第五期 谷子和经济作物的节水高效灌溉制度
谷子是我国古老的栽培作物之一。早在六七千年前新石器时期黄河流域一带就大量种植,殷商时期已是人们的主食。据1996-2000年中国农业统计资料统计,全国谷子种植面积1075万～2280万亩，占全国粮食作物种植面积的1.2%～1.4%；总产量213万～357万吨，占全国粮食总产量的0.5%～0.7%；平均单产107～157千克/亩。谷子主要分布在北方各省,其中种植面积较大的有黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃、宁夏等省(自治区)，谷子的全国种植分布如图1所示。
根据各地自然条件、耕作制度、种植方式,全国谷子产区划分为四个栽培区。东北春谷区包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部。地处北纬40～48,海拔20～400米，无霜期120～170天,年平均气温12～16摄氏度,降雨量400～700毫米；华北平原夏谷区包括河南、河北、山东等省。地处北纬33度～39度之间的平原地区,海拔高度在50米以下,无霜期150～250天。年平均气温12～16摄氏度,年平均降雨量400～900毫米；内蒙古高原春谷区包括内蒙古、河北省的张家口地区、山西省的雁北地区。地处北纬40度～48度，海拔150米以上。无霜期125～140天。日照时数14小时以上。年平均2.5～7摄氏度,年降雨量250毫米；黄河中、上游黄土高原春夏谷区包括山西、陕西、宁夏、甘肃等省(自治区)。地处北纬30度～40度，海拔600～1000米,无霜期150～200天,日照时数14小时左右,年平均气温7～15摄氏度,年降雨量350～600毫米。
各地谷子需水规律都表现一个趋势，即前期与后期需水强度小，中期大。这是谷子自身生物学特性和生长期、气象因素综合作用的结果。苗期，即播种至拔节阶段，谷子以生长次生根为主，地上部分生长缓慢，株高日平均增长只有0.21～1.33厘米，叶面积很小，所以需水量较小，一般为1.56～2.84毫米/天，该阶段生长天数为41～71天，其需水模系数为21%～33%。到拔节抽穗期，谷子由营养生长转为营养生长和生殖生长并进阶段，叶、茎都迅速增长，其株高日平均增长速度达3.44厘米/天，最快可达到6厘米/天，单株叶面积日增长量达到12.34～45.03厘米/天，此间蒸发蒸腾与光合作用消耗大量水分，所以该阶段需水强度大量增加，达3.76～5.71毫米/天。这一阶段生育期天数一般为21～31天，需水模系数为20.9%～41.1%。抽穗开花阶段虽然气温降低，正值雨季，气候湿润，但因此时谷子植株高度和叶面积都达到最大值，又是光合作用最为活跃的时期，其日需水强度仍维持在较大值，一般为3.75～7.75毫米/天。抽穗开花阶段20天左右，需水模系数为18.1%～23.1%。灌浆到成熟期，植株叶片逐渐衰老，光合作用减弱，日需水强度迅速变小，一般为2.93～4.78毫米/天，生长期天数为35天左右，需水模系数为13.3%～29.9%。
水源充足条件下的谷子节水高效灌溉制度
在水源充足条件下，以单位面积净收益最大为目标函数确定节水高效灌溉制度（见表1）。
| 地区 | 水文年 | 灌溉定额（立方米/亩） | 灌水次数 | 灌水定额（立方米/亩） | 灌水时间 | 产量（千克/亩） |
| 河北省临西（夏谷） | 特旱年 | 169.5 | 4 | 42.3 | 播前、拔节、抽穗、灌浆 | 420.0 |
| 干旱年 | 122.8 | 3 | 40.9 | 播前、抽穗 | 391.3 | |
| 平水年 | 98.6 | 2 | 49.3 | 播前、抽穗 | 270.0 | |
| 湿润年 | 46.7 | 1 | 46.7 | 播前 | 250.0 | |
| 山西雁北地区 | 干旱年 | 121.7 | 3 | 40.0 | 拔节、抽穗、灌浆 | 370.0 |
| 平水年 | 91.4 | 2 | 46.0 | 拔节、抽穗 | 273.0 | |
| 湿润年 | 40.0 | 1 | 40.0 | 拔节 | 423.6 | |
| 陕西晋中地区 | 干旱年 | 140.0 | 3 | 46.7 | 拔节、抽穗、灌浆 | 248.5 |
| 平水年 | 87.4 | 2 | 43.7 | 拔节、抽穗 | 259.5 | |
| 湿润年 | 30.2 | 1 | 30.2 | 拔节 | 275.5 | |
| 山西吕梁地区（夏谷） | 干旱年 | 176.5 | 3 | 58.8 | 拔节、抽穗、灌浆 | 318.6 |
| 平水年 | 88.9 | 2 | 44.4 | 抽穗、灌浆 | 260.0 | |
| 湿润年 | 56.8 | 1 | 56.8 | 抽穗 | 339.5 |
在水源不足条件下的谷子节水高效灌溉溉度
在水源不足条件下，要充分发挥土地生产潜力，不能以单位面积净收益最大为目标，而必须以单位水资源量获取净效益最大为目标，按此原则提出山西省几个地区谷子的经济耗水量与灌溉制度（见表2）。
| 种植区域 | 地区 | 水文年型（%） | 产量（千克/亩） | 经济需水量（立方米/亩） | 节水灌溉定额（立方米/亩） |
| 中晚熟区 | 晋东南 | 25 | 310 | 290 | 3 |
| 50 | 310 | 291 | 35 | ||
| 75 | 312 | 293 | 103 | ||
| 晋中 | 25 | 251 | 270 | 0 | |
| 50 | 253 | 273 | 56 | ||
| 75 | 255 | 276 | 120 | ||
| 早熟区 | 雁北 | 25 | 301 | 300 | 41 |
| 50 | 302 | 301 | 70 | ||
| 75 | 304 | 304 | 166 |
限额供水条件下谷子节水高效灌溉制度
限额供水灌溉制度是指在供水量一定的条件下，确定合理的灌水时间使作物达到较高产量，充分发挥优先供水量的生产效益（见表3）。
| 地区 | 供水水平 | 120立方米/亩 | 80立方米/亩 | 40立方米/亩 | ||||||||||||
| 产量（千克/亩） | 需水量（立方米/亩） | 灌水时期 | 产量（千克/亩） | 需水量（立方米/亩） | 灌水时期 | 产量（千克/亩） | 需水量（立方米/亩） | 灌水时期 | ||||||||
| 拔节 | 抽穗 | 灌浆 | 拔节 | 抽穗 | 灌浆 | 拔节 | 抽穗 | 灌浆 | ||||||||
| 晋东南 | 50% | 368 | 1 | 1 | 1 | 358 | 351 | 1 | 1 | 329 | 308 | 1 | ||||
| 75% | 370 | 353 | 1 | 1 | 1 | 365 | 346 | 1 | 1 | 342 | 316 | 1 | ||||
| 95% | 347 | 320 | 1 | 1 | 1 | 316 | 295 | 1 | 1 | 282 | 262 | 1 | ||||
| 晋中 | 50% | 356 | 345 | 1 | 1 | 1 | 345 | 331 | 1 | 1 | 318 | 298 | 1 | |||
| 75% | 335 | 329 | 1 | 1 | 1 | 322 | 318 | 1 | 1 | 290 | 292 | 1 | ||||
| 95% | 296 | 288 | 1 | 1 | 1 | 267 | 250 | 1 | 1 | 232 | 209 | 1 | ||||
| 雁北 | 50% | 355 | 315 | 1 | 1 | 1 | 355 | 315 | 1 | 1 | 335 | 297 | 1 | |||
| 75% | 355 | 315 | 1 | 1 | 1 | 349 | 300 | 1 | 1 | 315 | 264 | 1 | ||||
| 95% | 324 | 290 | 1 | 1 | 1 | 299 | 249 | 1 | 1 | 257 | 209 | 1 | ||||
内蒙古自治区谷子节水高效灌溉制度（见表4）
| 分区 | 水文年份 | 灌水定额（立方米/亩） | 灌溉定额（立方米/亩） | 产量水平（千克/亩） | |||
| 播种 | 拔节 | 抽穗 | 灌浆 | ||||
| 赤峰井灌区 | 湿润年 | 40 | 40 | 80 | |||
| 一般年 | 40 | 40 | 40 | 120 | 310 | ||
| 干旱年 | 40 | 40，40 | 40 | 160 | |||
山西省谷子节水高效灌溉制度（见表5）
| 水文年份 | 灌水定额（立方米/亩） | 灌溉定额（立方米/亩） | 产量水平（千克/亩） | |||
| 播种 | 拔节 | 抽穗 | 灌浆 | |||
| 湿润年 | 50 | 50 | 310 | |||
| 一般年 | 40 | 40 | 40 | 120 | 300 | |
| 干旱年 | 45 | 45 | 45 | 45 | 180 | 280 |