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节约用水，利国利民. 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. 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. 有关文件. 农技土肥水函 [2006]237 号 关于印发 《 节水模式效益观测与评价方法（试行）的通知. 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。. 二、基本术语.
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节约用水，利国利民 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
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
有关文件 • 农技土肥水函[2006]237号 • 关于印发《节水模式效益观测与评价方法（试行）的通知
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。
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
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/m3, kg/mm.亩或kg/mm.hm2.
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。
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。
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
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
旱作项目的成功典型 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
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/m3)；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)
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/m3, 元/mm.亩或元/mm.hm2.
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。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。
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。
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。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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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) dVi- 某一层土壤容重（g/cm3) hi–某一层土层厚度（cm), h1+h2+…+hi=100cm W1i–收获后某一土层含水量（%） W0i–播种前某一土层含水量（%）
关于系数10 10为换算系数。假设没有10，各变量取1，▽（W1-W0)=1%右边为： 即：100cm2的面积上有1g的水，水的密度1g/cm3, 1g/ (1g/cm3)=1cm3 实际上，因为水的密度为1，在公式中被省略了。 故：右边需要乘以系数10.
有关单位换算 • 1mm.亩=1/1000m*666.7m2=0.6667m3=2/3m3
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。
四、田间效益观测 • 试验设计原则 • 观测记载内容
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。
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。
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
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。
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4-5m3/667m2，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12-15m3/667m2；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。
1、作物蒸腾蒸发量 ET（mm）=P+M+W+ΔS–D-ΔT 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； ΔS:无径流,为零； D:水分深层渗漏量为零。 公式简化为:ET（mm）=M-ΔT
土壤蓄变量 处理1土壤蓄变量 : 0 - 20cm: 10×1.40×20×(12.69-19.01)%= -17.7mm 20-40cm: 10×1.42×20×(14.8-15.94)%= -3.24mm 40-60cm: 10×1.48×20×(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
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
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：3060.40 kg/亩 WUE2=3060.40/613.03=4.99kg/(mm.亩)或7.49 kg/m3
3、水分生产效益 • 草莓9元/公斤,处理1收入31377.6元/亩,成本10668元/亩；处理2收入27543.6元/亩,成本10653元/亩。 • WUE1=(31377.6-10668)/400.44=51.72元/mm.亩 或77.58元/方 • WUE2=(27543.6-10653)/613.03=27.55元/mm.亩 或41.33元/方
4、单位面积节灌量 • 处理1灌溉量为575.55mm,处理2灌溉量为378mm • 节灌量:575.55-378=197.55mm
小 结 • 项目要求：要做水肥一体化及膜下滴灌技术模式的效益观测和评价； • 项目技术报告中要按照本报告的统一方法对5个“节水效益指标”进行计算和分析，并且附上观察记载的汇总表。 • 除了节水效益指标，项目的节本增产增收、生态环境、社会影响等效益也必须在技术报告中详细分析，只是目前没规定统一的分析方法。 • 鼓励在项目中开展灌溉施肥制度、水肥资源优化利用、环境影响等方面的试验并进行分析。
节约用水，利国利民 谢 谢！ 全国农技中心节水农业技术处 电话：010-64194533 传真：010-64194532 中国节水农业信息网：www.natesc.gov.cn/jsw 电子邮件：wuyong@agri.gov.cn
