（一）农作物需水量
作物在全生长期或其中某时段消耗于农作物的蒸腾、棵间蒸发以及构成植物组织的水量是作物需水量，它是确定作物灌溉制度、制定排灌规划以及实施农田排灌的重要依据。据安徽省水利科学研究院重点试验室试验资料，淮北地区主要农作物多年平均全生长期需水量：冬小麦449.9mm，冬油菜378.7mm，夏玉米458.6mm，大豆426.6mm，棉花486.0mm，花生418.7mm，水稻614.5mm，山芋402.7mm。各生育阶段需水量详见表6-2。
表6-2 淮北地区农作物生育阶段及需水量统计表
（二）耐旱能力
作物适应和抵抗干旱的能力与作物的种类有关，不论对大气干旱或土壤干旱，都有一定的抗旱能力。据试验观察，玉米抗大气干旱的能力较强，但不耐土壤干旱；豆科作物的根系深，耐土壤干旱的能力较强。同一作物在不同的生长阶段，其耐旱能力也不一样，一般在生长前期第二次根系已经发育时较强，而在孕穗、开花灌浆等旺盛生长即需要大量制造和积累干物质时期，则不耐旱。
（三）耐涝能力
耐涝能力指在产量不受明显影响的前提下，作物能忍受地面淹水的深度和时间。水生作物的耐涝能力大于旱作物。小麦前期比后期耐涝，玉米和豆类则早期不如后期。据试验，主要作物的允许淹水历时：小麦1～1.5d，玉米1～3d，大豆1～2d，棉花1～2d。
（四）农田排渍试验分析
据五道沟实验站农田排水试验资料分析认为农田除涝防渍排水系统的功能，应使农田土壤水分适宜于作物生长，有利于灌溉系统的布置，土壤水利用向良性循环发展，生态环境得到不断改进，同时又不致开挖土地过多，费工太大等。并且以迅速排除地表径流，疏干耕作层土壤饱和水及在无雨条件下旱作物充分利用地下水为原则。从砂姜黑土区的实际情况出发，规划排水系统应考虑暴雨后根系发育层（地面下0.5m）内的土壤中重力水能迅速排除。据试验区排渍试验结果表明，其排渍标准为：在暴雨后地下水位升临地面的情况下，经3d排水应使田块中心的地下水位降至地面下0.5m；耕作层0～30cm内的土壤在10～20d连阴雨情况下不致过湿，距地面0.5m以下的地下水位应相对缓慢下降。前者利于除涝防渍，后者利于保墒耐旱，维持土壤水、肥、气、热平衡。另据青沟站、五道沟站实测资料分析，大、中、小田间沟结合深墒沟构成的明沟排水系统，尤其是目前已经开挖的大、中、小沟的地区，配上田间沟，其土方量每平方公里约为1.2万m3，则农田排水标准可达到5～10年一遇，72h降雨量为167～215mm不受涝的要求，雨后3d可使地下水位降至地面0.5m以下，并在连阴雨15～20d的雨期内，地下水埋深控制在0.5m以下的天数占60%以上，满足治渍要求。
（五）农作物生长适宜地下水水位埋深试验研究
适宜的地下水水位埋深对农作物的生长起到重要作用。过高的地下水位会使作物受渍，过低的地下水位会加重土壤干旱，导致农作物受旱，从而增加灌水量。据五道沟试验站地中蒸渗仪测筒农作物产量与地下水埋深关系试验研究表明，淮北地区几种主要的农作物适宜的地下水位埋深范围见表6-3。
（六）不同土壤田间持水率和凋萎含水率（重量比）
据五道沟试验站实验结果，淮北地区几种主要土壤如田间持水率和凋萎含水率如表6-4所示，根系发育层0～0.5cm的相应指标如表6-5所示。
表6-3 主要作物适宜地下水埋深
表6-4 安徽淮北不同土壤田间持水率和凋萎含水率（重量比）
表6-5 根系发育层（0～0.5m）土壤容重及含水率
（七）农作物需灌溉的土壤水分下限指标的确定
表层土壤中的水分，由于不断蒸发散发，使土壤逐渐干燥。一般，蒸发是在一次降雨或灌溉之后开始的，而降雨或灌溉终结时，典型的土壤水分剖面是（在地下水埋深较大时）上层含水率比下层含水率要大。在这种条件下，有两个过程同时在剖面的不同部位进行：一是地表面的蒸散发，使壤中水分向上流动；二是湿润层中的水分在重力作用下继续向下移动（渗透）。这两个过程，虽在剖面的不同部位进行，但关系密切，蒸散发不但使向下渗透的水量减少，而且使下层土壤逐渐干燥，当蒸散发使壤中的水分不能满足作物的需要时，作物便会呈现凋萎状态。当作物呈现凋萎后，即使灌溉也不能使其恢复生命活动，这种凋萎称为永久凋萎，此时的土壤含水量称为凋萎含水量。实验证明，当土壤水分处在凋萎含水量时，作物吸收不到水分。因此，凋萎含水量应是土壤有效水分的下限。(www.xing528.com)
在旱地土壤中，土壤的田间持水量和凋萎含水量确定之后，土壤供作物需要的最大有效水量=田间持水量-凋萎含水量。
对作物而言，土壤中所有的有效水分都是能够被吸收利用的，但是，土壤水对作物的有效性是随着土壤湿度的降低而减少的。因此，确定是否应进行灌溉，凋萎含水量不能作为判断的标准。经资料分析和实地观察，一般而论，把砂姜黑土0～0.5m土层适宜于旱作物生长的土壤含水率（重量比）范围定为18.0%～26.0%（占田间持水量的60%～85%）；必须实施抗旱灌溉的土壤含水率范围一般定为16.0%～18.0%（占田间持水量的52%～60%）；作物非成熟期的土壤含水率16.0%（占田间持水量的52%）作为抗旱含水率，低于比值就应抗旱了。
淮北地区几种主要的农作物需灌溉的土壤水分下限指标见表6-6～表6-9。
表6-6 小麦需灌土壤水分下限指标
表6-7 玉米需灌土壤水分下限指标
表6-8 大豆需灌土壤水分下限指标
表6-9 夏棉花需灌土壤水分下限指标
（八）主要农作物经济灌溉定额
安徽省水利科学研究院农水试验站对淮北地区主要农作物在充分供水和非充分灌溉条件下的灌溉制度和经济灌溉定额进行了系统优化计算，并获得最高产量时安徽淮北地区分区50%、75%、90%和95%四类不同年型小麦、油菜、大豆和玉米四种作物的灌溉定额分别为：
淮北北部：小麦、油菜、大豆和玉米均为90、135、225、270mm。
淮北中部：小麦为45、90、180、225mm；油菜为45、135、180、225mm；玉米为45、125、225、270mm；大豆为45、135、180、270mm。
淮北南部：小麦和油菜均为0、45、85、135mm；玉米为40、90、225、270mm；大豆为0、90、225、270mm。
在灌溉水资源有限、不能完全满足作物的需水要求时必须实行非充分灌溉或限额灌溉，即考虑灌溉效益或水分生产率等因素，让作物在某些阶段达不到需水要求，将有限的灌溉水资源在时间上和数量上进行优化分配，从而达到灌溉效益最大或水分生产率最高。根据优化计算结果，安徽淮北地区分区50%、75%、90%和95%四类不同水文年型小麦、油菜、玉米和大豆四种作物在缺一水（45mm）和缺两水（90mm）情况下的经济灌溉定额分别为：
淮北北部：小麦为45、45、90、90mm；玉米为90、135、225、225mm；大豆为90、135、180、270mm。与充分灌溉相比，在一般干旱年份（频率75%）时，小麦可节约灌溉水量45～90mm，玉米45mm，大豆45mm。灌水次数为2～4次。
淮北中部：小麦为0、45、45、90mm；油菜为0、90、135、180mm；玉米为45、125、180、225mm；大豆为45、135、135、270mm。与充分灌溉相比，在一般干旱年份（频率75%）小麦和油菜均可节约灌溉水量45mm。灌水次数为1～3次。
淮北南部：小麦和油菜均为0、0、45、90mm；玉米为40、90、180、225mm；大豆为20、90、135、180mm。与充分灌溉相比，在一般干旱年份（频率75%）小麦、油菜和玉米均可节约灌溉水量45mm。灌溉次数为0～1次。
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