灌溉管理

灌溉调度工具

关键点：

• 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。

有许多可自由的灌溉调度工具，可根据天气和作物条件预测何时灌溉。

天气数据用于计算通过参考作物（例如草）蒸发的水量，然后使用作物系数来规模参考值对特定作物。西方条件的作物系数已从亚利桑那州和德克萨斯州的溶血霉素获得。目前的研究正在利用路易斯安那州，密西西比州和南卡罗来纳州的典型计研究，以确定棉花作物系数以获得更潮湿的条件。这些程序中的大多数基于下一节中描述的水平衡方法。

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：

土壤水的投入是降雨量和灌溉。取出包括通过植物的蒸腾，从土壤表面蒸发，深入渗透到下土层中。在不断增长的季节期间，蒸发和蒸腾，通常称为“蒸散”和缩写“et”，是从土壤中除去水的最重要的过程（图7.1）。深层渗透占在不断增长的季节期间只有很小的提款，因此假设可以忽略不计。

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

灌溉计划是一种保持土壤水分对植物有效的方法，在田间容量和永久凋萎点之间的范围。在水平衡方法中，基于土壤质地估算初始土壤水分。然后，利用每日用水量和水输入量的变化来跟踪土壤中的水分。

对作物系统的投入可以精确测量。雨量的测量方法是使用野外的个别雨量计，或使用气象站上的翻斗雨量计。灌溉可以直接测量或估计在一个给定的地区应用的总水量。系统的输出更难精确测量，通常是估计出来的。

估算作物用水量

可以通过几种方式估算作物用水。已经开发的标准方法估计天气参数的参考蒸散（Allen，等，1998）。然后使用作物特定系数将参考et转换为作物ET。或者，已经开发了方法，即从多年的现场测量产生的曲线估计等。这些经验方法可以非常准确，但特定于收集数据的位置。

密西西比州灌溉调度工具 - 雾

密西西比河灌溉调度工具依靠最新的科学知识作物用水，以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不需要用户在实地读取读数并输入数据，而是自动从国家和区域数据库收集信息，并不断计算作物用水。根据农田的空间位置，从自然资源和保护系统下载有关土壤水文和质地的信息。字段信息可以由用户输入，也可以从FSA收集的信息中自动下载。天气信息自动更新的气象站位于整个州，并由三角洲研究和推广天气中心维护。空间上精确的降雨信息会自动从国家气象中心的网格雨量数据中下载，用户也可以根据自己的选择输入。为了处理田间径流的差异，MIST采用了NRCS径流方程。这可以更准确地显示降雨后田间土壤湿度。运行调度程序不需要测量土壤或植物。 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。

用户根据他们的灌溉系统容量选择最小的水分亏缺。MIST根据土壤类型、天气条件和灌溉系统的能力指示何时需要灌溉。最后的用水量在季末可用，并可用于向NRCS和水管理区报告，以记录水资源保护情况。

潮湿项目(田纳西大学)

大多数水平衡、灌溉调度程序的功能类似，但数据输入的方式和输出的表示方式可能非常不同。田纳西大学的灌溉系统管理(潮湿)项目要求每周输入降雨和灌溉，而不是每天的数据。这对生产者来说更容易维持，从而跟踪所需的降雨和灌溉量。这种方法适用于在西田纳西州良好的蓄水土壤中生长的耐旱作物;然而，对于在像沙子这样保水能力较低的土壤中生长的水敏感作物来说，每周的投入可能不够。

除了图7.4底部所示的表格格式外，MOIST还提供了图形输出。红钻石代表每周作物用水量，单位是英寸，随着作物冠层的扩大和温度/太阳辐射的增加，用水量增加的模式很容易识别。在7月中旬的干旱期间，棉花用水量为每周1.7英寸。蓝色实点代表每周的降雨量，直到7月初，降雨量超过或几乎等于作物用水量，导致黑线虚线所示的土壤水分耗竭很少。在这段时间里，降雨保持了土壤水分，只减少了1.5英寸的水分。

这里的土壤是一种深淤泥壤土，它可以储存4.3英寸的随时可用的水，用标记允许耗竭的棕色实线表示。由于雨水少，棉花水分利用率高，直到7月中下旬才需要灌溉。当时灌溉了2英寸以保持土壤水分消耗在1。5英寸。灌溉加降雨用蓝色的方形表示。对于具有良好保水能力的土壤，中心支点灌溉，1.5英寸的土壤水分耗竭是一个很好的目标，因为中心支点的设计是为了跟上作物水分的使用，而不是赶上或补充土壤剖面。滴灌和沟灌系统可以允许耗竭更接近最大允许耗竭，因为他们可以在单一灌溉事件中应用更多的水。在目前1.5英寸的耗水量下，仍然有足够的土壤储存能力来承受一次大的降雨事件，如果中心支点不能在较长时间内浇水，则有足够的缓冲来维持作物生长。粉色的星星分别代表在未来一周和两周内没有灌溉或降雨的情况下预测的土壤水分耗竭情况。

湿润还提供了预测输出类型（图7.4的上部），因此中心枢轴灌溉器可以在将数据更新到程序中后具有动作计划。在这个例子中，生产者计划每次革命0.5英寸。如果他想要在1.5英寸处保持土壤水耗水，他将在即将到来的一周内进行3次革命，如果没有降雨量，如果根据页面左侧的列发生0.5英寸的降雨，则2转。如果他希望将轮廓中的土壤水量增加0.5英寸，如果根据右侧的柱子发生0.5英寸的雨，他将不得不连续运作。如果没有降雨，那么如果根据右侧的柱子发生0.5英寸的雨水页面。土壤水中的收益或损失量可以根据生产者的管理目标进行调整，但该预测还表明，在一个不断增长的季节期间，难以将土壤水与中心枢轴系统增加。该预测的输出类型允许生产者安排灌溉，而无需每次发生降雨或灌溉事件时都会回到潮湿的计划。

水平衡计划是良好的灌溉调度工具，因为它们预测整个场的用水，并且当作物充分浇水时，田间中的一个小位置并不特别。生产者应该始终确信他们知道在使用水平衡方法时更换裁剪所需的水需要多少水。但是，应该有一些局限性意识到。例如，大多数水平衡计划假设土壤中的多余水迅速排出现场能力，而所有土壤都不是真的。此外，还可以从强烈的降雨事件中逃逸，如果进入该计划的整个降雨量，水平方法不会自动认识到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

将土壤水分监测与水平衡方法相结合，可以避免这些陷阱。例如，在越来越多的季节在调度灌溉时，在排水不良的土壤上，水平衡方法可能表示需要灌溉，而土壤水传感器可能显示出大量的可用水。相反，经过强烈的降雨事件，水平衡可能表明，不需要灌溉，因为它不会自动识别降雨量，而土壤水传感器可能表明在降雨后的早期灌溉的预期条件下表明干燥事件。它可能看来，土壤水传感器单独的答案是这些限制的答案，但必须记住传感器只能在一个领域的一个非常小的位置测量，并且可能并不总是表示整个领域。因此，我们建议使用水平衡和土壤传感器的组合方法。