宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

华北棉区棉花需水量时空变化研究

为分析气候变化背景下华北地区棉花需水量和水分生态适宜性时空变化特点,本研究利用华北棉区47个气象站点逐日气象数据,通过SIMETAW模型分析1986—2015年棉花生育期需水量(ETc)、有效降雨量(Pej)和灌溉需水量(ETaw)及变化趋势。结果表明:近30年来,棉花生育期需水量和灌溉需水量呈减小趋势,生育期有效降雨量呈增加趋势;6—8月棉花需水量最大,不同站点月均需水量在80~160mm;7月和8月是棉花灌溉需水量最小的月份,华北棉区平均灌溉需水量接近零,灌溉需水量最大的月份是6月,多年平均灌溉需水量为56.50mm;华北棉区地下水超采区与非超采区灌溉需水量分别为144.41和70.41mm,降水量的不同是造成这种差异的主要原因;华北棉区棉花生育期多年平均需水量、有效降雨量和灌溉需水量分别为560.19、467.32和98.75mm,棉花一年一熟制的灌溉需水量小于传统的冬小麦-夏玉米模式,而经济收益大于春玉米一年一熟制,在华北地区超采区适当增加棉花的种植面积,有利于缓解华北地区水资源缺乏的现状。     

基于CROPWAT模型水稻需水量及灌溉制度研究

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966～2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT模型计算水稻各生育期需水量、有效降雨和灌溉需水量,对不同典型年份水稻需水量和有效降雨作耦合度分析,制定水稻灌溉制度。结果表明,生育期内水稻需水量在气象因素共同作用下以13.68 mm·10年-1速率下降,变化范围为410.8～574.6 mm;该地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年水稻需水量分别为521.0、484.9、451.8、410.8 mm;水稻在拔节和抽穗期需水量较大,两个时期需水量在不同水文年下差异明显;不同水文年下6、7、8月主要需水时期,需水量与有效降雨耦合度均小于1;同一水文年下灌溉定额均为淹水灌溉>"浅、湿"灌溉>干湿交替灌溉>控制灌溉,淹水灌溉灌溉次数最多,干湿交替灌溉模式灌溉次数最少;不同水文年下与淹水灌溉灌溉定额相比水稻"浅、湿"灌溉、干湿交替灌溉和控制灌溉节水效果明显,分别可节水6.3%～13.4%、29.1%～39.4%、30.6%～42.6%。有效降雨量难以满足水稻需水要求,在水稻生育期内应根据不同典型年选择合适灌溉制度灌溉,并在拔节孕穗、抽穗开花两个高耗水时期加强灌溉。     

寒地水稻旱作作物需水量研究

近些年黑龙江省水稻种植面积逐年扩大,2017年达到了创纪录的400万hm2。目前黑龙江省水稻生产用水量占农业生产用水量的95%,占社会总用水量的74%,是黑龙江省名副其实的第一大用水大户。黑龙江省社会用水总量已逼近全省水资源控制红线,部分地区地下水资源严重超采。在这种水资源日趋紧张的严峻形势下,开展了水稻直播常规灌溉、旱作喷灌灌溉、旱作滴灌灌溉的作物需水量对比试验。结果表明,旱作喷灌灌溉节省10.99%的作物需水量,旱作滴灌灌溉节省17.76%的作物需水量,水稻旱作喷滴灌技术较现有常规灌溉可节省30%～50%总用水量,但是在现有喷滴灌技术水平条件下,产量水平低于现有常规灌溉。     

滁州地区水稻需水量试验成果分析

根据天长市二峰灌溉试验站(1981~2007)和全椒县下封灌溉试验站(1981~1986)多点多年水稻需水量试验资料,提出了滁州地区水稻本田期6~9月作物泡田用水量和5种需水量计算方法,成果为确定灌溉用水量、水资源平衡研究、农田规划设计及灌区用水管理等提供了科学依据。     

基于CROPWAT的昆明主要农作物虚拟水分析

人类对水资源的需求量随着人口数量的增长而增长,水资源保护与合理开发对国民经济的发展有着重要影响。云南省2001—2015年水资源总量由2 561.94亿m3降低到1 872.00亿m~3;其中昆明市2015年水资源总量为66.43亿m~3,农业用水只占总量的12%。为解决水资源短缺和区域水资源安全问题,从而引入虚拟水的研究。结合气象资料,利用CROPWAT软件对昆明主要农作物需水量和灌溉用水量进行计算分析,在满足保证率的情况下,确定不同作物的灌溉用水量。通过研究计算,甘蔗、水稻、马铃薯、花生等作物的多年平均需水量分别为1 174.50、701.75、488.10和434.00 mm,灌溉需水量为717.30、715.20、170.50、119.35 mm。该研究可根据昆明的水资源实际情况为农作物种植和制订相应的节水灌溉制度提供一些理论依据。     

贵州水稻有效降水量和需水量特征分析

为了分析贵州水稻生育期内有效降水量和需水量等水资源的变化特征,研究基于贵州80个气象站点1961—2015年的逐日气象资料,采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法,计算贵州水稻不同生育期内的有效降水量和需水量,并分析水稻不同生育阶段缺水量和灌溉需求指数的变化特征。结果表明:1961—2015年,贵州水稻全生育期有效降水量为324 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期是有效降水量最大的阶段,呈递增趋势,其他生育期有效降水量均为递减趋势;水稻全生育期需水量为737 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期、抽穗—灌浆期需水量呈递减趋势,其他生育期需水量呈递增趋势;水稻全生育期多年平均缺水量为413 mm,呈递增趋势,其中,移栽—抽穗期缺水量呈递减趋势,其他生育期呈递增趋势。全生育期作物水分盈亏指数为0.56,其中,抽穗—灌浆期对灌溉依赖程度最高。     

黄淮海农作区玉米需水量时空变化特征比较研究

鉴于作物需水量变化趋势对制定灌溉策略与区域水资源配置的重要作用,依据黄淮海农作区50个标准气象站点50年逐日气象数据资料,基于SIMETAW模型,分析了黄淮海各农作亚区夏玉米、春玉米生育期需水量、灌溉需要量的时空变化趋势,主要气象因予时间变化趋势以及需水量与气象因子的相关性。结果表明：1）该地区夏玉米、春玉米生育期需水量平均值分别为321．70和456．70mm且近50年均呈下降趋势,两者降水耦合度分别为0．78、0．72;2）与夏玉米生育期灌溉需要量相比,春玉米生育期灌溉需要量地区差异大且下降更显著,但两者在豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区均呈上升趋势;3）夏玉米,春玉米需水量下降受太阳辐射、温度、平均风速、平均相对湿度、降水的综合影响,其中最主要气候原因为太阳辐射、温度;平均风速、降水量与之呈显著负相关,其他各因素为显著正相关。     

气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响

为研究气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响,利用FAO Penman-Monteith公式计算了嘉鱼县三湖连江水库灌区1982—2021年的水稻灌溉需水量,并通过MK检验和时间序列分解。结果表明：在过去40年里,气温呈极显著上升趋势,而相对湿度、平均风速和日照时数明显下降;水稻生育期平均缩短14.75 d;水稻生育期内ETc上升,占全年的37.6%;多年平均有效降雨量下降,灌溉需水量增大,灌溉需求指数为0.42。水稻生育期缩短和灌溉需水量的增大是由气温、风速、相对湿度、日照等共同作用的结果,有效降水量和灌溉需水量呈相反增长趋势。     

河南省夏玉米生育期有效降雨量和需水量时空分布特征

依据河南省15个夏玉米主产区1961—2015年的气象资料,计算夏玉米生育期的需水量和有效降雨量,进而得到夏玉米生育期的灌溉需水量,并利用线性倾向估计和空间插值法对河南省夏玉米生育期降雨量、有效降雨量、需水量和灌溉需水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析,以期为河南省夏玉米生产中水资源合理分配和灌溉方案制定提供科学依据。结果表明,在时间分布上,1961—2015年,河南省夏玉米生育期降雨量和有效降雨量年际间整体上变化趋势平稳,而需水量和灌溉需水量整体上呈明显的下降趋势。在空间分布上,河南省夏玉米生育期年均降雨量整体上由东南向西北递减,年均有效降雨量从西南向东北递减;豫西夏玉米生育期年均需水量相对高于其他区域,而豫北灌溉年均需水量明显高于其他地区。     

新疆石河子垦区主要作物需水特征及水效益比较

根据新疆石河子垦区50年气象数据资料,计算分析了主要作物需水量变化及自然降水条件下农田水分平衡状况,并对主要作物水分生产效率效益进行了比较.结果表明:春小麦、冬小麦、春大豆、春谷子、苜蓿需水量均呈上升趋势,其中春小麦增加幅度最大,每5 a平均增加6.6 mm,而春玉米、水稻、棉花需水量呈下降趋势.粮食作物中以水稻亏水量最高,冬小麦、春玉米次之,而春大豆、春谷子、春小麦、薯类作物相对较小,经济作物中以糖类作物亏水量最高,其次为加工番茄、苜蓿、棉花,而瓜类、麻类、油料作物相对较小.不同灌溉方式下作物水分利用效率效益差异较大,粮食类作物如春小麦、春玉米水分利用效率高于其他作物,而果菜类作物如葡萄、蟠桃、线椒水分经济效益最高.     

南方气候区冬菠菜需水量分析

[目的]研究南方气候区冬菠菜需水量。[方法]设计3种灌水下限指标处理,分别为田间持水量的90％（处理1）、80％（处理2）和70％（处理3）,每个处理设置2个重复,研究不同灌水指标下冬菠菜的需水量。分析了冬季菠菜的需水量ET;采用改进的彭曼公式计算参考作物腾发量E％,进而求出作物系数Kc;利用水面蒸发量玩计算需水系数d;并用ISD法对需水量、产量、作物系数、需水系数和叶面积作多重比较分析。[结果]各处理的需水量无显著性差异,降雨对需水量的影响很大;处理1的产量和叶面积显著大于处理2、3,处理2、3之间无显著差异。[结论]为节约菠菜灌溉用水和合理利用水资源提供科学依据。     

井渠双灌条件下玉米需水量研究

[目的]分析确定井渠双灌条件下玉米(Zea mays L.)生理指标变化规律、耗水规律及作物系数。[方法]针对井渠双灌对作物需水规律的影响,以内蒙古河套灌区主要作物玉米为研究对象,进行田间对比试验。试验共设10个处理,处理1～10的灌溉定额分别为150、225、300、293、293、286、286、279、279、272 mm。[结果]井渠双灌条件下玉米生长初期作物系数0.25、发育期0.69、生长中期1.14、生长后期0.58;玉米整个生育期需水量为599.57 mm。整个生育期内需水强度2.60～5.99 mm/d。[结论]该研究可为河套灌区井渠双灌模式的发展提供理论依据。     

京郊地区主要农作物需水特征与农田水量平衡分析

本文利用FA056灌溉分册推荐的作物系数法计算了京郊地区20个站点近46年10种主要农作物的需水量.并计算了需水量与亏水量的变化趋势,并以2006年北京种植结构为基础,对自然状态下的农田水量平衡状况进行了分析.结果表明:10种主要农作物的多年平均需水量在308.6-729.2mm之间;除冬小麦外,其他作物的需水量变化均呈显著上升趋势,每10年增加量在0.49-1.17mm之间,而亏水量变化则表现为夏玉米、春玉米、大豆、水稻和花生等作物显著上升,每lO年上升1.10-1.45mm;10种主要农作物在自然状态下的多年平均总需水量为1293.8×106m3,蔬菜、春玉米、冬小麦和夏玉米的需水量分别为379.1×106m3(单位面积折合530.6mm)、291.7×106m3(400.8mm)、285.1×106m3(452.2mm)和194.6×106m3(308.6mm),占总需水量的88.9%;不同水文年型下,降水均不能满足作物生长需要,农田水分以亏缺为主.     

1961-2020年中国玉米需水量及水分盈亏的时空变化格局

为明确不同区域玉米需水量的时空变化,根据联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的彭曼公式和作物系数法,利用1961-2020年558个典型气象站点的标准气象数据对我国不同区域玉米的生育期作物需水量进行计算,并结合玉米生育期内的降水量进一步分析不同区域玉米的水分盈亏时空变化.结果表明,全国玉米生育期内需水量在区域间呈现明显的...     

江西水稻需水规律和灌溉用水变化规律分析

分析了近30年来江西水稻参考作物蒸发蒸腾量和蒸发蒸腾量的资料,总结了近30年来江西水稻需水量变化规律,计算了作物需水系数,并分析作物需水系数年际和年内变化规律;同时,根据水稻蒸发蒸腾量、作物需水系数和有效降雨量等因素,计算了水稻灌溉用水定额,分析水稻灌溉用水定额近年来变化规律,指出应加强水稻适宜灌溉制度、耕作制度和土壤改良技术的研究和推广。     

北疆膜下滴灌玉米年际需水量及耗水规律

【目的】探索新疆天山北部准噶尔盆地南缘区膜下滴灌玉米年际需水量、气象因素、水分生产率、作物系数以及生长、生理动态等变化特征,为调整区域作物种植结构,高效节水提供理论依据。【方法】在新疆灌溉中心试验站,通过2013—2015年3年的旱棚灌溉试验,分析4种不同灌水定额300、375、450、525 m3·hm~(-2)(分别用T1、T2、T3、T4表示)玉米年际内和年际间耗水规律、作物系数及生长、生理指标变化,采用相关分析方法,探明各气象因素与玉米需水量的相关关系,确定影响玉米需水量变化的主要气象因素。【结果】年际内各处理玉米总耗水量、生育阶段耗水量随灌水量增加而增大,2013年各处理(T4—T1)总耗水量为202.69、243.22、317.70、366.99mm;2014年各处理总耗水量为293.81、372.18、466.69、537.13 mm;2015年各处理总耗水量为326.84、401.31、490.76、569.33 mm。年际间,2015年度各处理总耗水量比2014年多5.66%、4.90%、7.26%、10.11%,比2013年多35.54%、35.26%、39.39%、37.98%;2014年度各处理总耗水量比2013年多31.68%、31.92%、34.65%、31.01%。2015年平均温度比前两年高2.6%—3.3%,有效降雨高30.4%—31.2%,相对湿度高11.5%—12.5%。平均温度对玉米播种至灌浆生长期需水量影响突出,线性回归方程的决定系数均达到0.98。玉米产量随灌水量的增加呈先增后减趋势,经优化分析玉米生育期灌水量为3 570—6 370 m~3·hm~(-2),产量可达13 061—14 929 kg·hm~(-2)。水分生产率随灌水量增加而降低,变幅5.92—1.75 kg·m-3之间。作物系数随灌水定额增加而增大,变幅在0.51—1.18之间,3年内作物系数在灌浆—成熟阶段最大,其值为1.01,播种—出苗作物系数最小,其值为0.33。【结论】年际内玉米各处理总耗水量差异显著,各生育阶段耗水量在拔节—抽雄、抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。年际间各处理总耗水量变化差异显著,各处理生育阶段耗水量在抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。气象因素中平均温度、有效降雨、相对湿度呈逐年增长趋势,太阳辐射、风速、平均温度与需水量成正相关,相对湿度与需水量成负相关。在出苗—拔节阶段,主要气象影响因素是太阳辐射和风速;在拔节—抽雄阶段,主要气象影响因素是相对湿度和平均温度;在抽雄—灌浆阶段,主要气象影响因素是平均温度。平均温度对玉米生育阶段需水量影响最大。玉米产量与全生育期灌水量成二次抛物线关系。玉米作物系数全生育期呈现单峰值变化,峰值出现在抽雄—灌浆期。生育期内玉米株高随灌水量增大而增加,全生育期呈单峰变化,峰值在抽雄期。叶面积指数峰值出现在灌浆期,叶绿素峰值出现在抽雄期。