通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量的方法
近代需水量的理论研究表明，作物腾发耗水是通过土壤—植物—大气系统的连续传输过程，大气、土壤、作物3个组成部分中的任何一部分的有关因素都影响需水量的大小。根据理论分析和试验结果，在土壤水分充分的条件下，大气因素是影响需水量的主要因素，其余因素的影响不显著。在土壤水分不足的条件下，大气因素和其余因素对需水量都有重要影响。目前对需水量的研究主要是研究在土壤水分充足条件下的各项大气因素与需水量之间的关系。普遍采用的方法是通过计算参照作物的需水量来计算实际需水量。相对来说，理论上比较完善。
所谓参照作物需水量ET0（reference crop evapotranspiration）是指土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔（地块的长度和宽度都大于200m）矮草地（草高8～15cm）上的蒸发量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。因为这种参照作物需水量主要受气象条件的影响，所以都是根据当地的气象条件分阶段（月和旬）计算。
有了参照作物需水量，然后再根据作物系数kc对ET0进行修正，即可求出作物的实际需水量ET，作物实际需水量则可根据作物生育阶段分段计算。
（一）参照作物需水量的计算
在国外，对于这一方法的研究较多，有多种理论和计算公式。其中以能量平衡原理比较成熟、完整。其基本思想是：将作物腾发看作能量消耗的过程，通过平衡计算求出腾发所消耗的能量，然后再将能量折算为水量，即作物需水量。
作物腾发过程中，无论是体内液态水的输送，或是田间腾发面上水分的汽化和扩散，均需克服一定阻力。这种阻力越大，需要消耗的能量也越大。由此可见，作物需水量的大小与腾发消耗能量有较密切的关系。腾发过程中的能量消耗，主要是以热能形式进行的，例如气温为25℃时，每腾发1克重的水大约需消耗2468.6J的热量。如果能在农田中测算出腾发消耗的总热量，便能由此推算出相应的作物需水量数值。
作物腾发所需的热能，主要是由太阳辐射供给。所以能量平衡原理，实质上是计算“土壤-作物-大气”连续系统中的热量平衡。根据这一理论以及水汽扩散等理论，在国外曾研究有许多计算参照作物需水量的公式。其中最有名的、应用最广的是英国的彭曼（Penman）公式。公式是1948年提出来的，后来经过多次的修正。1979年，联合国世界粮农组织对彭曼公式又作了进一步修正，并正式认可向各国推荐作为计算参照作物需水量的通用公式。其基本形式如下：
Rn——太阳净辐射，以蒸发的水层深度计，mm/d。可用经验公式计算，从有关表格中查得或用辐射平衡表直接测取；
Ea——干燥力，mm/d，Ea=0.26（1+0.54u）（ea-ed），其中ed为当地的实际水汽压，u为离地面2m高处的风速，m/s。
近些年来，我国在计算作物需水量和绘制作物需水量等值线图时多采用上述公式。在农田水利工程设计规范中也推荐采用这一公式。由于该公式计算复杂，一般都用计算机完成。有关Penman公式的计算机程序可参考有关书籍。(https://www.daowen.com)
（二）实际需水量的计算
已知参照作物需水量ET0后，则采用“作物系数”kc对ET0进行修正，即得作物实际需水量ET，即
式中的ET与ET0应取相同单位。
根据各地的试验，作物需水系数
kc段而异。生育初期和末期的kc较小，而中期的kc较大。表2-1为山西省冬小麦作物需水系数kc值；表2-2为湖北省中稻作物需水系数kc值。不仅随作物而变化，更主要的是随作物的生育阶
表2-1 山西省冬小麦作物需水系数kc值
表2-2 湖北省中稻作物需水系数kc值
