[科普中国]-作物需水量

在正常生育状况和最佳水、肥条件下，作物整个生育期中，农田消耗于蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示，即为植株蒸腾量与株间土壤蒸发量之和，以毫米或立方米/亩计。作物需水量是研究农田水分变化规律、水分资源开发利用、农田水利工程规划和设计、分析和计算灌溉用水量等的依据之一。 影响田间作物需水量的主要因素有：气象条件、作物种类、土壤性质和农业措施等。气温高，空气干燥，风速大，作物需水量就大；生长期长、叶面积大、生长速度快、根系发达以及蛋白质或油脂含量高的作物需水量就大；就生产等量的干物质而言，多数碳3作物需水量大于碳4作物。

作物不同发育期的需水量差别很大。一般在整个生育期中，前期小，中期达最高峰，后期又减少。生殖生长时期，往往是需水临界期。如禾谷类作物的孕穗期，对缺水最为敏感，此期缺水，对生长发育极为不利，常造成大幅度减产。确定作物需水量的基本方法有水量平衡法和能量平衡法。前者简便易行，用简测法、坑测法和田测法即可测定；后者测定项目有净辐射量、乱流热通量、土壤吸收或放出的热量等。在资料短缺时常采用彭曼公式等经验或半经验方法估计可能蒸散量。

影响因素作物需水量的大小取决于作物生长发育和对水分需求的内部因子和外部因子。其中内部因子是指对需水规律有影响的生物学特性，与作物种类、品种以及生长阶段有关，气候条件(包括太阳辐射、气温、相对湿度、水面蒸发量、风速等)和土壤条件(包括土壤质地、含水量等)属于外部因子。在土壤水分充分的情况下，气象因素是影响作物需水量的主要因素。同时,农业技术措施也会对作物需水产生影响。3

确定方法以能量平衡原理为基础的Penman公式法,只需利用常规气象资料便可较为准确地计算出参考作物的需水量.该法已成为计算参考作物需水量的一种主要方法,它包含直接计算方法和间接计算方法2种。4

直接计算方法一般是根据实测资料,分析几个主要影响因素(如水面蒸发、气温、湿度、日照、辐射等)与作物需水量之间存在的数量关系,归纳成某种形式的经验公式.首先先计算整个作物生育期的需水量,然后用阶段需水模系数分配各阶段的作物需水量,如以产量为参数的需水系数法(简称K值法!)、水面蒸发量法(󰀁值法!)、积温法、日照时数法、多因素法等.该法的精度在很大程度上取决于阶段需水模系数的准确程度.由于影响需水模系数的因素很多,如作物品种、气象条件,以及土、水、肥条件和生育阶段划分的不严格等,同一生育阶段不同年份同品种作物的需水模系数并不稳定,而不同品种的作物需水模系数则变化更大。

另一种是间接计算方法.间接计算参考作物需水量的方法很多,概括起来分为2类方法:一类是经验公式法,另一类较为常用的是Penman综合法.其中,经验公式是在特定的环境条件下推导出来的,有较强的区域局限性,要么过于精巧而缺乏难以测得的资料而不便推广,要么公式简单但计算结果过于粗略。

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研究展望作物生态系统作物需水量计算取得了一系列重要成果,而综合考虑气候、土壤水分状况、地形、植被、灌溉农业发展等因素对区域作物耗水的研究,目前均存在许多假设,普适性不强,难以推广.另外在计算方法方面比较单一,且比较复杂,难以推广应用.运用分形、小波、信息熵等复杂性理论研究作物需水时空特征的不确定性、不均匀性,应当是今后研究的方向。4