγβ2，β2按最大持水率的80%计

计算成果见表,4-4

表4-4 灌区作物灌溉定额 单位： 方/亩 P=50% 播前 46.7 生长期 105.0 合计 151.7 播前 54.5 P=75% 生长期 134.4 合计 188.9 （5）毛灌水定额的确定 管道为一级管道，直接送到地头，根据灌区现状测算，其灌溉水有效利用系数为0.8.

P=50%: 151.7/0.8=189.63m3/亩。 P=75%: 188.9/0.8=236.13m3/亩。 （6）灌溉用水量

560亩水浇地相应于50%和75%保证率毛用水量分别为： P=50%: 189.63×560=10.62万m3。 P=75%: 236.13×560=13.22万m3。 灌溉制度设计

理论灌水定额的确定

对于高产增产作物，不仅灌水要求做到适时灌水，而且要求灌溉量要适度。适时适量灌水不仅可防止超渗漏引起水肥设施，同时对作物生长也有利，所以在制度灌水定额时采用勤灌浅灌的原则。

采用公式：m=666.7h12土/ 式中： m—设计灌水定额，mm

h---计划湿润层深度（mm），取0.6m β—田间持水率，β=24%

β1—土壤适宜含水量上限。取β1=0.9 β2—土壤适宜含水量下限。取β2=0.6 γ土—土壤干容重，γ土=1.42t/m3 m=10h12土/水

=666.7×0.6×0.26×（0.9-0.6）×1.42/0.8 =51.1m3。 （2）灌溉制度的拟定

根据作物灌溉制度和灌水定额理论计算，拟定各类作物灌水次数和灌水定额见表5-1。灌水时间根据作物生长阶段及群众丰产灌水经验来确定。经修正后，制定出本灌区灌溉制度，见表5-2。

表5-1 灌区作物灌溉定额计算成果 灌溉定额（方/亩） 灌溉保证率 计算值 50%

灌水次数 3 灌水定额（方/亩次） 播前 50 生长期 33 拟定值 150 151.7

75%

188.9 190 4 50 35