《灌溉排水新技术》作业
作业1
本次作业对应于文字教材1至2章，应按相应教学进度完成。 一、问答题（简要回答，每题2分，共40分） 1、水对作物的生理作用主要表现在哪些方面P7 主要表现在以下五个方面： 细胞原生质的重要组成部分； 光合作用的重要原料； 一切生化反应的介质； 溶解和输送养分；
保持作物体处于一定形态。
2、简述水对作物的生态作用。P9-10
在作物的一生中，水对其生育发展状态作用各异，主要表现在：
种子萌发期，水分可使种皮软化，氧气透入，呼吸加强，凝胶状态的原生质向溶胶状态转变，促进种子萌发。 水分影响作物根系的发育，土壤水分多，根系生长缓慢，土壤水分较少时，根系较发达。
水分影响作物茎叶的生长，一般是土壤水分缺乏时，茎叶生长缓慢，而水分过多时，作物茎秆细长柔弱，后期易倒伏。
水分影响作物的生理活动，水分的减少对生长的影响最大，其次是蒸腾，再次是同化。
土壤水的含量还会影响作物的产品质量，一般土壤含水量少时（在适宜含水量范围内），氮和蛋白质含量有所增加；碳水化合物，当土壤含水量减少时，淀粉含量相应减少，木质素和半纤维有所增加，纤维素不变，果胶质则减少；在土壤含水量增高时，脂肪含量和油的碘价，都有增高的趋势；纤维作物的纤维，在土壤含水量较低的情况下，作物的导管发达，输导组织充实，纤维质量好。
3、水对改善作物生态环境的作用有哪些P10-11 水对改善作物生态环境的作用主表现在： 以水调气； 以水调温； 以水调肥；
改善农田小气候；
提高耕作质量和效率；
影响农业技术措施的采用和实施。 4、何谓作物蒸腾有何作用P8
作物将根部从土壤中吸入体内的水分，通过植物体本身输送到作物的叶片，由叶片上的气孔，蒸散到大气中去的现象，叫做作物蒸腾。
作用：
首先，蒸腾是作物吸收和转运水分的主要动力；第二，蒸腾作用引起的上升气流能使进入作物的各种矿物盐类分配到各个部位；第三，蒸腾可调节作物体内的温度。
5、衡量作物蒸腾作用强弱的表示方法有哪几种P9 衡量作物蒸腾强弱的表示方法有以下3种：
⑴作物在一定时间内单位叶面面积蒸腾的水量，蒸腾速率； ⑵作物制造1g干物质所需要的水分克数，蒸腾系数； ⑶作物每消耗1kg水所形成的干物质克数，蒸腾效率。 6、如何对土壤水进行分类P14-15
存在于土壤中的水，我们把它称为土壤水。可根据土壤水的存在形态及水分在土壤中的受力情况进行分类。土壤水有三种存在形态，气态、固态和液态，其中气态水是以水汽的形式存在于土壤孔隙中的气态水分子，可与大气相通，数量极少；固态水是指土壤冻结时存在于土壤中的冰晶；液态水是以液态的形式存在于土壤孔隙中的水分，它是对作物最有意义的水分形式。
液态水，根据水进入土壤后受力的不同和被作物利用的难易程度，可分为：吸湿水和膜状水；毛管水；重力水。其中吸湿水和膜状水是受土粒的分子引力作用，而吸持的水分；毛管水是受毛管力作用而保持的水分；重力水是在重力的作用下穿行于土壤中的水分。
7、何谓土壤水分常数有哪几种P16
将土壤水的数量和形态联系起来的特征含水量，称为土壤水分常数。常用的有：吸湿系数（空气的相对湿度达到饱和时，土壤吸湿量达最大值，称最大吸湿量或吸湿系数）、最大分子持水量（膜状水达到最大时的土壤含水率）、田间持水量（毛管水悬着水的最大含量）、凋萎系数（当植物的吸水力小于土壤的持水力，植物因水分亏缺而发生永久凋萎，此时的土壤含水量称作凋萎系数）
8、何谓土壤水分的有效性处于有效水上下限之间的水分是否具有同等的有效性P16 土壤水分的有效性是指土壤水分是否能被作物利用及其被利用的难易程度。
土壤中的有效水分是指田间持水率与凋萎系数之间的水分。处于有效水上下限之间的水分不具有同等的有效性，被植物的利用有难易的区别，愈靠近凋萎系数的水则愈难被吸收。
9、简述SPAC的基本概念。P12
SPAC是Soil、Plant、Atmosphere、Continuum首字母的组合，是土壤-作物-大气连续体的简称。
水分经由土壤到达植物根系，进入根系，通过细胞传输，进入植物茎，由植物木质部到达叶片，再由叶气孔扩散到空气层，最后参与大气的交换。这样的一个过程形成了一个统一、动态的系统，即土壤-作物-大气的连续体。
10、土壤含水量有哪些表示方法如何计算P17-18
常用的表示方法有：质量百分率、容积百分率、相对含水量、土壤贮水量、土壤水饱和度。 计算方法：
质量百分率可用下式计算：W水重＝容积百分率可用公式W水容＝W湿－W干土W干土?100%。
V水V土壤?100%＝W水重??土计算，其中γ土为土壤密度。
相对含水率可用土壤含水量除以田间含水量或全持水量（水田）的百分数。
土壤贮水量，可水层厚表示，水层厚度＝土层厚度×W水重??土/10。 土壤水饱和度＝
土壤水分体积?100%。
土壤孔隙容积11、土壤水的总势能包括哪些分势P19
土壤水的总势能包括：压力势、基质势、渗透势、重力势和温度场及电磁场的作用引起的势能等。 压力势是由于压力场中压力差的存在而引起的。 基质势是由固相基质的吸引力和毛管力造成的。
溶质势是由土壤溶液中各种溶质对水分子的吸附作用而产生的。 12、研究土壤水分运动有哪两种理论本章讲述的是哪种理论P21
土壤水分运动的研究一般有两种途径。一种是毛管理论，一种是势能理论。 本章讲述的是土壤水分运动的势能理论。
13、按总量计算的作物水分生产函数是如何表达的P31
按总量计算的作物水分生产函数通常是以产量反应系数（Ky）解释相对产量的下降数（1－Ya/Ym）与全生育期相对腾发量差额总量（1－ETa/ETm）之间的关系。具体表达式为：
式中：Ya－实际产量； Ym－最高产量；
Ky－产量反应系数； ETa－实际腾发量； ETm－最大腾发量。
14、分阶段考虑的作物水分生产函数模型有何共同假定P33 分阶段考虑的作物水分生产函数模型的共同假定有两点：
⑴各阶段缺水，即实际腾发量小于最大腾发量时，均对作物生长发育不利，最终形成的产量将会降低； ⑵全生育期由缺水造成的减产，是各个生育阶段缺水效应的综合结果。 15、常用的三种分阶段考虑的水分生产函数数学模型如何表达P33-35
常用的三种分阶段考虑的水分生产函数有加法模型、相乘函数模型、积和综合模型。⑴加法模型 是不考虑各阶段之间缺水对产量影响，同时认为各阶段的缺水效应可简单叠加。其模型为：
Ya?1?Ym?i?1n?i??ETm?ETaETm??? （2-3）式 ?式中：i－作物生育阶段的序号； n－全生育期阶段的个数； βi－第i阶段敏感性参数；
Ya－实际产量； Ym－最高产量；
Ky－产量反应系数； ETa－实际腾发量； ETm－最大腾发量。 ⑵相乘模型
这种模型以乘法形式反映各阶段缺水效应之间的联系。每阶段的缺水不仅影响本阶段，还对以后的阶段产生影响。若其中某一阶段严重缺水，相对腾发量接近于零，则最后形成的产量亦接近于零。其典型模型为：
Ya?Ym?i?1n?ETa??? （2-4）式 ETm??i?i式中：λi－作物对第i阶段缺水的敏感性指标；
其它符号意义同上。 ⑶积和综合模型
积和综合模型，是由加法与乘法两类模型式综合而成。其模型为：
?Y??Ya?i?1k[1?(Moi?Mi2nMoi2n)].().?i （2-5）式
MoiMai式中：k－生育阶段数；
2
ΔYa－每一生育阶段充分供水情况下，单位面积平均最大的增产量，kg/hm；
2
ΔY－在非充分供水Mi情况下，单位面积平均最大的增产量，kg/hm；
Moi－第i生育阶段内需要的最大灌水量； Mi－第i 生育阶段灌水定额的多年平均值； n－作物指数，变化于之间；
Φi－总增产中，某一生育阶段平均灌溉增产的分摊比例。 16、制定灌溉制度的方法有哪些P38
制定充分灌溉条件下的灌溉制度的方法有3种。 ⑴总结群众丰产灌水经验法；
⑵根据灌溉试验资料制定灌溉制度；
⑶按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度。 17、如何确定泡田定额 P40
泡田定额可用公式计算。公式为：
M1＝（h0＋S1＋e1t1－P1）
3
式中：M1－泡田期灌溉用水量，m/亩；
h0－插秧时田面所需的水层深度，mm； S1－泡田期的渗漏量，mm；
e1－泡田期内水田男厕平均蒸发强度，mm/d； t1－泡田期的日数；
P1－泡田期内的降雨量，mm。
泡田定额亦可用相似灌区的实测值确定。一般泡田水层在30-50mm条件下，泡田定额大约等于以下数值：
33
黏土和黏壤土为50-80m/亩；中壤土和砂壤土为80-130 m/亩。
18、用水量平衡法确定旱作物的灌溉制度时，需要哪些基本参数如何确定P48-50
用水量平衡法确定旱作物的灌溉制度时，需要的基本参数有土壤计划湿润层深度、土壤适宜含水率、有效降雨量、地下水补给量、计划湿润层增加而增加的水量等。
确定方法：
土壤计划湿润层深度，随作物根系活动层深度、土壤性质、地下水埋深等因素而变，可通过试验来确定。一般在作物生长初期，采用30-40cm；至生长末期一般不超过；地下水位较高的盐碱化地区，不宜大于。
土壤最适宜含水率，一般控制在最大、最小含水率之间。允许最大含水率以不致造成深层渗漏为原则，一般采用田间持水率，作物允许最小含水率应大于凋萎系数。
有效降雨，在生产实践中，常用有效利用系数法来计算，其公式为：
P0＝αP
式中：α－降雨入渗系数，一般次降雨小于5mm时，α为0；次降雨量在5－50mm时，α约为；次降雨量大于50mm时，α约为。
P－实际降雨量。
地下水补给量，地下水的利用量应随灌区地下水动态和各阶段计划湿润层深度不同而变化，可据当地或条件类似地区的试验、调查资料估算。
计划湿润层增加而增加的水量，可用公式计算，其公式为：
Wt＝667（H2－H1）n?
3
式中：Wt－由于计划湿润层增加而增加的水量，m/亩；
H2－计划时段末计划湿润层深度，m； H1－计划时段初计划湿润层深度，m；
n－土壤空隙率，以占土体积的百分数计；
??（H2－H1）深度的土层中的平均含水率，以占孔隙体积的百分数计。
19、简述用水量平衡图解法拟定旱作物灌溉制度的基本步骤。P52 采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度的步骤为：
⑴计算计划湿润层内允许储水量上限及下限，即最大、最小储水量，并绘于图上。
⑵绘制作物田间需水量（ET）累积曲线，由于计划湿润层增加而增加的水量（WT）累积曲线，地下水补给量（K）累积曲线以及净耗水量（ET－WT－K）累积曲线。
⑶绘制有效降雨量P0累积曲线。
⑷绘制计划湿润土层实际储水量（W）曲线。
⑸当W线接近于Wmin时，进行灌水，确定灌水定额。
⑹持续到生育期结束，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水日期和灌水次数。 ⑺生育期的灌溉定额，为各次灌水定额的和。 20、实践中如何实施非充分灌溉制度P57-58
我国在非充分灌溉实践中，对旱作物有的采用减少灌水次数的方法，即减少对作物生长影响不大的灌水，保证关键时期的灌水；也有采用减少灌水定额的方法，不是使土壤达到最大田间持水量，而仅是田间持水量的一部分；另外，也有将削减下来的水量去扩大灌溉面积，以求得总产量的最高；或是将节省下来的水量去灌溉经济价值较高的作物，以求得全灌区的作物增产价值量最高；此外，可进行灌溉制度的优化。
对水稻则是采用浅水、湿润、晒田相结合的灌水方法，不是以控制淹灌水层的上下限来设计灌溉制度，而是以控制稻田的土壤水分为主。
二、填空题（每题1分，共16分）
1、水分作为生产函数的自变量一般用 灌水量（W）、实际腾发量（ETa）和土壤含水率三种指标表示。 3、土壤中有效水的上限为田间持水率，下限为凋萎系数。
4、按照根系分布土层中的毛管水与地下水的关系，可将毛管水分为悬着毛管水和 上升毛管水 两种类型。 5、作物水分生产函数表示因变量产量的指标有单位面积产量（Y）产量、平均产量和边际产量（y=dy/dw）产量。
Y6、分阶段相乘函数模型中最典型的詹森（Jensen）公式表达式为a?Ym?i?1n?ETa???。 ET?m?i?i7、土壤最大有效储水量应当等于 田间持水率 与凋萎系数的差值。
8、SPAC中的水容被定义为 单位水势变化所引起的细胞组织内含水量的变化 。 9、根据水膜内水分子受力的强弱，可以把束缚水分 吸湿水 和 膜状水 两种。 10、通常把膜状水的最大含量叫做 吸湿系数 。
11、当土壤全部孔隙都被水分所充满时，土壤的含水量称为 全持水量 。 12、土壤水饱和度是指 土壤水分体积占土壤孔隙容积的百分数 。
13、土壤水吸力相同的情况下，黏土的含水率比砂土的含水率 大 ；相同含水率条件下，脱水过程比吸水过程的土壤水吸 大 。
14、旱田进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度称为 土壤计划湿润层深 。
15、土壤盐碱化地区，要以作物不同生育阶段允许的 土壤溶液浓度 作为控制条件确定允许最小含水率。 16、水分因素亏缺可以分为 土壤水分亏缺 和 作物水分亏缺 两种。
三、选择题（每小题至少有一项答案正确，请将正确答案的序号填在空格内，每题1分，共10分）
1、土壤含水量对作物各种生理活动的影响是不一致的，土壤水分的减少对以下各项活动影响程度排序正确的是（ a ）。
a. 生长>蒸腾>同化；b. 生长>同化>蒸腾；c.蒸腾>生长>同化；d. 同化>生长>蒸腾。 2、土壤含水量减小时，以下哪些项有所提高（ a ）。
a.蛋白质含量；b. 脂肪含量；c. 纤维质量；d. 碳水化合物。
3、取土样，装入10g重铝盒中，称其质量为50g，放入烘箱烘干后质量为40g，则土壤质量含水率为（ c ）。
a. 20％；b. 25％；c. ％；d. 40%。
4、衡量作物蒸腾作用强弱的表示方法有（ b、c、d ）。 a.腾发量；b. 蒸腾速率；c. 蒸腾效率；d. 蒸腾系数。 5、农业生产上对作物最有效的土壤水分是（ c ）。 a. 吸湿水；b. 薄膜水；c. 毛管水；d. 重力水。 6、SPAC系统中的水容包括（ b、c ）。
a. 土壤水容；b. 根系水容；c. 茎水容；d. 大气水容。
7、当土壤含水量降至植物因水分亏缺而发生永久凋萎时，土壤含水量称为（ d ）。 a. 永久凋萎含水量；b. 最大吸湿量；c. 毛管持水量；d.凋萎系数。 8、相同条件下，土壤中有效含水量最多的是（ d ）。 a. 粗砂土；b.细砂土；c. 壤土；d. 黏质土。
9、确定土壤计划湿润层深度的主要因素为（ a、c ）。
a.根系活动层深度；b.土壤性质；c. 地下水埋深；d. 有效降雨量。 10、以下对于非充分灌溉表述正确的是（ b、c ）。 a. ETa=ETm；b. ETa 1、土壤水分特征曲线P20 土壤水吸力或土水势是随土壤含水量而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。 2、毛管水P15 靠毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水。 3、重力水P15 超过田间持水量的水分由于不能为毛管力保持，在重力作用下，沿着土壤中大孔隙向下渗透到根区以下，这种水分叫做重力水。 4、土壤水分有效性P16 土壤水分的有效性是指土壤水分是否能被作物利用及其被利用的难易程度。 5、田间持水量P15 毛管悬着水的最大含量，称田间持水量。 6、土壤水分常数P16 最大吸湿量、最大分子持水量、田间持水量和饱和含水量，是将土壤水的数量和形态联系起来的特征含水量，称为土壤水分常数。 7、容水度P21 自单位体积土壤中所能释放出来的水体积，被称为土壤的容水度。 8、扩散度P21 表示单位含水率梯度下通过单位面积的土壤水流量。 9、作物水分生产函数P28 作物产量与水分因子之间的数学关系称为作物水分生产函数。 10、边际产量P28 边际产量指水量变动时引起的产量变动率。 11、灌溉制度P37 农作物的灌溉制度是指作物播种前及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期和灌水定额及灌溉定额。 12、非充分灌溉P54 当灌溉时的实际腾发量ETa满足小于使作物产量达到的相应腾发量ETm时，称为非充分灌溉。 五、计算题（共16分） 1、已知某干土块重22g，现向其中加入4g的水，土块含水率为多少如其田间持水率为25%，试问还需加入多少水，才能使其达到田间持水率。（5分） 3 2、计算某灌区棉花幼苗期21/4~30/4时段末的土壤含水量。已知土壤为粘壤土，土壤干容重γ=cm，计划湿润层，田间持水率β田=%（占干土重），播种时(21/4)土壤含水率β0=%（占干土重），该时段内地下水埋藏较深，降 3 雨，降雨有效利用系数，作物该时段需水量ET1=9m/亩。（5分） 3、棉花灌溉制度设计。（6分） ⑴ 资料 ①灌溉设计保证率P=75%，设计典型年1982年棉花生长期降雨量资料见表1。 表1 1982年棉花生长期降雨量资料（mm） 五月 六月 七月 八月 九月 十月 月 四月 合计 旬 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 降雨量 注：次降雨径流系数α=。 ②计划籽棉产量为120kg/亩，农业技术条件能满足丰产要求。根据试验资料分析：需水系数K=kg,作物各生育阶段计划湿润层深度及需水规律如表2所示。 表2 作物各生育阶段计划湿润层深度及需水规律 生育阶段 幼苗期 现蕾期 结铃期 叶絮期 起止日期 21/4～15/6 16/6～13/7 14/7～26/8 27/8～31/10 计划湿润层深度/m 需水模系数（℅） 3③灌区土壤为中粘壤土，平均容重为m，孔隙率为%，田间持水率为孔隙体积的75%，田间适宜含水率以田间持水率为上限，以田间持水率的60%为下限。播前土壤天然含水率约为孔隙体积的50%。 ④在棉花生育期内地下水位在田面以下处，地下水补给量很小，可略去不计。 ⑵ 要求:根据所给资料，用图解法制定棉花的灌溉制度。 作业2 本次作业对应于文字教材第3章，应按相应教学进度完成。 一、问答题（简要回答，每题2分，共50分） 1、如何理解节水灌溉的内涵这P62 节水灌溉是根据供水条件和作物需水规律，采用各种方法和措施，提高自然降水和灌溉水的利用率和利用效
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