宁夏农业用水定额编制报告资料.docx

1、宁夏农业用水定额编制报告资料宁夏农业灌溉定额编制宁夏水利科学研究所宁夏水利厅灌溉管理局宁夏水利厅水政水资源处2008年12月宁夏主要作物灌溉制度与农业灌溉定额研究1.宁夏自然地理与农业概况1.1地形地貌与区域特点宁夏土地资源丰富，自然条件复杂，气候差异明显，地貌类型多，山地、丘陵多，平原少，土地与生物资源类型多种多样。地形南北狭长，地势南高北低，自北向南分别是：贺兰山地、宁夏平原（银川平原和卫宁平原）、鄂尔多斯高原、黄土高原、六盘山地，平均海拔10902000m之间。境内最高峰在贺兰山，海拔为3556m，贺兰山是我国外流区和内流区的分界线，也是季风气候和大陆性气候的分界线，它抵挡了南下的西伯利

2、亚气流和沙漠侵袭，是银川平原的天然屏障。贺兰山、六盘山、罗山是宁夏著名的山脉，也是主要的天然林区。黄河从中卫县南长滩入境，穿越宁夏中北部十二个县市区，从石嘴山头道砍入内蒙古，境内流程397km，灌溉孕育了著名的宁夏平原。区域年降水量200700mm，北少南多，多集中在7、8、9三个月：气温南低北高，年均气温59，平均风速1.83.0m/s。根据区域降雨、蒸发、地理和其他气候条件，将全区划分为三个气候区，即南部温带半湿润区，中部温带半干旱区，北部温带干旱区。1.2气候特点宁夏位于祖国大陆西北腹地，在中国气候区划中，固原南部地区属中温带半湿润区，固原以北至盐池、同心一带属中温带半干旱区，银川引黄灌

3、区属中温带干旱区。宁夏身居内陆，处于黄土高原、蒙古高原和青藏高原的交汇地带，全年大部分时间受西风环流支配，北方大陆气团控制的时间很长，由于距海洋比较遥远，大陆性气候表现十分典型，基本特点是：干旱少雨、风大沙多、日照充足、蒸发强烈，冬寒长、春暖快、夏热短、秋凉早，日温差较大，无霜期短而多变，干旱、冰雹、霜冻等灾害性天气比较频繁。全区各地气候差异明显，气候变化规律基本是：年降水量由南向北逐渐减少，温度由北向南逐渐降低。1.3水土资源分布与农作物布局(1)土地资源宁夏土地资源约为全国陆地总面积的0.54%，人均占有耕地却为全国人均占有量的2倍之多；土地开发潜力较大，宜农荒地资源仅次于新疆、黑龙江、内

4、蒙古三省区，因此，土地资源是宁夏的优势资源之一。宁夏土地资源较为丰富，人均占有量较大，开发潜力较大，其中宁夏中部有大面积的荒漠和非荒漠天然草场，具有引黄灌溉的优越条件，是理想的后备耕地资源。宁夏中北部土、水、热组合较佳，有利于农、林、牧、渔业综合发展。宁夏北部银川平原和卫宁平原，土地平坦，土壤肥沃，光热资源充足，又有黄河水灌溉的便利条件，是自治区的粮食重点产区，又是全国商品粮基地之一。宁夏中部台地和山间平原，土地资源丰富，光热资源充足，虽然水资源缺乏，但由于距黄河较近可以扬黄河水上山，是宁夏后备续建的新灌区。宁夏耕地质量差异明显。耕地中，旱涝保收的水浇地为595.6万亩，仅占耕地面积的30.7

5、%，集中分布于宁夏北部黄河冲积平原和周边扬黄灌区；而靠天吃饭的旱耕地有1339.9万亩，占耕地面积的69.2%，分布在自然条件严酷，十年九旱、生态环境脆弱的南部山区八县。旱作区农作物产量长期低而不稳，平均亩产50kg左右，大部分为中低产田。固原地区的耕地面积占全区耕地总面积的50%，而粮食产量只占全区的20%。土地利用结构不尽科学合理，林、草地面积偏小。因气候干旱少雨，造林立地条件差，造林成活率低，林地覆盖率只有6.37%，不及全国平均数的一半。山区土地垦殖率偏高，尤其是南部黄土丘陵区，植被破坏与水土流失，土地退化严重。宁夏南部黄土丘陵区水土流失面积178万hm2，占全区土地总面积的34.4%

6、，中部干旱风沙区土地沙化严重，沙化面积达126万hm2，占全区土地总面积的24.3%；北部平原老灌区耕地盐渍化仍然存在，新灌区耕地又存在潜在的盐渍化威胁。(2)水资源概况宁夏多年平均年降水量为15.7亿m3，平均陆地蒸发总量为148亿m3，天然地表水资源量为8.9亿m3，地下水资源量为25.3亿m3，扣除地表水与地下水重复计算部分，宁夏当地水资源总量10.5亿m3。除国家分配的耗用黄河过境水量40亿m3外，当地水资源奇缺，人均占有量只有215m3，约为黄河流域平均值的1/4，全国平均值的1/10。耕地亩均水资源占有量60m3，是黄河流域平均值的1/7，全国平均值的1/24。干旱半干旱面积站全区

7、总面积的3/4以上。(3)农作物分布宁夏栽培的农作物有80多种，以粮食作物、经济作物、蔬菜、瓜果作物为主。糜、谷、荞、豆等小杂粮主要种植在南部山区。林产品除少量的木材及核桃、花椒等外，处于优势地位的是果品。果品树种达到12种以上，主要以苹果、梨、红枣、酿酒葡萄、枸杞、桃、李、杏、仁用杏为主。其中苹果以金冠、红富士为主；梨以酥梨、锦丰为主；葡萄以大青为主；枣以中宁园枣、灵武长枣为主。 2.影响田间灌溉定额主要因素分析与研究适宜的灌溉用水定额受作物内在水分需求与外部水分供应两方面的共同影响。与此同时，灌溉过程需要人为加以控制，是整个农业经营活动的一个有机组成部分，因此作物灌溉定额也在一定程度上受到

8、诸如工程类型与管理状况等因素的影响。2.1灌溉系统状况根据作物正常生长发育时的需水状况及实际供水状况所确定的作物灌溉用水定额，需要通过一定的灌溉系统输送至作物根区才能最后成为作物可以利用的水分，并被作物生长过程所利用。不同的灌溉系统具有不同的运行特性，并且在灌溉过程中不可避免地要损失部分水量，所以灌溉系统状况也会对作物灌溉用水定额产生一定的影响。灌溉系统状况对作物灌溉定额的影响主要体现在两个方面，一是对单次灌溉用水量的影响，二是对灌溉过程中水分损失率的影响。地面灌溉系统是通过渠道或低压管道系统将水分输送至田间，然后通过畦或沟（少部分通过漫灌）分配至整个田块。由于地面灌溉系统的供水量一般较大，加

9、之灌水畦或沟均有一定的长度，因此需要灌入一定的水量才能保证整个田块都得到灌溉。此外，一套地面灌溉系统一般都要控制一定的面积，比如一眼井可能控制几公顷或十几公顷的耕地，而一条渠道则可能控制几十公顷至几百公顷。在这一控制区域范围内，田块的灌溉一般需要实施轮灌，而一个轮灌周期可能需要510天，甚至更长。这就意味着每隔510天或更长时间，一个田块才能再次得到灌溉。为了保证前后两次灌溉间隔时期内作物有足够的水分供应，也要求每次灌水都要灌溉一定的水量，即地面灌溉系统需要设置最小灌水定额。对于单井控制面积较小、轮灌周期较短的井灌区，最小灌水定额可设置为450600m3/hm3 ；而对于灌水流量大，轮灌周期长

10、的渠灌区，最小灌水定额可设置为750900m3/hm3。最小灌水定额的设置可以对通过作物需水状况和自然条件供水状况确定的作物灌溉用水定额进行必要的约束。这种约束在喷灌和微灌条件下作用不太明显，但对于地面灌溉系统而言就显得十分重要。比如在井灌区，如果作物生育期内只需要灌溉一次，则灌溉用水定额不应低于600m3/hm3；如果需要灌两水，则灌溉定额不应低于1200m3/hm3。而对于自流引水的渠灌区，相应的灌一水和灌二水，灌溉用水定额应不低于750900m3/hm3和15001800m3/hm3。2.2地下水埋深与头水灌溉定额的关系灌溉定额随着地下水位埋藏深度而加大，据红星试验站90年代初在大田中测

11、量的数据，实测地下水埋深与头水灌溉定额见下表：表2-1 地下水埋深与头水灌溉定额观测值地下水埋深（m）2.22.63.03.65.4头水灌水定额（m3/亩）59.771.372.98395.6对于引黄灌区来说，周边扬水灌区地下水埋深大，灌水定额大，而银北灌区地下水位埋深浅，灌水定额也相对较小。对同一区域来说，春灌前地下水埋深大，作物头水灌水定额较大。2.3生育期降雨量对灌溉定额的影响降水状况对作物灌溉定额的影响主要表现在两个方面。一是降水的数量，二是降水的分布状况。降水的数量决定着作物灌水量的多少，从而在很大程度上决定着需要通过灌溉系统为作物补充水量的多少，而降水的分布状况则决定着可供水量的时

12、间分布状况，进而决定着作物需要通过灌溉补充水量的时间分布。对小麦、玉米等我区目前种植的农作物来讲，生长发育所需要的水量变化具有一定的规律性，并且年际之间的变化也相对较小。而降水则不然，不仅存在着季节之间的较大差异，而且年际之间也存在着较大的变化。作物灌溉定额年际之间的显著差异主要是由降水状况的变异所引起的。中国水科院有关专家，根据宁夏的实行情况并结合试验资料分析，计算出小麦、玉米生育期内的有效降雨量见下表2-2。表2-2 作物生育期降雨有效利用量 （单位：）作物降雨保证率（50）降雨保证率（75）固海卫宁青铜峡固海卫宁青铜峡春小麦93.837.825.763.342.937.1春玉米165.9

13、102.385.0131.583.888.0上表是全年平均情况下，降雨对作物灌溉定额影响数值，在特殊情况下，降雨对灌溉定额的影响更大，如银川2006年7月4日降水93，使玉米生育期较一般年份少灌水1次。对于具体年份来说，定量描述和控制降水有效性是难以做到的，只好根据降雨量的大小和分布，适时调整灌溉计划。2.4田块大小对灌溉定额的关系影响灌水田块大小直接影响灌水定额，红星试验站观测数据见表2-3。表2-3 不同田块面积与灌水定额观测值田块大小(亩)0.5亩0.77亩1.57亩灌水定额（m3/亩）47.260.480.0宁夏农业综合开发办公室在惠农县西永固乡，选择了不同畦宽的田块进行了对比试验，其

14、结果见表2-4。表4 不同规格畦田灌溉定额对比表畦田规格（m）48.55.448.57.248.510.848.514.448.518.848.527.0灌溉定额（m3/hm2）267626622782291230503618宁夏水文水资源局在灵武市引黄灌区，选取0.4、1.0、1.6亩三种规格的田块进行灌溉试验。试验表明，小畦灌溉具有节约水量、降低灌溉成本、灌水均匀、防止大量渗漏、防止土壤板结、减少肥料损失等优点。随着田块面积增大，相应增加了田间灌溉入渗率，不同规格小麦畦田灌水入渗率观测结果如图1所示，入渗率Y（）与田块面积X之间相关关系为：Y=12.958X+13.796随着田块面积增大，

15、田块整体平整度差，田间灌溉水层厚度有差异，为使局部相对高的地块灌上水，低洼的部分水层厚度相对超额，增加了灌溉定额，图2为不同规格畦田灌溉观测对比结果。从上述数据可以看出，田块大小对灌溉定额影响显著，考虑到畦田灌溉节水效率和灌区农田布局现状，灌区畦田以长3540m，畦宽810 m，田块面积以0.033 hm2为宜。2.5地下水补给量对作物的影响在地下水位较浅的地区，作物整个生育期，或是生育期中的某一阶段，地下水会通过土壤毛细孔隙上升，到达作物根系能够吸收利用的层次，为作物的蒸发蒸腾过程所利用。地下水补给作物利用，可以有效地减少作物的灌溉需求，从而减少作物的灌溉定额。地下水补给作物利用的数量与地下

16、水埋深、地下水利用持续时间、土壤特性、作物种类和生育时期及环境条件有着密切的关系。 作物对地下水利用是客观存在的，由于研究和测定比较困难，我区在这方面的研究成果和实际观测资料较少。内蒙古河套灌区春小麦的试验资料表明，地下水埋深1.52.0m时，其利用量为2753；宁夏引黄灌区在每年四月下旬随着引水灌溉，地下水位逐渐抬升，土壤水分显著提高。浅层地下水埋深大部分保持在0.52.0 m，甚至更浅，在60100的土层内含水率保持在田间持水率以上的饱和或超饱和状态，4060处于毛细管强烈上升活动带，土壤水分接近田间持水率，并随着地下水位的升降而变化，大量的地下水以潜水蒸发的形式补给土壤水分，成为各种农作

17、物生长期间不可忽视的一部分。宁夏水科所80年代在银北所做的小麦灌溉试验中，在地下水位埋深0.301.62m时，小麦生育期内地下水埋深对土壤水的补给量为152 m3/亩，潜水平均蒸发强度为2.3/d。宁夏水文水资源局相关研究对地下水利用量进行分析了计算，其结果见表2-5。表2-5 灌区主要作物地下水利用量分析作物名称按潜水蒸发公式计算（m3/亩）其它灌区经验值（m3/亩）采用值（m3/亩）春小麦2040255730玉米4080406540在一定的土壤质地和作物条件下，地下水利用量主要与埋深和蒸发蒸腾条件有关。一般采用简单公式确定，即：Gef（H）ET式中:Ge作物对地下水的利用量；f（H）地下水

18、利用系数，与地下水埋深有关；ET同时期内作物需水量。宁夏灌区典型作物地下水利用系数见表2-6。表2-6 不同地下水埋深地下水利用系数作物埋深(m)1.01.52.02.5春小麦0.280.200.120.07玉米0.300.240.140.08水稻0.320.250.150.05根据经验，作物生育期内地下水利用量约占作物需水量的1530。农田灌溉研究所经过大量的实测资料分析和理论模型计算，得出不同作物潜在腾发量、不同地下水埋深，以及不同根区土壤平均含水量条件下的地下水补给强度计算方法，按此计算方法，计算得出的结果，比我区现有相关报告中采用的数值大得多。总之，在宁夏引黄灌区，地下水对作物补给量是

19、非常明显的，但是从另一方面来说，引黄灌区地下水补给来源主要是引黄灌溉水，若灌溉引水量减少，地下水位就相应降低，则地下水补给就减少，作物直接利用的地下水量就减少，灌溉定额就相应加大，就需要加大灌溉引水量；而灌溉引水量加大，灌溉入渗补给量就大，使地下水位抬升，又造成作物直接利用地下水量的加大，引起灌溉定额的减少，如此反复循环。目前引黄灌区，在引水比较方便的地区，作物生育期内的地下水位过高，致使地下水补给量较大，造成潜水蒸发量大，致使水资源浪费。根据我区多年的研究成果，在作物生育期内地下水位保持在1.21.5m左右，对作物产量和水资源利用都是十分有利的，在制定作物灌溉制度时要考虑地下水对土壤水的补给

20、作用，合理利用水资源，但不同作物生育期内，不同地下水埋深时，对作物的补给量有待于进一步的专项研究。2.6本次灌溉制度与作物需水量编制的方法 研究制定农作物灌溉制度是灌溉农业科学用水的重要措施之一，是实施水资源优化配置、灌溉用水“总量控制、定额管理”、科学核定取水许可、水权分配、“以水定产、以供定需”的依据，对促进水资源的高效利用、节约用水，提高灌溉用水效率具有十分重要的意义。本次灌溉制度与作物需水量研究采用理论分析，以往试验研究成果总结，各区域现行灌溉制度、灌溉定额调查，对三类成果进行综合分析，最终提出研究成果的方法。理论分析主要是根据气象条件，利用彭曼公式计算作物的需水量，在进行水量平衡的基

21、础上提出灌溉定额的理论成果；试验研究成果总结主要是收集多年来各研究机构、生产部门取得的作物需水量、灌溉制度试验成果，根据区域特点，分类总结各区域不同作物的灌溉制度与灌溉定额；灌溉制度与灌溉定额的现状调查，主要是对灌区各市县、渠道管理处现行的供水定额、灌溉定额进行调查，为最终成果的提出提供依据。3.宁夏主要作物需水的生物学特性作物需水量是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和。由于构成植株体的水量很小，所占比例一般不足三者之和的1%，故可忽略不计。因此，在实际计算时，可以认为作物需水量在数量上即等于高产水平条件下的植株蒸腾量与

22、棵间蒸发量之和。植株蒸腾量与棵间蒸发量之和称为蒸发蒸腾量，也有人称之为腾发量或蒸散量。作物需水量的单位一般以某时段或全生育期所消耗的水层深度（mm）或单位面积上的水量（m3/hm2）来表示。影响作物田间需水量的因素很多，主要与作物种类、气候条件、土壤状况等各项因素有关，作物需水量一般通过田间试验和公式计算得出。3.1春小麦我区春小麦需水量试验和计算结果见表3-1，不同试验点得出的春小麦需水规量见表3-2、表3-3。表3-1 春小麦需水量值 单位：mm地 点平罗东风永宁红星灵 武水科所试验场需用水量值498.10（547.94）490.0525.47表3-2 春小麦需水量和需水规律 地点：水科所

23、试验场项 目生育期日 期历 时（天）阶段需水量值（mm）需水强度（mm/日）模系数（%）播种出苗6/34/4232838.091.497.2出苗分蘖30/320/4101925.981.484.9分蘖拨节4/1811/5222282.033.8215.6拨节抽穗10/530/51719134.097.4525.5抽穗乳熟27/526/62427181.807.1334.6乳熟成熟20/67/7101863.484.5312.1生育期合计6/37/7121123525.474.31100表3-3 小麦各生育阶段需水量值 地点：平罗东风时 间各生育阶段需水量值起止天数生育阶段阶段需水量（mm）4.

24、14.2020出苗三叶75.404.204.288三叶分蘖30.164.295.2022分蘖拨节118.825.216.213拨节抽穗99.356.37.1240抽穗收获174.374.17.12103出苗收获498.10从试验结果来看，春小麦的需水量是前期小，中间大，后期小，即播种分蘖期需水量小，分蘖乳熟期需水量大，乳熟成熟期需水量小。 2001年灵武试验点结果为：春小麦不同生育阶段需水量，在抽穗一灌浆期间（5月30日6月15日）作物需水量最大，拨节抽穗期（5月15日5月29日）次之，小麦在播种至分蘖阶段需用水量较少，分蘖抽穗灌浆期是生育期的耗水高峰，灌浆后耗水量又逐渐减少。宁夏农业气象研究

25、所根据扬黄灌区的气象资料,用彭曼公式计算出扬黄灌区小麦不同生育阶段需水量和总需水量,见表3-4。表3-4 扬黄灌区春小麦生育期需水量 单位：mm 生育期盐池中宁红寺堡韦州同心兴仁海原固原平均出 苗18.323.720.621.923.219.923.723.620.8三 叶16.913.912.013.013.511.721.715.014.1分 蘖24.651.644.949.750.945.711.710.236.9拨 节62.152.246.953.153.748.287.973.258.8孕 穗51.154.349.956.457.751.763.048.351.8抽 穗46.257.

26、553.959.361.955.757.537.750.3开 花67.464.760.568.471.462.812.542.355.3乳 熟104.572.367.776.280.269.536.4134.978.9成 熟70.990.585.393.898.787.8126.333.989.2全生育期461.9480.6441.4491.7511.4452.6440.7419.2456.1扬黄灌区春小麦需水量曲线是一条平缓的渐增曲线，最低值为14.1mm，位于播种至三叶阶段；最高值为89.2mm，位于乳熟至成熟阶段,全生育期需水量为456.1mm。3.2水稻引黄灌区水稻生长期蒸发大，需水量

27、较高，上世纪六十年代在永宁等地所做水稻需水量试验，其值高达10001200mm，八十年代水科所试验场进行水稻需水量试验，其结果见表3-5。表3-5 水稻需水量试验成果表项 目生育阶段日期（日/月）历 时（天）阶段需水量（mm）模 系 数%插秧-返青9/5-9/631213.625.6返青-分蘖10/6-25/620799.5分蘖-孕穗30/6-29/730239.028.6孕穗-抽穗30/7-8/810110.2713.2抽穗-灌浆9/8-28/820133.9216灌浆-成熟29/8-3/103559.457.1全生育期9/5-3/10146835.29100从表3-5可以看出,水稻需水高峰

28、在7、8月份，9月份需水量最小。1998年至2001年，自治区水利厅在引黄灌区示范推广了水稻控制灌溉技术，该项技术的主要研究者，河海大学教授彭世彰研究认为：水稻传统灌溉是以全生育期均需建立水层，给予根层土壤充足的水分，且充分满足其需水为前提；控制灌溉模式仅仅在水稻关键需水期才充分或较为充分地供应水分，在非关键需水期，实行非充分供水，按照水稻各个生育期对水分的敏感程度，调节土壤水分的合理供应，能有效地减少作物无效蒸腾量，棵间蒸发量和田间渗漏量，水稻的需用水量明显降低。彭教授研究成果为：宁夏引黄灌区水稻需用水量在控灌条件下为603.8mm。3.3玉米玉米需水规律是播种至拨节阶段耗水量较小，拨节后的

29、抽穗、吐丝阶段是耗水高峰，以后耗水量又逐渐减少，据永宁红星试验资料、玉米的耗水强度见表3-6。表36 玉米需水强度时间各月日耗水强度（mm/日）生育期需水量（mm）4月5月6月7月8月9月数值2.082.123.875.573.122.06533.81宁夏水科所在上世纪八十年代用有底测坑,对玉米需水量进行了试验研究,通过观测资料分析,试验主要成果见表3-7。表37 玉米需水量及需水规律项目生育阶段日 期（日/月）历 时（天）阶段需用水量（mm）需用水强度（mm/D）模系数（%）播种出苗22/49/51716.740.983.6幼苗期10/51/753105.361.9922.7拨节孕穗2/718/717108.556.3623.4抽丝扬花19/725/7756.58.0712.2灌 浆26/719/835