Trong nông nghiệp, nhu cầu dùng nước rất lớn. Nhu cầu nước của cây trồng được định nghĩa là lượng nước cần thiết để đáp ứng sự mất nước qua bốc thoát hơi. Nói cách khác, đó là lượng nước cần thiết cho các cây trồng khác nhau để phát triển tối ưu. Nhu cầu nước của cây trồng thường được ước lượng dựa trên lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ET0, đó là lượng bốc thoát hơi từ một khu vực rộng lớn, được che phủ hoàn toàn bởi một cây trồng là cỏ chuẩn, cao 8 - 15 cm, phát triển mạnh và được cung cấp nước đầy đủ theo một điều kiện tối ưu. Phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu có thể kể đến như Blaney - Criddle (1945), Thornthwaite - Mather (1955), Penman (1948) và Thomas (1981). Công thức tính nhu cầu nước cây trồng có dạng như sau (Brouwer, C. and Heibloem, M., 1986):
(2.10)
Với ETc là nhu cầu nước ứng với một cây trồng nhất định, Kc là hệ số cây trồng thực nghiệm, ET0 là lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu.
Giá trị ETc phụ thuộc chủ yếu vào:
- Khí hậu: trong khí hậu nắng nóng, cây trồng cần nhiều nước hơn trong khí hậu nhiều mây và lạnh.
- Loại cây trồng: cây trồng như ngô hoặc mía cần nhiều nước hơn so với cây trồng như kê hay dưa chuột.
[14]
- Giai đoạn phát triển của cây trồng: cây trồng khi phát triển đầy đủ sẽ sử dụng nước nhiều hơn so với khi mới được trồng.
Nhu cầu nước của cây trồng có thể được đáp ứng từ nước mưa, từ hoạt động tưới hay cả hai. Trong trường hợp mà toàn bộ lượng nước cần để cây trồng phát triển tối ưu được cung cấp từ nước mưa, khi đó không cần đến hoạt động tưới; nói cách khác, nhu cầu tưới bằng 0. Trong trường hợp không có mưa trong suốt thời kì phát triển của cây trồng, toàn bộ lượng nước cây trồng cần phải được cung cấp từ hoạt động tưới; khi đó, nhu cầu tưới bằng nhu câu nước của cây trồng. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, một phần nhu cầu nước của cây trồng được cung cấp từ nước mưa và phần còn lại đến từ hoạt động tưới; khi đó, nhu cầu tưới là chênh lệch giữa nhu cầu nước cây trồng và phần nước mưa hữu hiệu được cây trồng sử dụng.
Lượng mưa hữu hiệu là phần nước mưa trữ lại trong tầng rễ và được cây trồng hấp thu gọi là, kí hiệu là Re. Để ước lượng giá trị Re, có thể tham khảo hai công thức dưới đây (Brouwer, C. and Heibloem, M., 1986). Các công thức này có thể được áp dụng với khu vực có độ dốc lớn nhất 4 – 5 %.
Re = 0,8 R khi R > 75 mm/tháng (2.11)
và
Re = 0,6 R khi R < 75 mm/tháng (2.12)
Trong đó, Re là lượng mưa hữu hiệu (mm/tháng), R là lượng mưa (mm/tháng).