四、非充分灌溉理论
非 充 分 灌 溉 研 究 进 展
（3）在SPAC的物质和能量利用、动态模拟
的非充分灌溉学科前沿，取得了一些初步进
展。如根系吸水量的宏观模型、叶水势的电
模拟、缺水条件下作物腾发的数值模拟、土 壤水分有效性的系统评价及水分生态环境等 ，均有所进展。为非充分灌溉理论的深入、 机制揭示和探讨各个环节的节水作用与节水 潜力提供科学依据。
无论是旱作农业还是灌溉农业，都必 须解决好“水”这个举足轻重的大问题。
一、作物与水分的关系
▶
水是农作物的命脉
◘ 作物生命活动的维持及其生长发育都离不开水 ◘ 作物干物质形成与积累的过程就是水分大量消耗的过 程，如玉米每形成一单位重量的干物质要利用或消耗 1000单位重量的水 ◘ 从构成植物干物质的化学成分上看，植物只利用通过 植物体的水分的0.2%左右，其余99.8%的水分则是通过 叶片被植物蒸腾而散失到大气中 ◘ 作物缺水时，轻则减产，严重时可能造成绝产
四、非充分灌溉理论
非 充 分 灌 溉 的 基 本 概 念
当作物在各个生育阶段所需的水分都
得到充分满足，即作物生长发育处于最佳
水分环境，配合相应的农业管理技术，使
作物产量达到最高（Ymax）,此时大田作物
的实际蒸发蒸腾量称ET
max,这种灌溉则称
为充分灌溉。由此即可定义如下：
四、非充分灌溉理论
非 充 分 灌 溉 的 基 本 概 念
三、节水农业的基本概念与节水途径
源头节水——开源与节流——水资源合理开发利用
节 水 途 径
输水节水——减少渗漏、蒸发和径流损失 田间节水——减少棵间无效蒸发，降低奢侈蒸腾 管理节水——适时适量灌水
三、节水农业的基本概念与节水途径
农业水资源合理开发利用技术措施
主 要 技 术 措 施
水 资 源 优 化 分 配 技 术
节 水 灌 溉 制 度
土灌 壤溉 墒预 情报 监技 测术 与
灌 区 配 水 技 术
灌 区 量 水 技 术
现 代 化 灌 溉 管 理 技 术
四、灌溉管理的节水潜力
9000
产量（kg/hm 2 ）
8
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 2500 3000 3500 4000
（一）水分与作物生长发育的关系
1. 水是构成作物有机体的主要成分
作 物 的 含 水 量
◘ 叶片含水量可达叶重的 80％～95％ ◘ 根部的含水量可占根部重量的70％～90％ ◘ 干燥种子的含水量占种子重量的10％～15％ ◘ 蔬菜作物其产品均是柔嫩多汁的器官，含水 量都在90％以上，其中白菜、甘蓝、芹菜等 的含水量达到93％～96％
坐 水 种 枝 术
沟 畦 改 造 技 术
三、节水农业的基本概念与节水途径
农艺节水技术措施
主 要 技 术 措 施
耕 作 保 墒 技 术
覆 盖 保 墒 技 术
水 肥 耦 合 技 术
节 水 品 种 筛 选 技 术
化 控 保 水 节 水 技 术
三、节水农业的基本概念与节水途径
节水管理技术措施
主 要 技 术 措 施
（一）水分与作物生长发育的关系
4. 水是调节作物生长环境的媒介
农作物的生长发育及产品器官的形成，都需要在一定的环 境条件下才能进行。其主要的环境条件包括： 温度：空气温度和土壤温度； 水分：土壤含水量和空气相对湿度； 光照：光的组成、光的强度及光周期； 土壤：土壤中的理化性状及土壤肥力等； 空气：大气、土壤中的空气； 生物条件：土壤微生物、杂草、病虫害等。
＋ 2 707千焦 ＋ 6O2↑
（一）水分与作物生长发育的关系
3. 水是作物体内运输养料的载体
• 作物体内所需的各种矿质营养元素是通过根系从土壤 中吸取的 • 经过根系吸收进来的矿物质营养元素，除少量就地参 与新陈代谢活动外，大部分元素离子由导管向地上各 部分的组织运送，在向顶部运输的同时，还进行横向 运转，养分输送的动力来自于蒸腾作用 • 作物叶片进行光合作用所制造的有机物也要在水溶液 状态下，借助于体内的输导组织，将养分运送到茎、 花、根、种子等器官中积累供作物生长需要。
四、非充分灌溉理论
非 充 分 灌 溉 研 究 进 展
（2）在吸收、消化国外非充分灌溉理论与
技术的同时，结合国情开展了作物—水模型
的考核和筛选、参数的推求、并探索新的模
型建模。对缺水条件下的作物反应及对产量 的影响，从土壤物理、植物生理、农田微气 候、节水高产和灌溉原理等多学科的结合方 面，开展了综合学科的有益探索，有助于非 充分灌溉原理的深化研究。
灌溉农业是指种植业在土壤水分不足的情况下，通 过人工对土壤进行有节制的灌水，以补充水分的不足， 保持作物容根层水分有一个最优状态，从而满足作物 生长发育对水分的需要，以获得农作物高产高效栽培
目的的农业。反之，只靠自然界降水补给，不进行人
工灌溉的农业，称为旱作农业，也称“雨养农业”。
二、我国灌溉农业的发展历程
灌溉理论研究与进展
提 纲
一、作物与水分的关系 二、我国灌溉农业发展的历程
三、节水农业的基本概念与节水途径
四、灌溉管理的节水潜力 五、作物非充分灌溉理论
六、调亏灌溉理论
七、控制性交替灌溉理论
一、作物与水分的关系
生产实践证明，农作物从播种到收获， 每时每刻都离不开水。因此，水对农作物 生长发育至关重要。
新中国成立以后，随着农业生产的发展，我国 农田水利事业得到了迅速的发展，兴建了大量的农 田水利工程。这些水利工程在抗御水旱灾害中发挥 出了重要的作用，为发展我国农业生产和多种经营 奠定了物质基础，使全国的农田灌溉面积从解放初 期的2.4亿亩，发展到2000年初的8.9亿亩，粮食产 量达 52005×108千克，其中相当大的部分是在我国 北方地区。农田灌溉事业的发展，对保证我国农作 物的高产高效起着重要的作用。
（一）水分与作物生长发育的关系
作 物 体 内 水 分 存 在 的 状 态
水分在作物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态 束 缚 水 靠近原生质胶体微粒而被胶体吸附不易自由 流动的水分。不参与代谢作用，其数量多少 与作物的抗性大小有密切的关系。
自 由 水
Hale Waihona Puke 距离胶体较远且可以自由流动的水分。自 由水参与各种代谢作用，它的数量制约着 作物的代谢强度，如光合速率、呼吸速率、 生长速率等。
“农业节水”与节水灌溉的涵义类 似，但其节水的范围更广、更深，包括 生物节水、农艺节水和旱作农业节水等。 它是以水为核心，研究如何高效利用农 业水资源，保障农业可持续发展。农业 节水的最终目标是建设节水高效农业。
“节水农业”类似“节水型农业”， 是指农业的一种类型，重点研究如何按 照节水的要求规划、建设和管理农业。 两种提法的研究内容和重点不同，适用 的场合不同，不能混淆或相互代替。
二、我国灌溉农业的发展历程
西汉农学家汜胜之在“瓠区种法”中就提出 了“遥润”这一十分科学的灌溉技术。 后魏贾思勰著《齐民要术》一书，在《种瓜》、 《种芋》等提出了“旱则浇之”的灌溉原则。
到了元代，王祯进一步明确了“旱则浇灌，涝 则泄去”的灌溉与排水的关系。以后的历代对灌溉 又有了新的发展。
二、我国灌溉农业的发展历程
水源
灌 溉 农 业
输水工程 灌水方式 灌溉管理
二、我国灌溉农业的发展历程
早在夏商时期，我国劳动人民在作农田规划的 时候，就已注意到了灌溉的水源问题。 到了商代，沟、洫工程开始有了文字记载（洫 指的是田间的水道，沟和洫都是灌溉农田的逐级渠 系）。
春秋战国时期，为了适应农田灌溉的需要，兴 建了较大规模的农田灌溉工程，如漳水十二渠、四 川都江堰以及陕西的郑国渠等工程。
（一）水分与作物生长发育的关系
水 分 在 作 物 生 命 活 动 中 的 作 用
• • • •
水分能保持作物的固有状态
水分是原生质的主要成分
水分是作物代谢过程的反应物质
水分是作物对物质吸收和运输的溶剂
（一）水分与作物生长发育的关系
2. 水是制造养分的原料
6CO2＋6H2O
光能 C H O 6 12 6 叶绿素
农业节水
节水农业
三、节水农业的基本概念与节水途径
要将自然界的水转化为农作物产量，一般要经 过以下四个环节：
节 水 途 径
（1）对水资源进行合理开发，使其成为农业可用水源 （2）将水从水源输送至田间 （3）把引入田间的水，均匀地分配到指定的面积上贮 存到土壤中 （4）作物经根系吸收土壤水，通过作物体内生理、生 化过程转化形成经济产量
（1）当灌溉时的腾发量符合以下等式约束条件，则
成为充分灌溉。
ETa = ETm
式中：ETa——实际腾发量（即蒸发蒸腾量简称）；
ETm ——使作物产量达到 Ymax 的相应腾发量， 即最佳水分环境的作物腾发量ET max 的简称（或简 写为ET c）。 （2）当灌溉时的腾发量符合以下不等式约束条件， 则称非充分灌溉。
四、非充分灌溉理论
我国非充分灌溉研究开始较晚、但发展
非 充 分 灌 溉 研 究 进 展
较快。主要体现在以下几个方面： （l）在国家行业标准灌溉试验规范（SL13－ 90）中增加了作物受旱试验及灌溉效益试验 内容。近10年来，一批试验站在高等院校和 科研单位帮助下，开展了非充分灌溉的专门 试验研究。
多 水 源 联 合 运 用 技 术
雨 水 汇 集 利 用 技 术
地 下 水 利 用 技 术
劣 质 水 安 全 利 用 技 术
三、节水农业的基本概念与节水途径
节水灌溉工程措施
主 要 技 术 措 施
管 道 输 水 灌 溉 技 术
渠 道 防 渗 技 术
喷 灌 技 术
微 灌 技 术
膜 上 灌 技 术