灌溉施肥节水效益评价精简版..

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,灌溉施肥技术节水效益评价,全国农业技术推广服务中心 吴勇,2008年6月 济南,节约用水，利国利民,1,主要内容,目的,基本术语,评价指标及计算方法,田间观测项目,实例,结束语,2,有关文件,农技土肥水函2006237号,关于印发节水模式效益观测与评价方法（试行）的通知,3,一、目 的,采用统一规范的评价方法,相同的评价内容和指标，观测记载相同的项目，使灌溉施肥技术效益数据及成果在各省农业部门能相互比较、相互认可。,提升膜下滴灌补贴及水肥一体化示范项目科技水平，为国家扩大补贴及示范规模提供支撑。,4,二、基本术语,水分生产效率,水分生产效益,作物蒸腾蒸发量,田间持水量,5,1、水分生产效率,概念：在一定的作物品种和耕作条件下，在一个全生育期内，消耗单位水资源所获得的产量。是衡量水分利用的核心指标。,单位kg/m,3,kg/mm.亩或kg/mm.hm,2,.,6,节水农业的实质,在给定的农业可用水量限制下，采用一切方法，生产更多的农产品，满足社会对粮食、蔬菜和经济作物产品的需求。节水农业的关键在单位水量的产出，即水资源的高效率利用。,节水农业并不是单纯的节水，它必然是与产出联系在一起。,7,评价尺度,作物、农田、系统、灌区、流域五个尺度。水分生产效率是强烈尺度依赖的，尺度不同，结果大不一样。既然与产出联系在一起，我们的评价尺度重点就在田间，即农田尺度，即,末级渠道（管道）控制的各块土地。,灌溉施肥：农田尺度。,8,产品原则,水是农业生产的必须要素，衡量要素投入的效率只能是单位要素投入的产出，如万吨产品的耗水量,或万元产值的用水量,。,例：吨水斤粮田,9,提高水分生产效率途径,一是与农艺技术相关联，减少与农田的蒸发水量，如滴灌+,覆膜,、,秸秆覆盖,等,二是与设施相关联，使向农作物的灌溉更加准确和有效率，如,管道输水、根部滴灌,三是与植物生理过程相关，提高蒸腾的产出效率，如抗旱品种、水肥协调,膜下滴灌=覆膜+准确有效灌溉+水肥协调,10,我国主要作物水分生产效率,我国主要作物水分生产率 Kg/m,3,小麦,小麦高产,玉米,玉米高产,水稻,棉花皮棉,0.8-1.2,1.5-2,1.2-1.8,2.5-3,0.5,0.4,资料来源：节水农业技术理论与实践 全国农技中心编著,11,旱作项目的成功典型,技术模式,单 产,（kg/亩）,增产,（kg/亩）,增产率（%）,水分生产效率,Kg/方,双垄面全膜覆盖,619.1,196.8,46.7,3.02,全地面平铺覆膜,523.9,101.6,24.6,2.56,半膜小垄沟覆盖,438.2,15.9,3.8,2.14,半膜覆盖,422.3,2.06,甘肃农业节水与土壤肥料管理站2004年项目成果 玉米 降雨量：307mm,12,冬小麦典型,吴桥模式：晚播小麦只浇一次拔节水，产量达,507kg/,亩，水分生产效率达,1.145kg/mm.,亩,(1.72kg/m,3,),；一年两作小麦夏玉米种植，产量,1026.8kg/,亩，耗水量为,696.7mm,，,水分生产效率为,1.473kg/mm,亩（,2.2kg/m3,）,河北旱作所：不同降雨年型优化灌溉制度，,400mm,耗水量能保证,500kg,亩产，,WUE,达到,1.25 kg/mm.,亩,(1.875kg/m3),13,2、水分生产效益,在一定的作物品种、耕作条件及社会经济背景下单方水资源量消耗所获得的产值。是衡量水分利用效益的核心指标。,单位：,元/m,3,元/mm.亩或元/mm.hm,2,.,14,一般认为水分生产效率是节水项目追求的目标，即单位水量能得到的产量。但是，高产量不一定会带来高收益，甚至是收益的减少或者负收益，尤其当增加的产量需要付出高成本的时候。如果经济回报很小，甚至为负时，则无论水分生产效率有多高，节水效果有多好，农户是不会主动采用的。,15,给我们的启示,灌溉施肥技术由于相对的高投入高成本特点，在示范推广的过程中一定要考虑到经济回报问题，即水分生产效益要大，要对老百姓有足够的吸引力。不管白猫黑猫，赚钱才是好猫。,这也解释了我国目前灌溉施肥发展的形式：主要在北方的果树蔬菜、南方果树花卉、新疆的棉花果树上发展，因为这些作物能带来良好的收益。,16,农户如果采用新的品种或农艺技术，提高产品品质或降低成本，水分生产效率可能没有明显改变，但因品种提高或成本降低而提高了水分生产效益，这对推广节水措施是很有意义的。进一步，在缺水地区，如能改种高经济效益作物，即使在耗水量不变的情况下，也提高农户个人和社会的收益，达到了高经济效益的用水。,17,3、作物蒸腾蒸发量,FAO,定义：指生长在大面积农田上的作物群体，在给定的环境中在土壤水分适宜、正常生长、产量水平较高条件下所消耗的水量,包括植株蒸腾和棵间蒸发量之和，简称腾发量，又称田间耗水量或作物需水量，表示为,ET（Evapotranspiration),。不包括输配水过程中径流损失和田间渗漏水量。,ET,值根据需要可按时间分为单项作物某一生育阶段,ET,，全生育期的,ET,，某一轮、间、套、复种周期的ET等。也可按地域空间分为某一作物种植区的,ET,，某灌区的,ET,等。,18,作物需水量就是作物生长发育过程中所需的水量，一般包括生理需水和生态需水两部分。,生理需水是指作物生命过程中各项生理活动（蒸腾、光合作用和构成生物体系等）所需要的水分。生态需水是指给作物正常生长发育创造良好生活环境所需要的水分，如调节土壤温度、影响肥料分解、改善田间小气候等所需要的水分。,由于上述各项需水量不好测定和计算，在生产实践中用作物的蒸腾量和颗间蒸发量来表示作物需水量。,19,ET值的意义,作物腾发量或田间耗水量是反映农业用水最关键的基础数据。农田节水的核心就是通过降低无效的蒸腾蒸发，提高水分利用效率，实现资源型和效益型节水。,进一步解释了提高水分生产效率的三条途径：目的都是为了降低稞间蒸发和提高作物的蒸腾的产出效率。,20,关于ET值的说明,我国对ET值的研究从新中国成立前已经开始，各地灌溉试验站都针对当地主要作物需水量进行试验研究。1990年前后总结各地成果，绘制出版了全国主要农作物需水量等值线图。这些历史资料时效性参差不齐，前后半个多世纪；且当前农业生产条件如肥水利用方式、作物品种等已经大不一样，在实践中只能作为参考的相对指标，并非绝对的作物需水量。,21,4、田间持水量,指土壤毛管悬着水达到最大时的土壤含水量，包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水，简称为田持。,通俗理解：长时间大雨2-3天后土壤耕层的含水量。,22,田持的用途,田持是在不受地下水影响条件下，土壤能稳定保持水分的最大数量指标。当超过田持时如果继续灌溉，宝贵的水分就会通过下渗或者径流的方式流走而浪费。,田持是土壤有效含水量的上限值，常用来作为灌溉上限的参数计算灌溉定额以及设计灌溉制度。是生产中使用最多的一个土壤水分参数。,23,三、评价指标及计算方法,评价内容,灌溉施肥技术水分利用水平,评价原则,以水资源高效利用的原则,产出/产品衡量原则,评价尺度,田间尺度,24,膜下滴灌节水效益评价指标,序号,指标,是否定量,1,蒸腾蒸发量,是,2,水分生产效率,是,3,水分生产效益,是,4,单位面积节水量,是,5,项目总节水量,是,25,1、田间蒸腾蒸发量,如何求田间蒸腾蒸发量ET？根据农田水分平衡原理,利用田间简易测试结果计算.,北方地势平坦地区，简化后的公式,ET=P+M-T,26,土壤水蓄变量,T计算方法:以1米深土体分层测定的土壤含水量为基础，测定播种前与收获后土壤各层含水量的变化计算.,T-土壤水蓄变量（mm),dV,i,-某一层土壤容重（g/cm,3,),h,i,某一层土层厚度（cm),h,1,+h,2,+h,i,=100cm,W,1i,收获后某一土层含水量（%）,W,0i,播种前某一土层含水量（%）,27,关于系数10,10为换算系数。假设没有10，各变量取1，（W,1,-W,0,)=1%右边为：,即：100cm,2,的面积上有1g的水，水的密度1g/cm,3,1g/(1g/cm,3,)=1cm,3,故：右边需要乘以系数10.,实际上，因为水的密度为1，在公式中被省略了,。,28,2、水分生产效率,29,有关单位换算,1mm.亩=1/1000m*666.7m,2,=0.6667m,3,=2/3m,3,30,3、水分生产效益,31,4、单位面积节水量,对于灌溉施肥技术，直接按照减少的灌溉水量计算。,32,5、项目总节水量,33,四、田间效益观测,试验设计原则,观测记载内容,34,1、试验设计原则,设置膜下滴灌与传统灌溉两个处理的简单对比试验。观测小区采取“大处理，小样本”的原则，以多点采样（3个以上）代替重复。,观测小区设置在项目区有代表性地块。两个处理观测小区要有相对的一致性，如地形、坡向、土壤类型、灌溉水源等。果树试验要注意树龄、大小一致，不同处理间要有保护行。,35,2、观测记载内容,5个评价指标,7个观测记载表格：,表1观测点基本情况表,表2土壤墒情监测记载表,表3灌溉情况记载表,表4降水情况记载表,表5作物生育期记载表(不参与计算),表6农户农事活动记载表(不参与计算),表7经济效益记载表,蒸腾蒸发量,水分生产效率,水分生产效益,单位面积节水量,项目总节水量,36,有关记载表格的说明,记载表格及填表说明参见文件。,7个表格的数据完全能满足本讲义的计算要求。,7个表格的记载内容不完全是为计算这5个指标服务，如根据这7个表格的数据可更准确更科学的计算ET、项目经济效益等。,37,五、实例,1、作物蒸腾蒸发量,2、水分生产效率,3、水分生产效益,4、单位面积节灌量,38,北京草莓滴灌施肥2006年项目,地点：北京市昌平区兴寿镇香屯庄草莓园基地。,土壤类型:潮土;质地:砂土。,保护地栽培，不受降水影响。,地下水埋深大于2米。,地形平坦，无径流。,39,试验处理,处理1：苗期灌溉采用滴灌，以养苗为主；坐果、收获期灌溉周期确定为4-5天，灌溉定额为4-5m,3,/667m,2,，总灌溉量252方/亩，合378mm.,处理2（CK)：传统滴灌处理，灌溉周期12-15天，每次灌溉12-15m,3,/667m,2,；总灌溉量383.7方/亩，合575.55mm。,其他施肥措施都相同，此处不详列。,40,1、作物蒸腾蒸发量,ET（mm）=P+M+W+SD-T,P:保护地不受降水影响,为零;,W:作物生育内地下水补给量为零；,S:无径流,为零；,D:水分深层渗漏量为零。,公式简化为:,ET（mm）=M-T,41,土壤墒情数据,处理1,处理2,土层（cm）,0-20,20-40,40-60,0-20,20-40,40-60,土层容重,（g/cm,3,）,1.40,1.42,1.45,1.40,1.42,1.45,播种前含水量（%）,19.01,15.94,16.2,19.4,16.8,17.08,采收后含水量（%）,12.69,14.8,15.68,11.48,13.76,14.78,42,土壤蓄变量,处理1土壤蓄变量:,0-20cm:101.4020(12.69-19.01)%=-17.7mm,20-40cm:101.4220(14.8-15.94)%=-3.24mm,40-60cm:101.4820(15.68-16.2)%=-1.51m,T1=-17.7+(-3.24)+(-1.51)=-22.44mm,同理计算，处理2土壤蓄变量：,T2=-37.48mm,43,ET值,处理1灌溉量为378mm,ET1=M1-,T1=,378-(-22.44)=400.44mm,处理2灌溉量为575.55mm,ET2=M2-,T2=,575.55-(-37.48)=613.03mm,44,2、水分生产效率,处理1产量：3486.40 kg/亩,WUE1=3486.40/400.44=8.71kg/(mm.亩)或13.06kg/m3,处理2产量：3060.4