灌溉管理

灌溉调度工具

重点:

• 许多州都有免费调度工具。
• 这些工具通常与实时天气数据相关联。

有许多免费的灌溉计划工具可以根据天气和作物条件预测何时进行灌溉。

天气数据用于计算参考作物(如草)蒸发的水量，然后使用作物系数将该参考值缩放到特定作物。西部条件下的作物系数是由亚利桑那州和得克萨斯州的蒸渗计测得的。目前的研究是在路易斯安那州、密西西比州和南卡罗来纳州使用蒸渗计来确定在更潮湿的条件下棉花的作物系数。这些程序大多是基于下一节描述的水平衡方法。

水平衡方法

使用水平衡或支票簿方法的调度灌溉基于土壤中的可用水。就像支票簿一样，输入归功于土壤净水，并从土壤水中扣除撤回。净日常水平衡是：

土壤水的输入是降雨和灌溉。植物的蒸腾作用，土壤表面的蒸发，以及深层的渗透到下层土壤。在生长季节，蒸发和蒸腾，通常称为“蒸散”，缩写为“ET”，是水分从土壤中流失的最重要过程(图7.1)。在生长季节，深层渗漏只占很小的取水量，因此可以忽略不计。

土壤水分含量

水平衡方程需要了解土壤中的可用水。后续土壤水位的测定取决于初始土壤含水量。土壤水依赖于土壤的质地。桑迪土壤具有较大的颗粒和毛孔，使水不太紧密地，减少植物可用的土壤。相反，粘土土壤有很多，毛孔非常小。粘土颗粒更紧密地将土水束缚。虽然粘土土壤比砂土持有更多的水，但由于粘合紧，植物可获得较少的水。壤土的土壤具有良好的孔隙空间来保持水分，并且不会紧紧地将土壤水绑定，以防止植物提取水。这些土壤有更多的水可供植物使用（图7.2）。

土壤干燥程度也取决于土壤质地。在浸泡雨后，土壤饱和，这意味着土壤颗粒之间的所有孔都充满了水。饱和土壤干燥，因为水渗透到降低深度并从土壤表面蒸发。饱和度后两到三天，据说土壤为“现场能力”。在这种含水量下，土壤毛孔有一个空气和水。土壤将继续干燥，直至达到“永久萎缩能力”。在这种水平，植物中剩余的水还不再可用，并且植物将萎缩。

保持土壤水

灌溉调度是一种在现场容量和永久性衰弱点之间保持植物的土壤水的方法。在水平衡方法中，基于土壤纹理估计初始土壤水分。然后使用水使用的日常变化和水输入进行土壤中的水。

对作物系统的投入可以精确地测量。降雨量是用现场的单个雨量计或气象站的倾倒式雨量计来测量的。灌溉可以直接测量，也可以根据给定区域的总施水量来估计。系统的输出较难精确测量，通常只能进行估计。

估算作物用水

作物用水可以用几种方法来估计。已经开发的一个标准方法从天气参数中估计参考蒸散量(Allen等，1998年)。然后使用作物特定系数将参考ET转换为作物ET。另一种方法是，通过多年的野外测量得出的曲线来估算ET。这些实证方法可以相当准确，但是具体的位置，从那里收集的数据。

密西西比州灌溉调度工具 - 雾

密西西比灌溉调度工具依靠最新的作物用水科学知识来帮助生产者作出灌溉决策。该系统被设计为易于使用和访问。MIST系统不需要用户在田间读取数据并输入数据，而是自动从国家和区域数据库收集信息，并持续计算作物用水。根据土壤的空间位置，从自然资源与保护系统下载土壤水文和纹理信息。字段信息可由用户自行输入，也可从FSA收集的信息中自动下载。天气信息从位于整个州的气象站自动更新，并由三角洲研究和扩展天气中心维护。空间精确的降雨信息自动从国家气象中心网格化的降雨数据下载，或者用户可以根据自己的意愿输入。为了处理野外径流的差异，MIST使用NRCS径流方程。这能更准确地指示出雨后田间土壤的湿度。运行调度程序不需要土壤或植物测量。 Automatically downloading information from these databases allows growers to use MIST, without requiring extensive data collection or input to the model.

使用雾，没有安装或维护的程序。该程序通过Internet访问，可在多个平台上提供，包括智能手机，平板电脑，笔记本电脑和台式计算机。这允许用户从任何位置确定作物水需求，并且瞬间何时需要何时需要水。使用每日时间步骤进行计算和天气更新，可以更准确地确定土壤可用水。使用每日时间步骤还允许计算在接下来的几天内确定未来的作物水需求，让种植者更好地管理他们的水资源。

根据其灌溉系统容量，用户选择最小的水赤字。雾表示基于灌溉系统的土壤类型，天气条件和容量需要灌溉何时需要灌溉。赛季末使用的水的最终输出可用，可用于向NRCS和水管理区报告以记录水资源保护。

潮湿课程(田纳西大学)

大多数水平，灌溉调度程序以类似的方式函数，但数据输入的手段和输出的表示可以非常不同。田纳西大学田纳西州（潮湿）计划的灌溉系统管理需要每周投入降雨和灌溉而不是日常数据。生产者更容易维护，从而跟踪所需的降雨量和灌溉量。该方法适用于在西田纳西州的良好水持土壤中生长的耐旱排群体的良好;然而，每周输入可能不适合水敏感的作物在低水平的土壤中种植，如沙子。

除了如图7.4底部所示的表格外，湿润还提供了一个图形输出。红色钻石代表每周作物用水以英寸为单位，随着作物冠层的膨胀和温度/太阳辐射的增加而增加的水使用模式。在7月中旬显示的干燥期间，棉花用水计算每周1.7英寸。纯蓝点表示每周降雨，直到7月初，降雨超过或几乎相等的作物用水，导致虚线的土壤水耗水非常小。在此期间，降雨维持土壤水，只有1.5英寸的水耗尽低于该土壤的现场容量。

这里代表的土壤是一种深深的淤泥壤土，可以储存4.3英寸的可用水，如图中棕色的实线所示，标记为允许消耗。直到7月中下旬，由于缺少雨水和棉花的高用水率，才需要灌溉。当时灌了两英寸的水，把土壤水分消耗保持在1.5英寸。灌溉加上降雨用开放的蓝色方块表示。对于保持良好水分的土壤的中心支点灌溉，1.5英寸的土壤水分消耗是一个很好的目标，因为中心支点的设计是为了跟上作物水分的使用，而不是为了补充土壤剖面。滴灌和沟灌系统可以允许耗水量接近最大允许耗水量，因为它们可以在一次灌溉中使用更多的水。在目前1.5英寸的耗竭情况下，仍然有足够的土壤储存能力来捕捉相当大的降雨事件，如果中心支点不能长期浇水，也有足够的缓冲来维持作物生长。粉色的星星分别代表未来一周和两周不灌溉或不降雨时土壤水分的减少预测。

MOIST还提供了一种预测输出类型(图7.4的上部)，以便中心旋转灌溉器在将数据更新到程序中时可以有一个行动计划。在这个例子中，制作人计划每转0.5英寸。如果他想保持他的土壤水分消耗在1.5英寸左右，如果没有降雨，他会在接下来的一周内转3圈，如果降雨0.5英寸，他会转2圈，根据页面左边的列。如果他想增加土壤水分剖面的0.5英寸,他就会连续操作整个星期如果没有降雨,使3革命如果0.5英寸的降雨发生根据列在页面的右侧。土壤水分的增减量可以根据生产者的经营目标进行调整，但这一预测也表明在生长季中期采用中心支点系统增加土壤水分是困难的。这种预测类型的产出允许生产者安排灌溉，而不必在每次降雨或灌溉事件发生时回到湿润程序。

水平衡计划是一种很好的灌溉计划工具，因为它可以预测整个农田的用水量，而不是在作物得到充分灌溉的情况下，仅局限于一个小区域。当使用水平衡方法时，生产者应该总是相信他们知道需要多少水来替代作物正在使用的水。然而，也有一些限制是我们应该注意的。例如，大多数水分平衡方案都假定土壤中的多余水分会迅速流失到田间，但这并不适用于所有土壤。此外，也可能有来自强降雨事件的径流，如果整个降雨量输入程序，水平衡方法将不会自动识别整个降雨量没有进入土壤剖面。

将土壤水分监测与水平衡相结合

结合土壤湿度监测和水平衡方法可以避免这些陷阱。例如，在生长季节早期，当计划对排水不良的土壤进行灌溉时，水平衡方法可能表明需要灌溉，而土壤水传感器可能显示充足的可用水。相反，在强降雨事件之后，水分平衡可能表明不需要灌溉，因为它不能自动识别降雨流失的多少，而土壤水分传感器可能表明比预期的条件更干燥，从而在降雨事件之后提前灌溉。似乎只有土壤水分传感器可以解决这些限制，但必须记住，传感器只能测量田间很小的一个位置，可能并不总是代表整个田间。因此，我们推荐一种结合水平衡和土壤传感器的方法。