西辽河流域春玉米需水量变化趋势

西辽河流域在区域和国家粮食安全中地位重要,随着社会经济的发展,用水量增加导致水资源紧缺,作物需水量可为该区作物灌溉和区域灌溉需水量提供定量依据,采用Penman-Monteith模型和春玉米5～9月的作物系数计算了西辽河流域10个气象台站1951年～2005年春玉米需水量,采用Mann-Kendall法对全生育期需水量、生育期各月需水量和各气象要素变化趋势进行了分析,并对春玉米需水量和各气象因子进行了灰色关联分析.研究结果表明:(1)西辽河流域全生育期需水量增加和减少的站点各占1半,5月份需水量的增减对全生育期需水量的增减有重要影响;(2)最高气温、风速、日照时数或者平均气温与春玉米需水量的关联程度最高,风速和日照时数对西辽河流域春玉米需水量影响最大.     

基于旱作雨养模式的10种作物适水性评价 ——以邢台市为例

依据作物生育期与自然降水对作物需水的规律,系统分析了邢台地区10种作物生长期需水量与自然降水对作物需水满足度,并利用水分生态适应性模型对这10种作物在不同水文年型下进行定量评价,以得到在纯自然降水条件下各种作物的适宜情况,为邢台市旱作雨养种植模式在不同水文年选择不同作物提供指导.结果表明:1)棉花、玉米、大豆、红薯、高粱、谷子这6种作物的生长期需水量与自然降水量耦合度较好;2)大多数作物在不同水文年型下的水分生态适应性呈丰水年偏丰水年平水年偏枯水年枯水年;3)10种作物的水分生态适应指数为0.31～1,在不同水文年型下差异显著,综合排序依次为高粱大豆玉米谷子棉花与花生红薯小麦油菜向日葵;4)同一水文年不同作物的WEAI也有明显差异,总体看来秋熟作物好于夏熟作物.     

地下水埋深对玉米滴灌的影响研究

以春玉米为研究对象,探求不同地下水位条件下(0.5m～3.0m)地表滴灌与地下滴灌对作物需水量、土体中盐分的运移规律及玉米产量的影响,以期为类似地域的科学灌溉与可持续发展提供理论依据。     

流域非点源氮磷污染负荷分布模拟

为揭示流域非点源氮磷流失时空分布规律,基于实测水文水质数据,采用SWAT模型与SUFI2算法,以滦河潘家口水库流域为研究对象,模拟了不同水平年下流域非点源氮磷流失变化情况。结果表明：丰水年的TN负荷是平水年的1.68倍,是枯水年的2.12倍;TP负荷是平水年的152倍,是枯水年的2.21倍。从空间上看,TN、TP负荷量从大到小排序依次为耕地、林地、草地、荒地。相关性分析发现,泥沙产出量是非点源污染负荷空间分布的重要驱动因子。     

基于BNU-SWAT模型的地下水埋深模拟

基于BNU-SWAT模型对通州区地下水埋深变化进行了模拟,模拟结果较好地反映了通州区地下水埋深的实际变化趋势.在此基础上,设置了2020年平水年(P=50%)和枯水年(P=75%)2种情景,改变作物种植结构和再生水灌溉模式,模拟了北京市通州区未来地下水位变化趋势.结果表明:种植结构的合理调整,如小麦、玉米等农业用地向林果等经济林地的转变,可以有效减少农业地下水开采量;同时,利用通州区内及周边污水处理厂的再生水进行农业灌溉,不仅减少地下水的开采量,还可以有效补给地下水.以上2种方法的结合对通州区地下水资源保护具有重要的意义.     

北京市通州区节水型种植业布局规划

分析了北京市通州区主要作物需水量空间,计算了将冬小麦-夏玉米两茬平播调整为春玉米、苜蓿、棉花播种模式后的节水量,结果表明,节水量最大的地区主要集中在通州的中部偏北,换种节水量最大的作物是春玉米,年需水量可减少603 mm.采用线形规划的方法,规划了预测年2010年合理的种植业规模,按此规划可达到经济效益和生态效益双丰收.     

丘陵旱地冬小麦大田和原状土柱模拟耗水量研究

在丘陵旱地对冬小麦进行了大田和原状土柱模拟耗水量研究.结果表明:在大田情况下,小麦4500～6000 kg/hm2产量水平,耗水量216.3～345.2 mm,播种-返青、返青-抽穗、抽穗-成熟不同生育阶段耗水分别占总耗水量的25.9%～36.9%,22.0%～31.1%,31.9%～52.2%,但年际间变幅较大;小麦拔节以后耗水量和耗水强度明显增加,拔节期、灌浆期是小麦两个重要的水分需求期.原状土模拟情况下,冬小麦总耗水量中,丰水年型自然降水占77.2%,平水年型自然降水占67.1%,缺水年型自然降水占64.0%.从作物阶段耗水测定结果看,丰水年型情况下,冬小麦存在奢侈耗水现象;平水年型自然降水能基本满足冬小麦水分需求,突出问题是阶段性、间隙性水分缺乏;缺水年型情况下,自然降水不能满足冬小麦的水分需求,突出问题主要表现为一是水分状况制约着冬小麦正常播种和出苗,二是水分供应状况影响作物的生长发育进程.     

中国西北干旱区过度灌溉绿洲的水分收支特征研究

基于水分收支平衡原理, 观测2012年生长季张掖绿洲的水分收支分量动态特征, 探究灌溉对绿洲水分收支的影响。结果表明: 1) 无降水及灌溉时, 绿洲内40~100 cm深度的土壤含水量高 0~20 cm的土壤, 强降水事件对0~20 cm的土壤含水量影响较大, 而灌溉事件对 0~100 cm的土壤含水量有明显影响; 2) 无降水及灌溉时, 绿洲的日均蒸散发(ET)为2.83 mm/d, 降水事件后3日蒸散发量为降水之前的 1.16倍, 灌溉事件之后2日蒸散速率为灌溉之前的1.88倍, 说明灌溉对绿洲的蒸散发影响更为显著; 3) 绿洲生长季水分收支收入项(降水和灌溉, P+I)中, 灌溉占89.7%, 水分支出项主要为深层渗漏(DP), DP/(P+I)为81%; 4) 2012年生长季绿洲灌溉需水量为213 mm, 实际灌溉量比灌溉需水量多出474 mm, 远远超出所需, 水资源浪费严重。     

矿物肥料对排土场土壤物理性质的改良效应

以阜新露天矿东排土场复垦玉米地为研究对象,分析了矿物肥料对露天矿排土场土壤物理性质的改良效应.结果表明,不同处理下土壤的砾石含量略有降低,砂粒含量以草炭含量最高,依次为沸石、粉煤灰和对照;土壤自然含水量、田间持水量、凋萎系数和有效含水量均以草炭处理最大,排序依次为沸石、粉煤灰和对照;不同施肥处理下的土壤含水率在玉米整个生长周期内均呈"M"型的变化趋势;容重大小排序为草炭<沸石<粉煤灰<对照,总孔隙度和毛管孔隙度大小排序为草炭>沸石>粉煤灰>对照非毛管孔隙度则反映为粉煤灰最大,草炭最小;对照、草炭、沸石和粉煤灰的蓄水容量分别为1 126 t/hm2、1 366 t/hm2、1 270t/hm2和1224 t/hm2,有效蓄容分别为246 t/hm2、236 t/hm2、250 t/hm2和270 t/hm2,毛管持水量分别为880 t/hm2、1 130 t/hm2、1 020 t/hm2和954 t/hm2.     

半干旱区农业节水技术及效益研究

本文针对半干旱气候特征,通过选择耐旱早熟的优质玉米和豆类作物,与小麦、马铃薯进行间作套种,粮食产量和经济效益均比单作高,雨水利用率分别为玉米种河南肉豆(41.59kg/hm2.mm)>马铃薯单作(20.20kg/hm2.mm)>玉米套种马铃薯(20.10kg/hm2.mm)>玉米间作小麦(18.07 kg/hm2.mm)>玉米单作(16.61kg/hm2.mm)。这种一地多元化的种植模式是有效利用当地光、热、水、气等资源,实现旱农高效高产的重要途径,应全面推广。     

基于DSSAT模型的河套平原春小麦灌溉方案优化

以河套平原临河站点监测的春小麦“永良4号”品种为例,运用DSSAT-CERES-Wheat模型,经过参数校正和验证,模拟不同生育期多种灌溉配额组合下的春小麦产量,优化灌溉方案,提高灌溉水生产效益. 研究结果表明:1）DSSAT-CERES-Wheat模型能较好地模拟河套平原春小麦“永良4号”的生长过程;2）春小麦的灌溉水生产效益随总灌溉量增加呈下降趋势;3）分蘖期灌溉是保证春小麦产量的基础,拔节期的灌溉量对提高灌溉水生产效益作用最为明显,春小麦产量对乳熟期灌溉量的响应最不敏感;4）春小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、开花期分别灌溉30、105、30和30 mm的水量,为河套平原春小麦“永良4号”品种的最优节水灌溉方案,优化后的方案可保证春小麦产量,并且能提高春小麦灌溉水生产效益与灌溉水利用效率.      

陇东黄土旱塬不同降水年型作物土壤水分时空分异特征分析

基于陇东黄土旱塬区作物轮作复种系统田间试验土壤水分观测资料，对几种主要轮作及复种作物在干旱和丰雨两型降水年型的农田水分时空分异规律及土壤水分亏缺特征进行了分析。     

基于作物水胁迫声发射的精准灌溉模糊控制模型

设计了基于作物水胁迫声监测精准灌溉的模糊控制系统,论述了正常灌溉和精准灌溉两种不同工作方式下常规双模模糊控制策略的制定,控制策略的目标是既要保证作物正常生长又要实现节水效果.在此基础上,建立适用于作物生长环境的自学习模糊控制模型.实验表明:系统能够根据声发射号及影响作物生长的环境信息在一定范围内进行给水量的调节,实现作物的精准灌溉,避免正常灌溉时效率低下、施水过量的问题.     

攀西地区早春作物生育规律研究

攀西地区下湿田增种早春作物,是充分利用春季光温资源,提高复种指数的有效措施。测定5种早春作物的全生育期、叶面积指数、干物质积累与净同化率、茎叶中蛋白质、可溶性糖含量等生理指标和产量、产值。不同作物比较试验表明,攀西地区下湿田早春作物以种植玉米、西瓜、马铃薯的产量和产值较高。     

广西水稻、玉米、甘蔗生长期内需水模拟研究

在选择出适宜广西蒸散模式的基础上，利用广西物候资料及实验资料，确定了水稻、玉米、甘蔗生长期内逐旬作物系数，并计算了几种作物的平均需水量、极端最大需水量、极端最小需水量，为农业部门确定最佳灌溉期和合理的灌溉量提供依据。     

汾河三坝灌区浅层咸水利用的试验研究

山西省汾河三坝灌区淡水资源短缺,是农业生产发展的制约因素。三坝线层地下咸水灌溉试验（１９９０～１９９５）的研究结果表明,利用３．０～５．１ｇ／ｌ的咸水灌溉小麦、玉米、棉花和高梁,均比不灌的增产３０％以上;在春季河灌和汛期集中降雨淋洗的条件下,作物根层土壤不积盐;实行咸淡水轮灌,增辟水源,改善水质,可获作物增产。     

基于Logistic曲线的作物累积蒸发蒸腾量模拟研究

为了探讨作物全生育期内累积蒸发蒸腾量的变化规律,采用Logistic曲线建立了夏玉米、设施栽培番茄和西瓜的累积蒸发蒸腾量随生育时间变化的模拟模型,并通过Logistic曲线的不同阶段分析了作物生育期内的需水规律.结果表明:玉米、番茄和西瓜的全生育期累积蒸发蒸腾量呈现出符合Logistic曲线的“慢—快—慢”的变化规律,采用Logistic曲线模拟大田和设施栽培作物累积蒸发蒸腾量是可行的;与FAO推荐的生育进程划分结果相比,根据Logistic曲线对大田作物玉米的生育进程划分结果相差不大,而设施栽培番茄和西瓜的生育进程划分结果有较大的差异.     

基于最优拟合函数的SPI指数的松嫩平原干旱特征分析

松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地,利用松嫩平原21个气象站点1961—2015年逐月降水数据,选用基于最优拟合函数的标准化降水指数作为干旱指标,分别从干旱频率、干旱历时、干旱站次比等角度,分析松嫩平原干旱的时空变化特征. 从季节来看,松嫩平原冬季出现了显著的湿润趋势（P=0.002）,春季次之(P=0.039),两季的干旱频率分别为26%和29.7%,且均有重旱现象发生;夏季和秋季呈干旱化趋势,干旱频率均为22.2%,但没有重旱现象发生.从年尺度上看,松嫩平原54 a间发生持续时间为7个月及以上的干旱事件共7次,远高于其他连旱事件的次数,但总体表现为湿润化趋势. 从空间来看,在年、季尺度上干旱频率整体从西南向东北递增,冬季的高频干旱区主要分布于泰来、明水和扶余及其周边地区,呈零星分布;春季和夏季主要集中于松嫩平原东北部,其中春季的高频干旱区面积大于夏季的高频干旱区面积;秋季主要集中于松嫩平原西北部和中部,主要分布于富裕、齐齐哈尔和安达等地.尽管松嫩平原的干旱严重程度有所下降,但54 a间有39次出现了全域性干旱,并且干旱的影响区域呈扩大趋势.该结论能为松嫩平原的抗旱减灾及保障粮食安全提供一定的科学理论指导.      

Climate change impacts on crop yield,crop water productivity and food security-A review

This paper provides a comprehensive review of literature related to the assessment of climate change impacts on crop productivity using climate,water and crop yield models.The existing studies present that climate change models with higher spatial resolution can be a way forward for future climate projections.Meanwhile,stochastic projections of more than one climate model are necessary for providing insights into model uncertainties as well as to develop risk management strategies.It is projected that water availability will increase in some parts of the world,which will have its own effect on water use efficiency and water allocation.Crop production can increase if irrigated areas are expanded or irrigation is intensified,but these may increase the rate of environmental degradation.Since climate change impacts on soil water balance will lead to changes of soil evaporation and plant transpiration,consequently,the crop growth period may shorten in the future impacting on water productivity.Crop yields affected by climate change are projected to be different in various areas,in some areas crop yields will increase,and for other areas it will decrease depending on the latitude of the area and irrigation application.Existing modelling results show that an increase in precipitation will increase crop yield,and what is more,crop yield is more sensitive to the precipitation than temperature.If water availability is reduced in the future,soils of high water holding capacity will be better to reduce the impact of drought while maintaining crop yield.With the temperature increasing and precipitation fluctuations,water availability and crop production are likely to decrease in the future.If the irrigated areas are expanded,the total crop production will increase;however,food and environmental quality may degrade.