作物需水量

在正常生育狀況和最佳水、肥條件下，作物整個生育期中，農田消耗於蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示，即為植株蒸騰量與株間土壤蒸發量之和，以毫米或立方米/畝計。作物需水量是研究農田水分變化規律、水分資源開發利用、農田水利工程規劃和設計、分析和計算灌溉用水量等的依據之一。

影響田間作物需水量的主要因素有：氣象條件、作物種類、土壤性質和農業措施等。氣溫高，空氣乾燥，風速大，作物需水量就大；生長期長、葉面積大、生長速度快、根系發達以及蛋白質或油脂含量高的作物需水量就大；就生產等量的干物質而言，多數碳3作物需水量大於碳4作物。

作物不同發育期的需水量差別很大。一般在整個生育期中，前期小，中期達最高峰，後期又減少。生殖生長時期，往往是需水臨界期。如禾穀類作物的孕穗期，對缺水最為敏感，此期缺水，對生長發育極為不利，常造成大幅度減產。確定作物需水量的基本方法有水量平衡法和能量平衡法。前者簡便易行，用簡測法、坑測法和田測法即可測定；後者測定項目有凈輻射量、亂流熱通量、土壤吸收或放出的熱量等。在資料短缺時常採用彭曼公式等經驗或半經驗方法估計可能蒸散量。

作物需水量主要受氣象因素的影響，此外也受植物、土壤因素，以及灌溉、排水和耕作栽培技術等人為措施對植物、土壤因素造成的影響。氣象因素，包括氣溫、空氣溫度、太陽輻射、日照和風速等，是影響作物需水量的主要因素。作物需水量因地區和時間而有明顯差異。在同一氣候地帶，乾旱和半乾旱地區的需水量又大於濕潤和半濕潤地區的需水量。同一種作物在不同水文年份和生長發育階段，需水量也不同。此外，作物需水量與單位面積產量也有關係，一般來講在一定範圍內產量越高，需水量越大，但後者並不隨前者成比例地增加。

確定作物需水量的可靠方法是通過試驗來確定，當實測資料不足時，可用計算方法。常用的計算方法可分兩類。

直接計演演算法即根據分析試驗觀測資料與影響作物需水量的主要因素之間存在的數量關係，用統計分析建立計算公式的方法。中國常用的有以下幾種。

①水面蒸發量法（多用於淹灌的水稻田）：E=αE0式中E為某時段的作物需水量（m3/畝）；E0為同時段內的水面蒸發量（m3/畝）；α為通過試驗確定的係數。

②產量法（多用於旱作物）：式中E為作物全生育期需水量（m3/畝）;Y為作物單位面積產量（kg/畝）；K、n和C為由試驗確定的經驗係數。

③多因素法（適用於各種作物）：它是利用兩個以上主要影響因素推定作物需水量公式的方法。該法形式很多，計算精度較高，但計算較複雜，需要的試驗資料較多。間接計演演算法先計算出參考田間騰發水量，再乘以作物係數便得出作物需水量。參考田間騰發水量即潛在騰發量，是指作物株冠完全覆蓋地面、作物高度不超過1m且生長正常的作物（如苜蓿等）在充分供水情況下的田間騰發水量。有代表性的計算方法是改進的彭曼公式。式中Et為參考田間騰發水量(mm/d);P0和P分別為海平面和計算地點的平均氣壓(mbar)；γ為溫度計常數；墹為飽和水汽壓曲線的斜率；Rn為田面接受的太陽凈輻射能量(mm/d)；Ea為乾燥力，即蒸發麵上的溫度等於氣溫時的蒸發量(mm/d)。但實際上，作物需水量可由下式計算：式中E為實際作物需水量；Kc為作物係數，即某階段內作物需水量與同期參考田間騰發水量的比值，它反映作物及土壤條件對騰發的影響作用，根據試驗資料求得。理論推導彭曼公式有比較全面的理論推導，計算精確度較高，對計算小於一旬的短期需水量能給出最好的結果。此外，布蘭尼－克里德爾和詹森－海斯公式結構簡單，也在許多國家被廣泛應用。前者適於計算乾旱地區的作物全生長期需水量，後者適於計算內陸半乾旱到乾旱平原地區的短期需水量。

作物生態系統作物需水量計算取得了一系列重要成果,而綜合考慮氣候、土壤水分狀況、地形、植被、灌溉農業發展等因素對區域作物耗水的研究,均存在許多假設,普適性不強,難以推廣.另外在計算方法方面比較單一,且比較複雜,難以推廣應用.運用分形、小波、信息熵等複雜性理論研究作物需水時空特徵的不確定性、不均勻性,應當是今後研究的方向。