作物水分生产函数与灌溉制度的优化

介绍了作物水分生产函数的国内外研究现状及目前常用的数学模型，并对其特点和适用性进行了探讨，运用系统工程中动态规划的方法对灌溉规划进行优化求解，使其在我国干旱、半干旱地区，尤其是西北干旱区节水灌溉模型中起到指导作用。根据其参数的地域性特点，提出了在西北地区、尤其新疆绿洲农业区建立主要作物水分生产函数的紧迫性。     

SPSS软件在农作物水分生产率影响因素分析中的应用

影响农作物水分生产率的因素很多,有些因素是可控的,有些因素是不可控的.以临泽绿洲主要农作物玉米生产为例,运用SPSS软件对玉米水分生产率影响因素进行了主成分分析.结果表明:影响玉米水分生产率大小的主要因素有地膜使用量、化肥施用量、生产用种子、劳动力投入、农药施用量5个可控因素;≥10℃积温、生长期降水量2个不可控因素.说明在干旱区绿洲水资源有限的前提下,合理高效配置农业生产过程中可控因素的投入,是提高农作物水分生产率的主要对策.同时农作物生长需要适宜的气候条件来保证,改善干旱区绿洲农业生态环境是农作物高产稳产的重要保障.     

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。     

关于玉米优化灌溉模式的理论研究初探

通过水分平衡理论和作物水分生产函数模型的结合,对玉米优化灌溉模式进行了理论探讨。     

基于线性双源遥感蒸散模型的作物估产——以河套灌区为例

为探究干旱与半干旱地区作物生育期用水,估算作物产量和优化配置作物灌溉制度,以河套灌区为研究对象,基于Landsat 8遥感影像数据提取一定时序植被指数监测主要农作物种植结构,利用MODIS数据及改进线性双源遥感蒸散模型,预测研究区作物在不同生育期蒸散量并使用常用水分生产函数模型进行主要作物玉米估产分析.结果表明:研究区...     

作物非充分灌溉制度的模拟优化方法

非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以有效地提高作物产量及水分利用率。以农田水量平衡模拟模型、作物水分生产函数和水分敏感指数累积函数为基础,建立了以灌溉日期为决策变量的非充分灌溉制度模拟优化模型,利用单纯形搜索法来确定最优灌溉制度(以作物产量最高为目标)。针对北京1999年冬小麦返青后的实际情况,利用以上方法对冬小麦灌溉制度进行了模拟与分析。结果表明,随着灌溉定额的增加,最优灌溉制度下的田间腾发量和冬小麦产量也相应增加,但其增加幅度却逐渐减小。在灌溉水量不足的条件下,应首先保证抽穗初期的灌溉,然后考虑在拔节期进行灌溉,可以达到较好的增产效果。     

黄淮海平原土壤水分模拟与灌溉优化分析—以安阳地区为例

水资源紧缺是我国黄淮海农业发展的主要限制因素。在有限水资源条件下,如何合理灌溉,发挥最佳效益是亟待解决的问题。作者首次运用桑斯威特的气候学水分收支平衡理论,进行土壤水分平衡模拟。在此基础上定量计算农田水分盈亏状况,根据水分对作物产量的影响,提出水资源有限情况下的最优化灌溉方案。     

生物节水研究现状及展望

在全球范围内，干旱是限制作物生产力的重要环境因子，提高作物的水分利用效率倍受人们关注，提高单位水量的生产率是缺水地区农业面临的严峻挑战。除了节水灌溉和水土保持耕作技术之外，深入了解那些限制和调控作物产量的重要因素，有助于人们准确地鉴定和筛选生理和育种性状，从而有可能在水分有限条件下，大幅度提高作物水分利用效率和抗旱性。生物节水就是实现上述目标的一个重要途径。生物节水的机理就是通过遗传改良和生理调控来提高水分利用效率。加强生物节水的机制与途径的研究，无疑会为节水作物品种的选育开拓新的思路，同时也将为节水灌溉和旱作栽培提供新的科学依据和技术。     

河北省农业气候生产潜力的探讨

本文探讨河北省农业的气候生产潜力,是假设作物品种、土壤的理化性状以及耕作技术都适宜的情况下,在光、温、水等气候因素的作用下所能达到的最高产量。在考虑水分对光温生产潜力限制时,引入作物供水量与需水量之比作为水分订正函数 g=(R+W—f—D)/ET,为鉴定作物水分供求关系的客观指标。其中:R 为降水量,W 为浅层地下水补给量,f 为径流量,D 为对浅层地下水补给量,ET 为作物需水量。计算了各地小麦、夏玉米、棉花等气候生产潜力。     

黄土高原森林水文效应及林地生产力研究

<正>以水分平衡原理为基础,运用系统分析手段,结合黄土高原的自然特点,提出了林木耗水研究新方法——“单株平衡定期测定法”,建立了单株水分平衡计算方程。有效地实现了林木蒸腾耗水与林地蒸发量的分别测定。并以此对黄土高原主要造林树种油松、刺槐及主要经济林树种苹果、梨、杏树,进行了生长季耗水量测定。结果表明,黄土高原林木蒸腾量,主要受土壤水分供给条件的制约,年际间随降雨量变化而增减,差异较大。反映了水分作为该区林木生长限制因子的重要作用。经测定、分析,提出了黄土高原林地土壤水分潜势的“利用创造性”理论,并指出了土壤水分“用则生,弃则失,不积累,可提高”的属性;提出并建立了“水分潜势方程“WP=△E+△O-I”。给出了运用“单株平衡定期测定法”,进行土壤水分生产力计算的“水分潜势计算方程“WP=Ps+△Wf_2-Of”,并求得了不同树种各立地水分潜势值。根据单株生物量增长值及所耗水量,求得了不同立地各树种蒸腾效率,结合水分潜势,进一步求得了不同树种各立地期望最大生产力。提出了“需水一潜势代换法”,实现了同一立地多树种蓄积量代换评价。根据径流林业思想,提出并建立了“集流一潜势”关系方程A/B=(WPs-WPa)/(P·Osp),实现了径流林业生产力的理论计算n棵出了黄十高厦治理与发展,庆肇持“保土集水,集中用水,发展高效农林业”的策略。     

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.     

基于SWAP的旱稻灌溉模式研究

针对旱稻品种HD297,以土壤-水分-大气-作物系统模拟模型（SWAP）为工具,以2003－2004年在河南柳园口灌区惠北灌溉试验站开展的旱稻不同灌溉制度试验为基础,应用不同灌溉制度下灌水水平、土壤水势、旱稻叶面积指数、干物质量及产量等试验资料,对模型模拟旱稻灌溉制度及作物生长的适应性进行了验证,对模型参数进行了率定和检验。结果表明SWAP适合旱稻不同灌溉制度条件下的作物生长模拟。在此基础上应用SWAP分析了无水层灌溉、淹灌、雨养3种水分管理模式下旱稻干物质总量和水分生产率,以及不同地下水埋深对相关指标的影响。结果表明,3种灌溉模式以雨养模式水分生产率最高,其次为间歇灌溉,淹灌最低;地下水埋深对雨养模式的干物质总量和水分生产率影响最大,对间歇灌溉相关指标影响较小,而对淹灌模式则基本无影响。     

水氮互作对滴灌春小麦渗透调节物及产量的影响

为了解水氮互作对新春6号春小麦旗叶渗透调节物含量及产量的影响,试验于2012年在新疆农垦科学院试验田进行。试验设置2400m3／hm2（W1）、3200m3／hm2（W2）、4000m3／hm2（W3）3个灌水处理;设置450kg／hm2（N1）、600kg／hm2（N2）、750kg／hm2（N3）3个氮肥水平。试验通过小区控制试验,分析测定了小麦拔节期、抽穗期、扬花期、灌浆期的叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白质含量,并于收获后测定产量及其产量构成因子。结果表明：随着水分胁迫的加重,叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白质含量均呈现增加的趋势。重度干旱条件下,增施氮肥则降低了渗透调节物的含量,影响了小麦的正常生理功能;中度水分条件下,随着氮肥施用量的增加其含量不断的提高,表现出了一定的渗透调节能力;高水处理条件下,增施氮肥使得渗透调节物含量增加比较缓慢。水氮运筹对滴灌春小麦产量性状的调控存在明显的互作效应,其中以W3N3处理组合产量最高,达788．90kg／667m2,增产显著。表明在滴灌条件下,灌水量4000m3／hm2、施氮量达750kg／hm2能有效促进滴灌春小麦旗叶的渗透调节能力,进而达到增产的目的。     

Optimizing the Irrigation Scheduling Strategy and the Water Use Efficiency in Steppe and Irrigated Crop Production Ecosystems in the Northwestern China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｔｈｅｌａｔｅ 1970ｓａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｉｎｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔ[1- 7] ａｎｄｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｈａｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄ ｐｒｏｆｉｔａｂｌｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｎｅｅｄｅｄ ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｗｈｅｒｅｗａｔｅｒａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｉｓｌｉｍｉｔｅｄ .Ｉｎｎｏ…     

滴灌土壤水分水平运移模型的辨识

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。依据滴灌条件下土壤水分水平运移的观测数据,建立滴头流量与水分水平运移距离的传递函数模型,利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分水平运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与水平运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分水平运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

滴灌条件下土壤水分运移模型的辨识与优化

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。基于滴灌条件下土壤水分运移的观测数据,建立滴头流量与水分运移距离的传递函数模型。利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

Groundwater circulation relative to water quality and vegetation in an arid transitional zone linking oasis, desert and river

In groundwater-dependent ecosystems, groundwater circulation controls the overall water quality and ecosystem dynamics. Groundwater and vegetation across a 30-km groundwater transect linking oasis, desert and river in an extremely arid area were investigated with a series of soil profiles drilled into the unsaturated zone to understand groundwater circulation and its control on groundwater quality and surface vegetation in the extremely arid Lower Tarim River, NW China. Measurements have included water-table depth, water chemistry and water isotopes (2H, 18O, 3H) for 15 water samples, soil moisture and chloride content for 11 soil profiles, and vegetation investigation. Results show that the groundwater in desert zone is characterized by slow recharge rate (pre-modern water), great water-table depth (6.17-9.43 m) and high salinity (15.32-26.50 g/L), while that in oasis (uncultivated land) and riparian zone is characterized by relatively fast recharge rate (modern water), small groundwater-table depth (3.56-8.36 m) and low salinity (1.25-1.95 g/L). Stable isotopes show that secondary evaporation takes place during irrigation in oasis. The vegetation characteristics (coverage, richness, evenness and number of plants) are closely related to soil moisture and water-table depth. Groundwater recharge from irrigation in oasis and from river in riparian zone sustains a better ecosystem than that in the desert area, where lateral and vertical groundwater recharge is limited. The more evapotranspirative enrichment may occur in the vegetated and water-rich riparian zone as compared to desert. This study also demonstrates the effectiveness of environmental tracers in studying ecohydrological processes in arid regions.     

新疆叶尔羌河盐碱化灌区水盐动态规律研究

土壤次生盐碱化是威胁新疆绿洲灌区持续灌溉农业的关键因子。以新疆叶尔羌灌区为例,通过监溯灌区内荒地的表土层（0-20cm）盐分和1m土层储盐量的动态变化,分析灌区水盐分布规律及时空变化状况,探讨土壤水分的消耗规律和灌区内不同类型土壤的表层含盐量关系,从土壤盐分的类型及盐碱化程度等方面得到了可靠的科学依据,为灌区土壤盐碱化防治提供决策依据。