考虑地面灌水技术制约的灌溉制度优化

制定作物灌溉制度不仅要考虑补充根层土壤水分以满足作物需求，还应考虑灌水方法对灌水量的限制。为研究我国华北地区地面灌溉条件下冬小麦－夏玉米连作的节水灌溉制度，在河北省雄县进行了连续3年不同灌水处理试验，用水量平衡模型ISAREG对各处理进行数值模拟，从而验证了选定的模型和参数。采用该模型模拟了不同水文年冬小麦－夏玉米连作的多种灌溉制度，对各方案的灌水次数、灌水量、降雨和灌溉水量损失以及作物产量等因素进行了对比，并对现行灌溉制度进行了评价。结果显示：雄县现行灌溉定额大大超过了灌溉需水量，主要原因是地面灌水技术的制约，如田面不平、进地流量过小或畦块过大等，造成难以控制小水量灌溉。为研究既能满足作物基本需水要求，又使灌溉水量损失最小的最佳灌水定额，用模拟地面灌溉水流运动的SRFR模型模拟不同生长阶段的灌溉，得到了每次灌溉时不同流量条件下的最小灌水量，以及灌水效率与灌水量的关系，据此提出了与灌水技术改进措施相结合的不同水文年的灌溉制度优化方案。     

滴灌对北疆复播油葵耗水和生长的影响效应

节水和增产是干旱区北疆农业发展的双重目标,采用滴灌与复播油葵种植相结合的方式是提高水分利用效率,实现粮油增产的有效途径。该文以北疆复播油葵为研究对象,在石河子大学节水灌溉试验站标准农田进行大田试验,研究了不同滴灌灌溉定额对油葵耗水、生长发育及产量的影响效应,定量分析了灌溉定额、蒸发蒸腾量与产量之间的关系,并探讨了滴灌油葵的节水灌溉制度。结果表明,复播油葵现蕾期和开花期两个生育期的耗水量占全生育期耗水量比例超过57%,是油葵生长过程中的两个需水关键期,不同灌水定额对油葵株数、株高、叶面积指数和产量均产生显著性影响(P0.05),而采用中等灌溉量可以满足节水和增产的双重目标。滴灌复播油葵节水灌溉制度为:灌溉定额286mm,灌水6次,其中苗期和灌浆期灌水量均为47.67mm,现蕾期和开花期灌水量均为95.33mm。     

干旱区膜下滴灌条件下洋葱水分生产函数与优化灌溉制度

为探索西北内陆旱区膜下滴灌条件下洋葱节水、高产和高效的灌溉制度,开展了2 a田间试验,分析了洋葱的耗水规律及其影响因素,建立了洋葱的水分生产函数,并对洋葱的灌溉制度进行了优化。结果表明：膜下滴灌条件下洋葱的耗水量为170.1～395.7 mm,产量随灌水量和耗水量的增加而增加,水分利用效率则随灌水量的增加而降低。苗期和成熟期亏水对洋葱产量和水分利用效率无显著影响。洋葱水分敏感指数在鳞茎膨大期最大,发叶期次之,苗期和成熟期较小。膜下滴灌条件下,西北旱区干旱年洋葱全生育期灌水量为375 mm时,可获得较高的产量;其优化灌溉制度为苗期灌水30～40 mm,发叶期灌水130～140 mm,鳞茎膨大期灌水170～190 mm,成熟期灌水25 mm,灌水间隔可采用5 d。该优化灌溉制度对西北内陆旱区洋葱的节水灌溉实践具有一定参考价值。     

温室优美蕨生产与节水灌溉制度

采用正交试验方法,对温室优美蕨生产与节水灌溉进行试验研究,初步得出温室优美蕨生产的节水灌溉制度:滴灌幼苗期的最优灌水量为60毫升/盆,灌水周期为3天;成苗期的最优灌水量为70毫升/盆,灌水周期为2天。微喷灌幼苗期的最优灌水量为800毫升/盆,灌水周期为4天;成苗期的最优灌水量为1000毫升/盆,灌水周期为6天。人工点灌幼苗期的最优灌水量为400毫升/盆,灌水周期为7天;成苗期的最优灌水量为400毫升/盆,灌水周期为5天。认为滴灌是温室优美蕨生产的最佳灌溉方式。     

冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉制度多目标优化模型

该文针对望都灌溉试验站全年作物种植模式,分别建立冬小麦及夏玉米水分生产函数模型,运用粒子群优化算法(PSO)求解模型中的敏感指数,并以该模型为基础建立冬小麦-夏玉米全周期灌溉制度多目标优化模型,利用改进分组非支配排序遗传算法(GNSGA-Ⅱ)对模型进行求解,得出全年不同可用灌溉水量情况下的灌水日期与灌水量。结果显示,随着可用总灌水量的增加,冬小麦和夏玉米的灌水量与产量均随之增加,但由于受到两种作物不同敏感指数的影响使得二者增加的趋势有所不同。当全年总灌水量为472mm时两种作物均接近充分灌溉,若继续增加灌溉水量,则灌水的边际效益逐渐减小。依据优化结果可在全年合理分配利用有限的水资源以获得较高的作物总产值。     

基于控制灌溉理论的水稻优化灌溉制度研究

结合田间试验研究成果及Jensen模型，建立了基于水稻控制灌溉理论的宁夏引黄灌区轻度盐碱地水稻优化灌溉制度。水稻全生育期灌溉水量为600 mm，灌水15次，主要分布在返青期、拔节孕穗期和抽穗开花期。该优化灌溉制度较常规漫灌节水69.2%。该灌溉制度的建立，对于提高宁夏引黄灌区水稻节水灌溉技术具有重要的实践参考价值。     

生活污水灌溉小白菜的盆栽试验研究

污水水质及灌溉制度是影响污水灌溉安全性的主要因素.盆栽试验设置了两种水质(清水和污水)和4个灌水下限(60?,70?,80?,90?),共8个处理,研究了污灌条件下不同灌水下限对小白菜生长及品质的影响.试验结果表明:生活污水灌溉会造成小白菜轻度减产,植株的硝酸盐含量和叶片叶绿素含量增加,植株重金属累积增加;灌水下限对小白菜生长状况和品质均有较大影响,污水灌溉条件下各项指标随灌水下限变化的变化规律不同于清水灌溉条件,表明污水灌溉的灌水下限不能直接移用清水灌溉的控制指标.综合分析表明污水灌溉80? 灌水下限条件下小白菜有较高的产量、水分利用效率和叶绿素含量,较低的硝酸盐含量和重金属富集,因此选择土壤相对含水率80?以及与此相对应的叶片细胞液浓度9.3%作为污水灌溉的灌水下限指标.     

渗灌灌水定额对温室黄瓜产量和水分利用效率的影响

为了解决不合理灌溉所引发的问题,采用先进的灌水技术和灌水理论,制定合理的保护地蔬菜栽培灌溉制度,即确定适宜灌水控制指标,对于节约水资源、提高产量等都具有非常重要的意义。采用保护地黄瓜栽培小区试验的方法,通过比较单次灌水量、灌水次数、水分利用效率和产量等指标,对不同灌溉计划湿润层土壤湿润比灌溉效果进行了综合评价。研究结果表明,在砂质黏壤土上,当节点式渗灌管埋深为25 cm、计划湿润层深15～40 cm（厚度25 cm）、灌水控制上限和下限分别定为土壤水吸力6 kPa（田间持水量）和30 kPa时,将灌溉计划湿润层土壤湿润比设定为前期0.37～0.38（灌水定额54～56 m3/hm2）、后期0.34～0.37（灌水定额50～55 m3/hm2）并依此进行灌溉,具有较好的高产、优质、节水效果。     

冬小麦再生水灌溉时水分与氮素利用效率的研究

农田水氮利用效率的研究可为农田灌溉和施肥提供相应的科学依据。该文用田间实验研究再生水灌溉条件下冬小麦水分与氮素的利用效率。田间试验设置了高、中、低3个不同灌水水平下的清水灌溉加施肥、再生水灌溉加施肥和再生水灌溉不施肥(仅施底肥)9个处理，试验结果表明：灌水量、灌溉水质、施肥量对冬小麦株高的影响很小；叶面积指数随灌水量的减少而减小；再生水灌溉加施肥条件下的产量最高。不同灌溉水量条件下，冬小麦再生水灌溉的耗水规律与清水灌溉的耗水规律十分接近，且累积耗水量随灌溉水量的增大而增加；水分利用效率与灌溉水质和施肥无关，仅与灌水量有关，且随灌溉水量的增加而减少。氮的利用效率受灌水量、灌溉水质、施肥量的影响较小。     

内蒙古中部牧区青贮玉米与苜蓿立体种植灌溉制度优化

灌溉制度设计与作物种植模式紧密联系,随着现代农业的发展,作物种植模式日益多元化,各种间作、混作和立体种植模式的出现,给优化灌溉制度的制定提出了新的挑战.本文在田间灌溉试验的基础上,引入模拟灌溉制度的ISAREG模型研究立体种植模式下的灌溉制度,对青贮玉米与苜蓿立体种植实际灌溉制度的评价表明,其灌水定额和灌水时间均存在不适宜的问题,需要进行优化设计;在验证模型和参数率定的基础上模拟多种灌水方案,得出了青贮玉米与苜蓿立体种植模式下的优化灌溉制度.     

时间尺度对农田灌溉设计保证率的影响

设计保证率是灌溉系统设计的重要参数之一,以年尺度为计算时段选择的典型年,存在对降雨的年调节估计过高的可能。该文以河南省郑州市1951—2015年的气象数据为基础,对其年降雨量、月降雨量及旬降雨量等进行排频计算,分析了不同灌溉设计保证率下对应典型年的降雨分布。以冬小麦、夏玉米需水关键期对应的4月、7月和8月为典型时段,研究了同一保证率下降雨的变化情况,并按照不同的计算时间尺度制订出相应的灌溉制度,讨论了时间尺度对灌溉定额及降雨利用量的影响。结果表明:1)在相同灌溉设计保证率下,各典型年、月和旬的降雨量均相差较大,同一月份的降雨量相差5倍以上;降水量的极差由大到小依次为年尺度、月尺度、旬尺度。2)利用水量平衡法,制订了不同时间尺度下典型年冬小麦-夏玉米连作的灌溉制度,在25%灌溉设计保证率下,季尺度下的年灌溉定额显著高于日尺度;与季、月和旬尺度相比,日尺度下的年灌溉定额分别降低了34%、23%和3%;偏干旱年灌溉定额随降水计算尺度减小而减小,但差异不明显。考虑不同的时间尺度具有不同的节水潜力和效果,完善灌溉排水工程中相应标准及其选取方法,选择合适的计算时长,既有利于落实灌溉设计保证率,又能提高各种水资源的利用率。     

渭干河灌区灌排管理与水盐平衡研究

灌排管理不当是干旱地区灌区土壤次生盐碱化发生和扩展的主要原因.该文以新疆渭干河灌区为例,利用多年的水盐监测资料,采用水盐平衡方法,确定了渭干河灌区的临界排灌比为9.19%,并深入讨论了确定排灌比的主要影响因素和在灌区灌排实际管理中的应用问题;通过对耕地和新垦荒地盐分动态的对比分析,表明干排盐措施在渭干河灌区具有可行性和必要性;探讨了节水条件下的灌区土壤盐分管理,指出在灌溉规模的一定的条件下,提高田间水分利用效率和保持必要的淋洗比是实现灌区土壤盐分平衡的关键.该研究对干旱半干旱区灌溉农业的可持续发展具有指导意义.     

Future of the area equipped for irrigation

The aim of this paper is the estimation of area equipped for irrigation in the world in 2035 and 2060 using studies of agricultural water management during 1962 to 2011. Among all presented data in the Food and Agriculture Organization of the United Nations database, 10 indexes were selected (due to more importance and more availability for all the regions in the world). These indexes are permanent crops to cultivated area (PC, %), rural population to total population (RP, %), total economically active population in agriculture to total economically active population (LF (Agric), %), human development index (HDI), national rainfall index (NRI, mm year^?1), value added to gross domestic product (GDP(Agric)) by agriculture (%), irrigation water requirement (IWR, mm year^?1), percent of total cultivated area drained (D, %), difference between NRI and irrigation water requirement (mm year^?1), and area equipped for irrigation to cultivated area (AI, %). These indexes were analyzed for all five regions in the study area and the amount of area equipped for irrigation to cultivated area (10th index) was estimated by three different scenarios and using the other nine indexes. The results show that changes of area equipped for irrigation are 12.1% to 70.7% and 29.0% to 99.9% from 2011 to 2035 and 2060, respectively.     

基于SWAP和MODFLOW模型的引黄灌区用水管理策略

大部分引黄灌区并没有实现地表水和地下水的合理利用,存在着水源浪费和地下水过度开采等问题。为了合理调配水资源,该文以河南柳园口灌区为背景,运用SWAP和Visual-MODFLOW分别建立了土壤水分运动模型和地下水三维非稳定流模型,用实测资料进行了率定和验证。利用SWAP模型模拟了2006年至2007年不同灌溉标准条件下的灌溉制度,提出了适宜的灌水控制标准,并且根据提出的灌水控制标准对多年的灌溉制度及不同地下水埋深下的灌水量及产量状况进行了模拟,得到了地下水埋深适宜范围。由SWAP模拟的灌溉制度确定地下水开采并且根据不同的种植结构和井渠灌溉比拟定了7个方案,利用MODFLOW模型对灌区地下水系统对各方案的响应进行模拟。结果表明,北部引黄量的30%采用抽取地下水并把节省的引黄量输送到南部,可以使地下水埋深基本控制在适宜的范围之内,并能有效地减少潜水蒸发。     

垄膜沟灌对旱区农田土壤盐分及硝态氮运移特征的影响

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及硝态氮运移特征的影响及调控效果,通过4次田间沟灌试验,对比研究了高水、中水、低水及高肥、低肥6个组合处理条件下土壤盐分以及土壤硝态氮的变化特征。结果表明:垄膜沟灌条件下灌水量对土壤全盐量的影响高于施肥量,中水处理土壤全盐量始终维持在一个适宜且稳定的水平。灌水量和施肥量对土壤硝态氮含量均有不同程度的影响,中、低水处理后期硝态氮的淋溶显著低于高水处理。垄膜沟灌种植模式下中水低肥处理增加了土壤水分的有效性,抑制了土壤反盐,减少了垄上硝态氮的淋溶,在节水节肥的基础上为作物的生长发育提供了一个适宜的土壤环境,利于生物量的累积及最终产量的形成,在一定程度上解决了河套灌区引黄灌溉配额减少与漫灌洗盐方式严重浪费水资源之间的矛盾,为当地垄膜沟灌技术的推广提供了一定的理论依据与技术支撑。     

中国主要作物灌溉需水量空间分布特征

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30 a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物的需水量和净灌溉需水量,并用各地灌溉试验站的实测资料进行了检验。利用GIS的空间分析功能,采用反距离加权插值法得到主要作物多年平均作物需水量与净灌溉需水量的等值线图。选择种植面积最广的小麦、玉米、棉花和水稻4种作物,分析其作物需水量与净灌溉需水量的空间分布特征,得到不同地区主要作物的灌溉需求指数。研究表明：中国东北区、长江中下游区、华南区、川渝区和云贵区平均灌溉需求指数小于0.5,作物对灌溉的需求比较低;华北区、蒙宁区和晋陕甘区旱作物30%～50%的需水靠灌溉补充,水稻55%～80%的需水依靠灌溉;新疆地区主要作物的灌溉需求指数均在0.7以上,农业的发展完全依赖于灌溉。     

关于节水灌溉技术规范中确定若干技术指标的意见

围绕节水灌溉技术参数的合理选择,从我国水资源状况、农业用水需求、灌溉水平、节水灌溉面临的形势与任务等角度简述了该项研究的必要性,分析了国内外农田灌溉用水标准方面的现状,介绍了节水灌溉技术参数合理选择研究的主要内容,对节水灌溉节水增产指标、渠道防渗率指标、畦田规格等若干重要指标的取值作了详细说明。     

基于水分供需关系的冬小麦夏玉米节水灌溉模式研究

节水灌溉是解决水资源短缺问题的重要途径之一。在长期田间试验的基础上, 运用Hydrus-1D模型对研究区冬小麦 夏玉米轮作条件下的田间水分运移过程进行了模拟分析, 探讨适宜的节水灌溉模式。结果表明, 表征土壤水分实测值与模拟值精度关系的Nash-Suttcliff效率系数Ens为0.652~0.903, 均大于0.5, 模型效果良好; 在灌水量为520 mm的传统灌溉模式下, 1.6 m土层深层土壤水分无效渗漏量为189 mm, 占地表总入渗补给水量的22.3%, 土壤水分无效渗漏大, 且与降雨和灌溉关系密切; 根据作物水分供需状况及土壤水分状况得出夏玉米、冬小麦季的灌溉量分别为50 mm、320 mm, 比传统灌溉模式共节水100 mm。改进后的灌溉模式对于土壤水分渗漏具有良好的控制作用, 土壤水分渗漏峰值明显降低, 根据作物供需与土壤水分状况提出的节水灌溉模式能减少土壤水分渗漏, 提高灌溉水利用效率。     

基于水盐平衡的绿洲灌区次生盐碱化防治研究

土壤次生盐碱化是威胁新疆绿洲灌区持续发展的关键因子。以位于塔里木河流域的渭干河灌区为例,在简要分析灌区水盐运移的控制因素基础上,以水盐均衡原理为指导,深入剖析了灌区-田块-作物根系3个尺度的土地盐分均衡特点及其相互关系,重点估算了淋洗需水量,简要讨论了次生盐碱化的驱动因子,最后从政策、技术与经济方面给出了控制次生盐碱化的对策。