基于遗传算法的小麦套玉米节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种玉米田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对套种作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为：拔节-抽穗＞分蘖-拔节＞喇叭口-灌浆(玉米)＞抽穗-灌浆(小麦)＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对小麦套玉米作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为450mm。     

小麦套葵花节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种向日葵田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为:分蘖-拔节＞拔节-抽穗＞抽穗-灌浆＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为250mm.     

作物灌溉设计中耗水强度问题研究

作物需水量是制定灌排工程规划、设计、管理和农田灌排实施的基本依据,如何准确估算某一地区作物需水量是我们水利工作者经常面对的问题.工作实践中,作物需水量通常是参照《微灌工程技术规范》(GB/T 50485-2009)中作物设计耗水强度确定,该规范给出的作物设计耗水强度范围较宽泛,同时没有考虑不同地点、不同水文年和不同生育阶段作物耗水强度不同的问题,这种方法推算的某一地块的作物耗水量准确性较差,继而使得规划成果带有极大的不确定性,如果以此来进行灌溉系统的运行管理也会带来一定风险.根据这一问题,建议采用更为科学的方法确定作物耗水强度,具体方法如下:①根据当地历年降雨排频寻找典型年;②根据典型年的气象数据采用FAO-1998提出的彭曼-蒙特斯方程计算参考作物需水量,再乘以作物系数得到作物需水量;③估算当地有效降雨量,确定作物灌溉需水量;④确定作物不同阶段日耗水强度.根据该方法以新疆乌鲁木齐棉花为例,对此方法进行了详细的阐述,得到了新疆乌鲁木齐中等干旱年棉花各个生育阶段的日耗水强度,并建议按作物的不同生育阶段进行灌溉系统的运行管理.     

关中地区夏大豆蒸发蒸腾及作物系数的确定

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区夏大豆全生育期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为524.6 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.82,在开花~结荚阶段最大,平均为1.22,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.05,播种~幼苗最小为0.26;在关中气候背景下,大豆作物系数与大于10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

东北地区春玉米作物系数时空分布特征研究

基于东北地区1951—2018年107个气象站点的气象资料和春玉米观测资料，利用不同作物系数修正公式，对作物系数模型计算的春玉米作物系数进行了验证，并利用空间插值法对全生育期及各生长阶段作物系数年际变化趋势和空间分布特征进行了分析。结果表明：考虑风速、湿度影响的单作物系数法对春玉米生育初期作物系数的模拟效果最好（R2=0.65）。东北地区全生育期春玉米作物系数在0.756~0.815范围内变化，在空间分布上，高值区主要分布在东北地区西部，低值区主要分布于黑龙江省北部的局部地区和辽宁省的东南部。不同生育阶段的作物系数，在生育中期最大，快速生长期次之，生育初期和末期总体较小。近70年东北地区春玉米全生育期作物系数年际变化呈显著下降趋势（R2=0.38），作物系数倾向率达到-0.004/（10a）。在各个生育阶段，作物系数年际变化均呈下降趋势，黑龙江省下降最为明显，吉林省和内蒙古自治区东部次之，辽宁省变化不明显。东北地区绝大部分站点作物系数基本呈下降趋势，呈下降趋势和显著下降趋势的站点占比分别达到92.5%、64.5%。就不同生育阶段而言，快速生长期下降趋势最为明显（呈显著下降趋势站点占比为46.7%）；在生育中期及末期，下降趋势也较为明显（呈显著下降趋势站点占比分别为41.1%和34.6%），在生育初期下降趋势不显著。     

贵州省夏玉米生育期内降水与需水量空间分布研究

选取贵州省19个地区1959-2011年间的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数计算夏玉米全生育期和各个生育阶段的需水量,并且利用GIS分析降水量和作物需水量的空间分布,明确了夏玉米的水分需求平衡状况,结果表明:夏玉米各生育阶段降水量空间分布不均,且各生育阶段降水量相差较大;夏玉米各生育阶段需水量空间差异明显,初始生育期需水量由西向东逐渐减少,发育期和生育中期的作物需水量由西南向东北呈现逐渐增加的趋势,生育末期玉米需水量呈现中间较高,周边较低的分布趋势;玉米需水与降水在空间分布上并不匹配,在各生育阶段都表现较为明显;在夏玉米生育中后期存在较为严重水分亏缺问题,为需水临界期,应及时灌溉。     

日光温室覆膜滴灌条件下茄子需水规律研究

以日光温室种植条件下的茄子为研究对象,开展了灌溉试验,进行了试验区气象因子、土壤含水量、叶片蒸腾速率及茄子生长性状等内容实测。用CI-340便携式光合测定仪测定了茄子叶片蒸腾速率;采用水量平衡理论、地下水上升通量模型及茄子叶片蒸腾速率拟合出了茄子需水量随时间的变化规律。结果表明:叶片的蒸腾速率随着植株生育成长而增大,苗期的蒸腾速率较小,最小值为1.2 mm/d,开花坐果期的蒸腾速率较大,进入结果盛期最大蒸腾速率可达到6.78 mm/d,后期的蒸腾速率又开始变小;茄子的需水高峰出现在结果盛期,可达到6.344 mm/d,最少需水量出现在苗期,为0.7 mm/d,其需水规律在整个生育阶段呈现为苗期较小,开花坐果期逐渐增大,进入结果盛期达到最大,后期又开始逐渐减小。     

膜下滴灌棉花田间需水规律研究

以田间试验为基础对膜下滴灌棉花的田间需水规律进行了对比研究 ,从土壤 -作物 -大气连续体的角度对该技术下影响棉花耗水的主要因素进行了分析 ,找到了膜下滴灌比沟灌省水的依据 ,同时发现对棉花采用膜下滴灌技术可改善需水量在各生育阶段的合理分配 ,提高叶面积指数 LAI,从生理上提高了作物水分利用率及增产潜力     

黔中地区玉米需水量的计算与灌溉预报

作物需水量的计算和灌溉预报是农田水分管理的主要参数,实时灌溉预报是制定动态灌溉用水计划的基础,对区域节水,增加作物产量和提高经济效益起着重要作用。以黔中地区全生育期玉米为研究对象,结合玉米不同生育阶段的各项参数,进行作物需水量的计算和灌溉预报。     

河套灌区套种模式下综合作物系数的试验研究

依据FAO56作物需水量指南提供的作物系数计算方法,分别计算了内蒙古河套灌区磴口试验站小麦套种覆膜玉米、小麦套种未覆膜玉米、小麦套种油料向日葵3种套种模式下的综合单、双值作物系数。结果表明,3种套种模式下的作物在全生育期内均可迎来2次综合需水高峰;共生阶段的作物系数,单值方法高于双值方法的计算结果,而单一作物独立生长阶段,双值方法高于单值方法的计算结果;无论单值计算还是双值计算的套种作物田间综合ET,当单一作物处于独立生长期时差别不大,而2种作物共同生育阶段的差别较大;将3种作物在套种模式下的生育阶段划分的更加详细并分别命名,为套种模式下作物蒸散量提供更准确的计算依据。     

不同灌水量和灌水频率对番茄植株生长、光合与荧光特性的影响

针对水资源短缺且用水浪费的问题,本研究设置4个灌水量和2个灌水频率,4个灌水量按生育期进行调整,完全随机设计试验,旨在研究不同灌水量和灌水频率对番茄植株生长、荧光和光合参数的影响。研究结果表明:番茄株高、茎粗、光合参数以及荧光参数Fo、Fm、Fv等和均随着灌水量的增加呈增加的变化趋势,其中株高、茎粗和叶绿素随着频率的增加也增加,苗期L1P1的NPQ显著高于L2P2 17.6%;而荧光参数Fv/Fm苗期和开花坐果期时随着灌水量的增加呈先上升后下降的变化趋势,盛果期上升后无下降趋势,开花坐果期时L3P2比L2P2显著高出6.2%;qP和ETR在盛花期和盛果期随着灌水量的增加呈先增加后降低的变化趋势;利用隶属函数综合各指标分析得出:苗期至开花坐果期灌水量以100 m L/(株·d),开花坐果期至结果初期以250 m L/(株·d),盛果期至采收以灌水量450m L/(株·d)番茄产量保证且节约灌水,灌水频率为一天2次时对番茄生长有促进作用。     

不同灌水定额下北疆地区滴灌打瓜耗水规律的研究

依据水量平衡原理,在阿勒泰地区通过大田小区试验与理论分析对打瓜耗水规律进行了研究。用以探究北疆地区打瓜开花坐果期和果实膨大前中期耗水规律,旨在为打瓜的灌溉制度提供理论指导。研究结果表明:耗水量与产量显著相关,且打瓜开花坐果前期耗水量中期后期果实膨大中期前期。但在土地贫瘠的情况下,作物耗水规律有可能出现"休养"情况。因此应在开花坐果期和果实膨大前中期在这两个时期应注意对作物进行水分与养分的补给,以增加作物产量,提高产品品质等。对于作物灌水需求程度,主要由该时期作物对水分敏感程度所决定。但各时期对水分敏感程度显著不同,因此需要对各生育期进行定量分析,以探究各生育期单独的最佳灌水定额。     

棉花水分生产函数及灌溉源制度研究

根据实验资料,通过不同受旱处理确定了棉花的水分敏感指数及水分生产函数,结果表明对水分最敏感的阶段是花铃期,其次是蕾期,吐絮期最小.并运用动态规划方法制定了灌溉制度,可有效提高作物生育期内水分利用效率,对优化配置水资源,实现农业高效用水具有重要作用.     

水氮耦合对膜下滴灌设施番茄水氮生产函数影响研究

【目的】探究膜下滴灌水氮耦合对温室番茄水氮生产函数的影响,寻求影响温室番茄的关键需水阶段,为番茄节水高效生产提供理论依据。【方法】设置4因素3水平水氮耦合正交试验,对温室水氮耦合下番茄的产量进行研究,基于Jensen模型建立了番茄水氮生产函数,并建立其水分敏感指数累积曲线,利用塑料大棚番茄水氮耦合产量结果对水氮生产函数进行验证。【结果】通过模型计算的番茄产量与实测产量的变化趋势一致,模型拟合残差平方和(SSE)为0.010,决定系数R2达到0.793,验证计算值和实测值之间的均方根误差、平均相对误差、平均绝对误差分别为2.98t/hm2、2.53%、2.39t/hm2,各生育期水分敏感指数表现为"开花期(λ2=0.200)苗期(λ1=0.096)成熟期(λ3=0.059)",通过水分敏感指数累积曲线计算得到的水分敏感指数与Jensen模型的水分敏感指数具有较好的拟合效果,各因素对番茄产量的影响表现为"开花期灌水苗期灌水施氮量成熟期灌水",开花期灌水量对产量的影响达到显著水平(P0.05)。T1处理产量最高,达到72.92 t/hm2。番茄的氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低。施氮量为250kg/hm2,继续增加氮肥对番茄增产效果不明显,且降低了水分利用效率。试验建立的水氮生产函数具有较高的模拟精度,水分敏感指数累积曲线对水分敏感指数的计算较为准确。在整个生育阶段开花期的水分敏感指数最大。【结论】综合考虑番茄产量及水氮利用效率,设施番茄膜下滴灌水氮优化方案为:苗期采用充分灌水、开花期采用75%充分灌水、成熟期采用75%充分灌水和施氮量250 kg/hm2的组合。     

紫花苜蓿耗水规律及灌溉制度优化研究

为研究河套灌区紫花苜蓿的耗水规律,同时对现有灌溉制度进行优化,在田间试验的基础上,设置不同灌水水平对前两茬苜蓿进行了研究。结果表明:现蕾期和开花期是紫花苜蓿耗水的旺盛阶段,该阶段土壤水分亏缺会直接影响苜蓿产量的形成。通过多元线性回归的方法求解得到了两茬紫花苜蓿各生育期的敏感性系数,分别在0.103~0.731和0.041~0.375之间,且以现蕾期和开花期为最大,说明这两个生育阶段为苜蓿生长的关键阶段。以Jensen模型为基础,采用最小二乘法初步优化了两茬紫花苜蓿生育期内的灌溉制度,第1茬灌溉定额以1 400 m3/hm~2为宜,第2茬以2 300 m3/hm~2为宜,两茬灌水次数分别以4次和5次为最优。     

基于熵理论和遗传算法的作物灌溉决策的优化研究

为了优化作物灌溉的决策,在综合考虑了灌溉水量、作物水分需求、降雨量、土壤水分含量和作物不同生育阶段缺水对产量的敏感指数等因素的基础上,建立了基于熵理论和遗传算法的优化模型。通过实例试验,结果表明:提出的模型用于作物灌溉决策优化比基本遗传算法计算精度有了明显提高。     

Determination of comprehensive quality index for tomato and its response to different irrigation treatments

In order to investigate better irrigation scheduling with the compromise between yield and quality of greenhouse-grown tomato under limit water supply, two experiments of different irrigation treatments were conducted in the arid region of northwest China during spring to summer in 2008 (2008 season) and winter in 2008 to summer in 2009 (2008-2009 season). After measuring single quality attributes, the analysis hierarchy process (AHP) and technique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) were used to determine the weight of single quality attributes and comprehensive quality index, respectively. The results show that the rank of comprehensive quality index had good fitness to that of single quality attributes, indicating that the comprehensive quality index was reliable. Compared to full irrigation, applying 1/3 or 2/3 of full irrigation amount at the seedling stage had slight improvement of comprehensive quality and limit water saving. Applying 1/3 or 2/3 of full irrigation amount at the fruit maturation and harvesting stage decreased the yield by 23.0-40.9%, but had the best comprehensive quality. However, applying 1/3 of full irrigation amount at the flowering and fruit development stage significantly reduced crop water consumption and had obvious improvement of comprehensive quality, but did not decrease the yield significantly and water use efficiency in the 2008 season. And applying 2/3 of full irrigation amount at the flowering and fruit development stage significantly decreased crop water consumption and slightly improved the comprehensive quality, but did not decrease the yield significantly in the 2008-2009 season. Considering the water saving amount, yield and comprehensive quality, applying 1/3 or 2/3 of full irrigation amount at the flowering and fruit development stage and no water stress in other growth stages appears to be a better irrigation scheduling with the compromise between yield and quality of greenhouse-grown tomato, which can be recommended for the spring to summer and winter to summer seasons in the arid region of northwest China.     

温室西红柿滴灌灌水制度试验研究

对温室樱桃、西红柿进行了滴灌灌水制度的试验研究。结果表明 ,根据西红柿不同生育期的生理特性及其需水特征确定其相应适宜的土壤含水率范围 (占田间持水量的百分比 )为 :苗期55%～ 70 % ,开花坐果期 65%～ 85% ,结果期 70 %～ 90 %。不同生育期的灌水定额为 :苗期 10～15mm,开花坐果期 15～ 2 5mm,结果期 2 0～ 30 mm。