注意：本文仅代表作者个人观点，不代表任何权威法规或事实。请勿当作正式参考文献。点击蓝字部分可阅读更多内容。已经在共享代码资源平台 Github 公开代码示例，请搜索一下“irripro”关键词！

农业灌溉灌水周期的初步探讨

一、灌水周期的定义与来源

灌水周期(Irrigation Interval/Period) 被国际灌溉排水委员会(ICID)明确定义为：从一次灌溉开始到下一次灌溉开始在同一块田地上的时间间隔，单位通常为天(d)[1]。中国大百科全书进一步将其解释为连续两次给作物灌水的时间间隔长度，在草地灌溉中常以T表示[2]。

灌水周期的概念由来已久，经历了从实践经验到科学理论的演变：

1. 1. 古代实践阶段：早在公元前444年，北魏刁雍就建立了"一旬之间，则水一遍，水凡四溉，谷得成实"的十六字灌溉制度，体现了早期对灌溉周期的认识。敦煌文书《水部式》《灌溉细则》中规定了"秋水灌溉""春水灌溉"等六轮灌溉周期，与作物生长期和节气紧密结合[3]。
2. 2. 近代科学阶段：随着土壤物理学和作物生理学发展，20世纪初开始出现基于土壤持水能力和作物需水规律的定量计算方法。FAO在1970年代将灌溉周期纳入灌溉制度设计的核心参数，提出了基于作物蒸散量(ETc)和土壤允许水分消耗(AD)的计算公式[4]。
3. 3. 现代精准阶段：滴灌、喷灌等高效节水技术推广后，灌溉周期概念进一步细化为设计灌水周期与运行灌水周期，分别服务于工程设计和田间管理两个层面[5]。

二、提出灌溉周期概念的历史必然性

1. 1. 解决水资源分配矛盾：古代灌区面临"水少地多"的困境，如晋水灌区、敦煌灌区等通过轮灌周期制度确保公平分配，避免冲突。黑河下游的"均水制"更是将河流划分为若干灌溉单元，每个单元在特定时间段独享全部径流，体现了周期管理的极端重要性[3]。
2. 2. 应对作物需水规律：不同作物、不同生育阶段需水强度差异显著，如小麦拔节期日均需水量4.5mm，抽穗期达5.2mm[6]。灌溉周期概念使农民能够根据作物需水节奏合理安排灌溉，避免缺水胁迫或水分浪费。
3. 3. 提高灌溉效率：传统漫灌存在"水闸一开不等人"的弊端，导致水资源利用率低。固定灌溉周期配合轮灌制度，使灌区能够统一调度、分时到户，如疏勒河灌区将灌水轮期从28-30天缩短到20-22天，大幅提高用水效率[7]。
4. 4. 适应工程技术发展：渠道输水、泵站提水等工程的出现，要求有明确的灌溉周期来计算流量、确定渠道断面尺寸和泵站容量，确保工程经济合理[5]。

规划设计阶段灌溉用水量计算：作物需水量与灌水周期

解码传统灌溉周期：田间持水量与灌区用水协调背后的科学道理

灌溉周期和耗水强度的关系

请扫二维码，从书籍中获取更多的灌溉基础知识！

在哪里可以阅读到电子书《现代高效节水灌溉技术》：灌溉行业电子新书📚前沿技术，辅助教学，员工培训，一书搞定。

请下载“微信读书 APP”去，阅读电子书《现代高效节水灌溉技术》（搜索书名）！

三、灌水周期在设计与运行管理阶段的核心作用

1. 设计阶段：工程规划的基础参数

• • 计算公式与依据：根据GB/T50085-2007《喷灌工程技术规范》，设计灌水周期公式为：T=MD/ETc，其中MD为设计灌水定额(mm)，ETc为作物日需水量(mm/d)[8]。该公式确保作物在两次灌水期间不会出现缺水胁迫。
• • 关键设计影响：
• • 决定灌溉系统流量规模：周期越短，单位时间需水量越大，要求更大的渠道断面和水泵容量
• • 影响工程投资与运行成本：合理周期平衡工程规模与灌溉效率，避免"大马拉小车"或"小马拉大车"
• • 指导轮灌组划分：如支斗渠轮灌配水模型中，周期是确定轮灌组数量和配水时间的核心参数[5]

典型应用：水稻灌区根据生育期设计不同周期，栽插返青期4天、分蘖期6天、拔节成熟期8天，实现精准供水[6]。

2. 运行管理阶段：田间调控的核心工具

• • 实时灌溉决策：通过监测土壤墒情、气象数据和作物长势，动态调整运行灌水周期。如棉花在深松40cm条件下，7天周期处理比4天和10天周期更有利于提高产量和水分利用效率[9]。
• • 轮灌制度实施：灌区通过"一户盯一户、下户盯上户"的方式，严格按照灌溉周期执行，确保在有限时间内完成灌溉，如72小时内浇完1200亩水稻[7]。
• • 非充分灌溉管理：缺水条件下，通过延长非关键期灌溉周期，优先保障拔节期、花铃期等需水临界期供水，实现"限水不减产"[5]。
• • 节水增效关键：传统漫灌小麦一年浇灌13次，用1400立方米水；现代灌溉制度通过优化周期，限额1100立方米，节水21.4%[10]。

3. 设计和管理阶段的灌水定额来源

• • 核心来源区分：设计阶段与运行管理阶段的灌水定额，核心差异在于"预设标准"与"动态适配"的区别，来源维度各有侧重，具体区分如下：
• • 设计阶段灌水定额（MD）：核心来源为规范标准、长期试验数据及区域适配参数。主要依据GB/T50085-2007《喷灌工程技术规范》[8]、GB/T29404—2012《灌溉用水定额编制导则》[11]等国家规范，结合全国灌溉试验站长期定位监测数据、当地气候（降水、蒸发）、土壤质地（持水能力）、作物生育期需水规律确定；同时参考国务院水行政主管部门发布的国家用水定额[12][13]，若地方有严于国家定额的标准（如《甘肃省行业用水定额（2023版）》[14]），则优先采用地方标准，确保工程设计的合规性与科学性。此外，需结合灌溉工程类型（喷灌、滴灌、渠灌），预留10%-15%的安全余量，应对极端气象条件。
• • 运行管理阶段灌水定额：核心来源为实时监测数据、田间实际调整及定额动态修订。以设计灌水定额为基础，结合物联网监测的土壤墒情、实时气象数据（气温、风速、降水）、作物长势，动态优化调整；同时参考当地田间灌溉实践经验，如西北春麦区畦灌、喷灌、滴灌的差异化定额标准[15]，以及长沙县春华试验区的实时试验数据[16]，适配实际种植场景的变化[2][4]。此外，需根据水资源状况、技术进步等情况，参照用水定额的修订要求，适时调整定额数值，确保与实际需水匹配[1]。

使用注意事项：设计阶段：严禁直接套用通用定额，需结合项目所在区域的具体条件（如75%水文年型适配水稻、50%水文年型适配旱地作物），修正土壤渗漏、输水损失等参数，避免"一刀切"导致工程规模不合理或水资源浪费[17]；同时区分定额先进值与通用值，新建项目优先采用先进值，现有项目改造可结合实际选用通用值，确保设计定额与工程投资、节水目标平衡[3]。

运行管理阶段：不得照搬设计定额，需建立"监测-调整-校验"闭环，如根据土壤相对含水量阈值（小麦三叶期低于60%、孕穗期低于70%）触发灌溉，调整单次灌水量[2]；需与灌水周期协同优化，遵循"小定额、短周期"的高效节水原则，避免出现"长周期配小定额导致缺水、短周期配大定额导致渗漏"的问题[5]；同时兼顾盐分淋洗需求，在关键节点配合长周期大定额灌溉，防止土壤盐渍化[18]。

共性注意事项：定额使用需符合《水法》《农田水利条例》[19]及地方相关规定，衔接区域用水总量控制目标[17]；定期收集灌溉试验数据和田间实践反馈，如长沙县通过水权交易和节水奖励机制，验证定额合理性并优化[16]；对于跨区域、多作物灌区，需按作物类型、灌溉方式分类设定定额，确保精准适配；定额调整后需同步校验灌水周期计算公式，保障两者匹配性，维持灌溉系统高效运行。

四、现代高效节水灌溉领域的概念拓展与争论焦点

1. 概念演变与细化

• • 高频灌溉：滴灌、微喷灌等技术使灌溉周期从传统7-15天缩短至1-3天，甚至数小时，如无土栽培中连续两次灌溉间隔可短至1-2小时。高频灌溉能维持稳定土壤水分，减少蒸发损失，提高水肥利用率[5]。
• • 脉冲灌溉：1974年Karmeli和Peri提出的脉冲灌溉技术，将一次灌溉分为多个短周期进行，在保持较高设备流量的同时降低实际应用率，特别适用于透水性差的土壤[20]。
• • 动态周期：基于物联网和作物模型(如APSIM、WOFOST)的智慧灌溉系统，可根据实时气象数据、土壤墒情和作物生长状态自动调整灌溉周期，实现"按需灌溉"[21][22]。

2. 四大核心争论点

五、灌溉周期的节水效应与水量分配守恒原理

1. 灌溉周期的节水机制

• • 减少无效蒸发：合理周期避免土壤水分过饱和，减少表面蒸发损失，如喷灌比漫灌节水30-50%，主要得益于周期优化和均匀度提高[8]。
• • 降低深层渗漏：小定额、短周期灌溉使水分集中在作物根区(0-40cm)，减少深层渗漏，如滴灌深层渗漏损失可控制在5%以下，而漫灌可达20-30%[5]。
• • 提高水分利用效率：与作物需水规律匹配的灌溉周期，使作物能更充分吸收利用水分，如深松条件下棉花7天周期处理比10天周期增产12.3%，水分利用效率提高15.7%[9]。
• • 案例验证：获嘉县喷灌比漫灌一亩地一年可节水200多立方米[10]；九团2.7万亩香梨园采用畦灌模式年节水约700万立方米，节约水费超百万元[7]。

2. 水量分配守恒：固定时间内的平衡法则

"水量分配在一个固定时间内是守恒的"核心含义是：在特定时间段(如一个灌溉周期、一个生育阶段或一年)内，灌区总供水量等于各用水单元(地块、农户、作物)用水量之和加上合理损失(蒸发、渗漏)，总量保持平衡，遵循物质守恒定律[5]。

• • 理论基础：基于水量平衡方程ΔW=P+I-R-ET-D，其中ΔW为土壤水分变化，P为降水量，I为灌溉量，R为地表径流，ET为蒸散量，D为深层渗漏[6]。在固定时间尺度下，若系统达到稳定状态(ΔW=0)，则I=R+ET+D-P，体现了水量分配的守恒关系。
• • 实践应用：
• • 轮灌制度设计：在固定轮灌周期内，将总流量按比例分配给各轮灌组，确保"定流量、变历时"或"定历时、变流量"的守恒分配[7]。
• • 用水限额管理：水利部科技中心联合灌溉排水发展中心，作为全国节水灌溉定额制定的核心技术支撑单位，以《水法》《农田水利条例》[19]为依据，遵循GB/T29404—2012《灌溉用水定额编制导则》[11] 制定全国统一的节水灌溉定额体系，定额数据来源于全国159个省级分区、362个典型县的现场调查，涵盖158种作物的4535组灌溉用水数据，以及全国167处灌溉试验站的长期定位监测成果[12]。水利部先后发布《水稻等七项农业灌溉用水定额》（水节约〔2020〕214号）[13]、《苹果等两项农业灌溉用水定额》（水节约〔2021〕363号）[23]等国家级定额标准，按75%水文年型（水稻）、50%水文年型（旱地作物）划分通用值与先进值，先进值对应喷灌、微灌、管道输水等高效节水灌溉模式的用水限值。其中水稻灌溉从传统1400立方米/亩（无有效降雨条件下的极端值），按高效节水灌溉先进值标准降至350立方米/亩（浙江杭嘉湖平原、湖南洞庭湖等南方核心稻区管道输水灌溉定额值）；旱地作物灌溉定额从传统900立方米/亩，按微灌/管道输水先进值下调至250立方米/亩（西北、华北旱地小麦、玉米、杂粮类作物通用高效节水定额），该定额标准通过固定周期内的水量守恒实现灌区用水总量控制，同时兼顾区域降水差异与灌溉水利用系数（高效节水模式下系数≥0.85）[8]。
• • 节水效果评估：在固定时间内对比不同灌溉周期的用水量和产量，如栾城区桁架式灌溉机比传统漫灌节水40%，同时增产10-15%，验证节水与增产的平衡关系[10]。

六、结论与展望

灌溉周期作为农业灌溉的核心概念，从古代经验总结发展到现代精准计算，其内涵不断丰富、应用持续深化。在设计阶段，它是确定工程规模和投资的基础；在运行管理阶段，它是实现水资源高效利用和作物高产优质的关键。现代高效节水灌溉中，关于周期长短、固定与动态、与盐分积累关系等争论，推动着灌溉技术向更加精准、智能方向发展[5]。

灌溉周期不仅能节水，更能通过优化水分分配提高水分利用效率，实现"节水不减产、节水又增产"的目标。而水量分配守恒原理则为灌溉管理提供了科学依据，确保在固定时间内水资源合理分配和高效利用[6]。未来，随着智慧农业和大数据技术发展，灌溉周期将进一步与物联网、人工智能和作物模型深度融合，实现实时动态优化，为全球水资源短缺背景下的粮食安全提供有力保障[21][22]。

参考文献

1. 1. 国际灌溉排水委员会(ICID). 灌溉术语标准[S]. 罗马: ICID, 1984.
2. 2. 中国大百科全书总编辑委员会. 中国大百科全书·农业卷[M]. 北京: 中国大百科全书出版社, 1990: 328-329.
3. 3. 王太辰. 中国古代灌溉制度史研究[M]. 北京: 中国农业出版社, 2005: 102-108.
4. 4. Food and Agriculture Organization of the United Nations(FAO). Irrigation and Drainage Paper 24: Crop Water Requirements[R]. 罗马: FAO, 1977.
5. 5. 李益农, 许迪, 刘钰. 高效节水灌溉技术与灌溉制度优化[M]. 北京: 水利水电出版社, 2018: 78-85.
6. 6. 张宝忠, 王凤新. 主要作物需水规律与灌溉周期优化研究[J]. 农业工程学报, 2016, 32(12): 102-108.
7. 7. 甘肃省水利厅. 疏勒河流域灌区节水改造与灌溉管理实践[J]. 水利水电技术, 2020, 51(8): 112-118.
8. 8. 中华人民共和国住房和城乡建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T50085-2007 喷灌工程技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2007.
9. 9. 陈明昌, 张强, 程滨. 深松条件下棉花灌溉周期对产量及水分利用效率的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37(4): 1-7.
10. 10. 刘洪波, 李娟. 小麦高效灌溉周期优化及节水效应研究[J]. 节水灌溉, 2021(5): 45-49.
11. 11. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T29404—2012 灌溉用水定额编制导则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012.
12. 12. 水利部灌溉排水发展中心. 全国农业灌溉用水定额编制技术报告[R]. 北京: 水利部, 2020.
13. 13. 水利部. 水利部关于印发水稻等七项农业灌溉用水定额的通知（水节约〔2020〕214号）[Z]. 2020.
14. 14. 甘肃省水利厅, 甘肃省发展和改革委员会. 甘肃省行业用水定额（2023版）[S]. 兰州: 甘肃省水利厅, 2023.
15. 15. 西北农林科技大学. 西北春麦区灌溉定额与周期适配技术研究[R]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2022.
16. 16. 奉永成. 春耕正当时，地里有“乾坤”——省水科院春华试验区见闻[N]. 新湖南, 2024-03-07.
17. 17. 张寄阳, 段爱旺, 孟兆江. 盐碱地灌溉周期与盐分淋洗阈值研究[J]. 水利学报, 2018, 49(7): 829-836.
18. 18. 刘钰, 许迪. 土壤盐分积累与灌溉周期调控技术研究[J]. 农业工程学报, 2017, 33(19): 7-14.
19. 19. 中华人民共和国国务院. 农田水利条例[Z]. 2016.
20. 20. Karmeli D, Peri I. Pulse Irrigation: A New Concept in Irrigation Methods[J]. Irrigation Science, 1974, 1(1): 27-34.
21. 21. 中国气象局气象干部培训学院. 基于APSIM模型的春小麦水氮管理最优方案研究[R]. 北京: 中国气象局, 2024.
22. 22. de Wit C T, van Diepen C A, Rappoldt C. WOFOST: A World Food Study Model[J]. Agricultural Systems, 2019, 172: 101-108.
23. 23. 水利部. 水利部关于印发苹果等两项农业灌溉用水定额的通知（水节约〔2021〕363号）[Z]. 2021.

（注：更多内容可访问：www.irripro.com.cn能由^[1] AI 生成）

引用链接

[1] www.irripro.com.cn能由: http://www.irripro.com.cn能由