作物需水量和灌溉用水量PPT讲稿.ppt
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1、作物需水量和灌溉用水量作物需水量和灌溉用水量第1页,共91页,编辑于2022年,星期五第一节第一节 作物需水量作物需水量 一、基本概念一、基本概念二、研究作物需水量的意义二、研究作物需水量的意义三、作物需水量的推求方法三、作物需水量的推求方法第2页,共91页,编辑于2022年,星期五 一、一、基本概念基本概念1、作物需水量、作物需水量2、田间耗水量、田间耗水量第3页,共91页,编辑于2022年,星期五1、作物需水量、作物需水量(Crop water requirement)植株蒸腾植株蒸腾Traspiration株间蒸发株间蒸发EvaporationThe evapotranspiration
2、 of a crop is the total amount of soil water used for transpiration by the plants and evaporation from the surrounding soil surface.The evapotranspiration is commonly expressed in millimetres of water used per day(mm/day)作物需水量作物需水量=植株蒸腾植株蒸腾+株间蒸发株间蒸发=腾发量腾发量Evapotranspiration(ET)第4页,共91页,编辑于2022年,星期五作
3、物根系从土壤中吸入体作物根系从土壤中吸入体内,通过叶片的气孔扩散内,通过叶片的气孔扩散到大气中去的水分到大气中去的水分refers to themovement of water from the soil intoa plant,up the plant body,and out the plants leaves into the atmosphere.蒸腾(蒸腾(Transpiration)第5页,共91页,编辑于2022年,星期五蒸腾(Transpiration)第6页,共91页,编辑于2022年,星期五Transpiration takes place so quickly,that
4、 in a rainforest,water that is in the soil in the morning travels into,up,and out of a tree in time to become rain in the afternoon.(This has prompted biologists to say that “rainforests make their own rain.”)蒸腾(Transpiration)第7页,共91页,编辑于2022年,星期五植株间土壤或田面植株间土壤或田面蒸发的水分蒸发的水分refers to themovement of wa
5、ter from the soil surface or water surface in paddy field into the atmosphereevaporation from the soil surface is at most equal but usually considerably less than evaporation from an open water surface蒸发(蒸发(Evaporation)第8页,共91页,编辑于2022年,星期五2、田间耗水量、田间耗水量(Consumptive Use of Water)稻田耗水量稻田耗水量=作物需水量作物需水量
6、+田间渗漏田间渗漏水稻田的渗漏水稻田的渗漏 Percolation in paddy fieldPercolation旱地耗水量旱地耗水量=作物需水量作物需水量第9页,共91页,编辑于2022年,星期五影响作物需水量的因素影响作物需水量的因素Factors Affecting Crop Water Requirement第10页,共91页,编辑于2022年,星期五气象因素(气象因素(Climatic factors)lRadiation:supplies energy to evaporate water from liquid to vaporlAir temperature:determi
7、nes how much water air can holdlHumidity:how much water is in the airlWind:how easily a molecule moves into the atmosphere第11页,共91页,编辑于2022年,星期五lDesign new irrigation systems二、研究作物需水量的意义二、研究作物需水量的意义lschedule(operate)existing ones12第12页,共91页,编辑于2022年,星期五Direct measurement(Lysimeters)三、作物需水量的确定三、作物需水量
8、的确定Determining EvapotranspirationCalculated(equations)13第13页,共91页,编辑于2022年,星期五1、作物需水量的观测、作物需水量的观测Measurement of EvapotranspirationLysimeter第14页,共91页,编辑于2022年,星期五Measuring Crop ETInside view of weighinglysimeter3 m1995 SoybeanCrop第15页,共91页,编辑于2022年,星期五2、作物需水量的计算、作物需水量的计算Calculation of ETl直接计算需水量直接计算需
9、水量l通过计算参照作物需水量来计算实际通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量作物需水量第16页,共91页,编辑于2022年,星期五直接计算作物需水量的方法直接计算作物需水量的方法以水面蒸发为参数的需水系数法以水面蒸发为参数的需水系数法)以产量为参数的需水系数法以产量为参数的需水系数法从影响作物需水量的主要因子(水面蒸发、气温、湿度、从影响作物需水量的主要因子(水面蒸发、气温、湿度、日照、辐射等)中选择单因子或多因子,通过实测数据的日照、辐射等)中选择单因子或多因子,通过实测数据的相关分析,建立经验公式相关分析,建立经验公式第17页,共91页,编辑于2022年,星期五直接计算作物需水量的方法
10、以水面蒸发为参数的需水系数法以水面蒸发为参数的需水系数法Pan Evaporation Method某时段内的某时段内的作物需水量(作物需水量(mm)与ET同时段的水面蒸发量国内外都有较多应用,我国尤其在水稻地国内外都有较多应用,我国尤其在水稻地区应用较多区应用较多第18页,共91页,编辑于2022年,星期五Etp=Epan*Pan factor(0.8)*Crop factor Epan=Class A pan evaporation.This data is interpolated for each location based on data from major regional c
11、entres.Pan factor=Evaporation of water from a pan is affected by the pans dimensions,wind speed,humidity and the type of crop within the upwind fetch.The pan factor is typically 0.8 but may range from 0.45 to 0.85.Crop Factor=Empirical ratios of crop to pan evaporation.Its value is indicative of the
12、 green leaf area of the vegetation.第19页,共91页,编辑于2022年,星期五直接计算作物需水量的方法以产量为参数的需水系数法以产量为参数的需水系数法作物全生育期作物全生育期内总需水量(内总需水量(m3/亩)亩)需水系数需水系数作物单位面积作物单位面积产量(产量(kg/亩)亩)我国过去旱作地区应用较多,目我国过去旱作地区应用较多,目前仍有少量应用前仍有少量应用第20页,共91页,编辑于2022年,星期五阶段作物需水量阶段作物需水量某一生育阶段的作物需水量模比系数第21页,共91页,编辑于2022年,星期五通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量参照作物需水
13、量参照作物需水量Reference Evapotranspiration ET0土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(地块的长度和宽度都大于(地块的长度和宽度都大于200m)矮草地(草高)矮草地(草高8-15cm)上)上的腾发量的腾发量ETo is the rate of evapotranspiration from a large area,covered by green grass,8 to 15 cm tall,which grows actively,completely shades the ground and
14、 which is not short of water 第22页,共91页,编辑于2022年,星期五计算参照作物需水量的方法有很多,最著名计算参照作物需水量的方法有很多,最著名的、应用最广泛的是的、应用最广泛的是Penman公式公式通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量Penman公式最早于公式最早于1948年提出年提出后来经过了不断的修改和完善后来经过了不断的修改和完善目前应用最多的是目前应用最多的是Penman-Monteith 公式公式23第23页,共91页,编辑于2022年,星期五通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量Penman公式的基本原理公式的基本原理 能量平衡能量平衡
15、到达地表的净辐射到达地表的净辐射Rn=到达地表的净短波辐射到达地表的净短波辐射Rns-地表向外发出的净长波辐射地表向外发出的净长波辐射Rls能量收入:能量收入:能量支出:能量支出:显热消耗显热消耗C潜热消耗潜热消耗E土壤增温土壤增温G第24页,共91页,编辑于2022年,星期五SWLWExtraterrestrial Radiation RaRns Net shortwaveReflected SW=aRsRnl net longwaveRs global radiation=(0.25+0.5.(n/N).RaNet radiation driving Et=Rn=(Rns-Rnl)通过计算
16、参照作物需水量来计算实际作物需水量通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量25第25页,共91页,编辑于2022年,星期五 Energy balance equationsNet RadiationSoil HeatingAir HeatingLatent Heat Evap26第26页,共91页,编辑于2022年,星期五lTransfer of moisture away from leaf:Rate of transfer=potential/resistance第27页,共91页,编辑于2022年,星期五第28页,共91页,编辑于2022年,星期五Rn=net radiation MJ
17、 m-2 d-1Rns=net shortwave radiation MJ m-2 d-1Radiation Term When radiation data are not available,the net radiation Rn can be estimated as follows:29第29页,共91页,编辑于2022年,星期五Rnl=net longwave radiation MJ m-2 d-1Ra=extraterrestrial radiation MJ m-2 d-1N=relative sunshine fraction Tkx=maximum temperatur
18、e KTkn=minimum temperature Ked=actual vapour pressure kPa30第30页,共91页,编辑于2022年,星期五where:Ra=extraterrestrial radiation ML m-2 d-1dr=relative distance Earth-Sundr=solar declination rad=latitude rads=sunset hour angle radExtraterrestrial Radiation(Ra)Extraterrestrial radiation is a function of the latit
19、ude and time of the year.Ra values can be obtained from tables(Table AI)or calculated as follows:31第31页,共91页,编辑于2022年,星期五J=Julian day in the year For daily values,J can be determined by:If M 2,then J=J32第32页,共91页,编辑于2022年,星期五lThe soil heat flux(G)is estimated for a daily periods(effective soil depth
20、 0.18m)as follows:For monthly periods(effective soil depth 2.0 m)the soil heat flux(G)can be estimated as:Since the magnitude of daily soil heat flux over 10-30 day periods is relatively small,it normally can be neglected and thus G=033第33页,共91页,编辑于2022年,星期五lSlope Vapour Pressure Curve(D)D=slope vap
21、our pressure curve kPa oC-1T=air temperature oC ea=saturation vapour pressure at temperature T kPa第34页,共91页,编辑于2022年,星期五lSaturation Vapour Pressure ea=saturation vapour pressure kPaT=temperature oC第35页,共91页,编辑于2022年,星期五lPsychrometric Constant=psychrometric constant kPa oC-1P=atmospheric pressure kPa
22、l=latent heat MJ kg-136第36页,共91页,编辑于2022年,星期五lLatent Heat of Vaporisation =latent heat of vaporisation MJ kg-1T=air temperature oCAs the value of the latent heat varies only slightly with temperature a single value of lambda may be used,i.e.=2.45第37页,共91页,编辑于2022年,星期五 lAtmospheric PressureAssuming a
23、tmospheric pressure at sea level Po=101.3 kPa:z=elevation above sea level m38第38页,共91页,编辑于2022年,星期五 Actual Vapour Pressure(ed)The average daily vapour pressure can be determined from:a.Hygrometer measurements of relative humidity(RH)daily at Tmax(early afternoon)and Tmin(early morning)as follows:(RH
24、 as decimal)at early morning:RHmax=maximum daily relative humidity%Tmin=minimum daily temperature oCea(Tmin)=saturation vapour pressure at Tmin kPaat early afternoon:Rhmin =minimum daily relative humidity%Tmax =maximum daily temperature oCea(Tmin)=saturation vapour pressure at Tmax kPa第39页,共91页,编辑于2
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