基于作物-水模型的不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度研究

以不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度为研究目标,以地下滴灌不同土壤含水量下限控制试验为基础,通过对不同降雨年型苜蓿生长、水分利用及产量指标的系统分析,建立产量-耗水量-水分生产效率的作物-水模型,推求各茬苜蓿最优耗水量,结合典型年降雨在苜蓿生产各茬内的分布特点,提出宁夏引黄灌区苜蓿草田不同降雨年型地下滴灌灌溉制度。结果表明:不同降雨年型下,地下滴灌苜蓿土壤含水量≥50%田间持水率时,各茬株高呈现先升高再下降的2段式变化过程;分枝数随收获茬次的延续逐步下降,茎叶比在丰水年型随灌溉定额增加而升高,在平水年型随收获茬次延续逐步下降;各处理干草产量在不同降雨年型均随收获茬次的延续逐步下降,且土壤含水量下限高于60%田间持水率的各处理间产量差异达不到显著水平;苜蓿草田各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比、株高和分枝数,进而影响干草产量,并据此建立了苜蓿草田产量-耗水量-水分生产效率间的作物水模型,计算苜蓿草田各茬兼顾产量和水分生产效率的最优耗水量,结合自然降雨分布特征,提出宁夏引黄灌区不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度:枯水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为5 000 m~3/hm~2,灌水20次;平水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 600 m~3/hm~2,灌水19次;丰水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 132 m~3/hm~2,灌水17次。     

香蕉种苗耗水规律及适宜节水灌溉制度研究

【目的】探讨香蕉育苗期的耗水规律,制定科学合理的节水灌溉制度。【方法】以‘巴西蕉’一级组培苗为材料,以椰糠为育苗基质,采用盆栽试验,设置6个水分上限(占田间持水率的百分比)处理:90%、80%、70%、60%、50%和40%(T90、T80、T70、T60、T50、T40处理),以100%相对含水率为对照(CK),每3天补水1次,测定了不同处理试验苗在苗期的日耗水量和生长生理指标。【结果】不同控水条件下的试验苗在整个苗期内单株日耗水量均呈上升趋势,各处理试验苗苗期总耗水量表现为:CK>T90处理>T80处理>T70处理=T60处理>T50处理>T40处理。在生长前期,T70处理的地上部指标的PCA得分最高,其叶片数和鲜质量分别较CK提高了16.67%和4.95%;在生长中期和后期,T80处理的得分最高,在生长中期,T80处理的茎粗和鲜质量分别较CK提高了15.64%和14.27%,在后期,茎粗和鲜质量分别较CK提高了34.62%和32.16%。根系的生长活跃度与基质相对含水率正相关,在生长前中期T80处理根系生长活力最强,而在生长后期T90处理根系生长活力最强。地上部与地下部异速生长模型为Y=0.1386·(x/r)0.7,R²=0.8076,模型评价的结果表明模型具有预测能力。【结论】香蕉苗期的最优节水灌溉制度为:在生长前期控制基质相对含水率为70%,中期和后期为80%。     

保水剂对冬菠菜耗水特性及产量的影响研究

为了探究保水剂在菠菜种植中的节水效果及其对菠菜生长的影响,采用正交试验设计分析了不同保水剂施用量、不同拌施深度以及不同灌水定额对菠菜叶面积生长及菠菜不同生育阶段的耗水规律及水分利用效率的影响,揭示了总产量与全生育期耗水量之间的函数关系。研究表明:保水剂的施加有效促进了菠菜叶面积的发育,并提高了菠菜的产量及水分利用效率。当保水剂施用量为285.6 kg/hm~2,拌施深度5～10 cm,滴灌灌水定额150 m~3/hm~2时菠菜叶面积、产量和水分利用率均达到较大值;不同生育阶段菠菜对水分的消耗表现为发芽期耗水量较少,占全生育期耗水量的5%,幼苗期和生长前期较大,分别占全生育期耗水量的21.9%和23.42%,生长中期耗水量达到最大值,占全生育期耗水量的31.21%,生长后期耗水量较少,占全生育期耗水量的18%;菠菜产量与总耗水量之间呈二次抛物线关系,全生育期最佳耗水量为129.65 mm。研究成果可为今后保水剂在蔬菜种植中的推广应用提供理论依据。     

太阳辐射及影响环境因子与核桃灌溉平衡分析

为了探究太阳辐射、温度及相对湿度对于核桃灌溉需求的影响,确定最适宜核桃生长的灌溉量,设计了核桃灌溉平衡分析系统。结果表明:温度、相对湿度变化趋势滞于太阳辐射变化。同时,确定建立蒸腾作用模型参数,建立核桃蒸腾作用模型,进而建立蒸发蒸腾量和蒸腾量之间的关系,并采用经验公式,计算核桃耗水量。采用正交实验分析,以产量及出核率为指标,探究不同生长时期最优用水量及最重要时期。最后,综合产量及出核率分析结果,确定了核桃生长不同时期最优灌溉量。     

微咸水灌溉梭梭田间耗水量与生长关系试验研究

以微成水资源的合理开发利用和受损荒漠植被覆盖率的提高为目标,通过测坑试验,探讨了1、3、6 g/L3种矿化度处理下梭梭的田间耗水量和生长规律,结果表明,生长期内3种矿化度处理下梭梭土壤0～140 cm耗水量分别为419.83、404.59、378.66 mm,不同处理耗水量的大小随矿化度增加而减少;梭梭株高和枝长的生长...     

不同灌水定额对冬小麦耗水规律及产量的影响

对比分析了不同灌水定额下冬小麦生长、产量及耗水特性。结果表明,冬小麦拔节至抽穗阶段,灌水定额较小时对株高增长不利。播种—拔节期和灌浆—成熟期阶段耗水量较大,但日耗水量较小;拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期阶段耗水量较小,但日耗水量较大;不同灌水定额对穗粒数和穗长的影响较小,灌水定额越大,千粒质量和产量越高,但亩穗数和水分利用效率越低。综合考虑,灌水定额以900m3/hm2为宜。     

基于时序动态模型的不同灌水定额下食葵增产潜能分析

为促进食葵长势,提高食葵产量、水分利用效率,设置5个灌水定额水平(W1:300 m~3/hm~2、W2:375 m~3/hm~2、W3:450 m~3/hm~2、W4:525 m~3/hm~2、W5:600 m~3/hm~2),分析比较了不同灌水定额对食葵株高、叶片数、盘径和茎粗的影响,探明了不同灌水定额下食葵生长指标与产量和耗水量的关系,利用时序动态评价模型分析了不同灌水定额下提高食葵产量和水分利用效率的潜能。结果表明:食葵株高、叶片数、盘径和茎粗随着灌水定额增加而增大,525 m~3/hm~2和600 m~3/hm~2灌水定额下食葵生长指标增长效果明显,当灌水定额增加到600 m~3/hm~2食葵茎粗不增反减,300 m~3/hm~2灌水定额限制食葵植株生长,高灌水定额更利于促进食葵株高和叶片数增长;食葵生长指标与产量和耗水量存在正向关系,耗水量和产量随着食葵植株长势转优而增加。525 m~3/hm~2灌水定额下食葵植株长势优且耗水量高,产量高。600 m~3/hm~2灌水定额下增加食葵营养生长时长,耗水量高且不利于食葵增产。在生长阶段,525 m~3/hm~2和600 m~3/hm~2灌水定额下食葵耗水量高,株高和茎粗缩减量大。评价结果表明,300 m~3/hm~2灌水定额下食葵综合长势处于劣势,提高产量和水分利用效率的能力弱,即潜能小;525 m~3/hm~2灌水定额下食葵综合长势最优,潜能大。选择525 m~3/hm~2灌水定额作为实际食葵灌溉制度较为适宜。     

黄瓜不同生长期水分效应及水分生产函数研究

以黄瓜为试验材料,以不同生长时期土壤水分水平为试验因素,对黄瓜分阶段进行不同土壤水分下限控制处理,测定黄瓜耗水量、产量及品质,进而研究了不同生长期不同的土壤水分状况对黄瓜耗水量、产量和品质的影响,确定黄瓜的水分生产函数.结果表明:黄瓜对水分的消耗基本呈现为初花期小、初瓜期较大、高峰为盛瓜期的特点;通过用遗传算法对詹森(...     

不同目标函数对水文模型模拟效果影响研究

水文模型的模拟效果与目标函数的选取直接相关,最常用的目标函数是纳什系数。纳什系数存在不足之处,因此产生了纳什系数的变形形式,主要包括对数形式、开方形式、绝对值形式和相对值形式。目前,不同目标函数(如纳什系数及其变形形式)对模拟效果影响的研究相对较少。以黑河流域上游为研究区,应用FLEX-Topo水文模型、采用MOSCEM-UA参数优化算法,通过设定不同的目标函数,从纳什系数、相关系数、平均绝对误差和平均值之差4个数值指标评估模拟效果,从而揭示各变形形式对整体模拟效果的影响。结果表明:(1)4种纳什系数变形形式的模拟结果中,开方形式的模拟效果最好;(2)以纳什系数为目标函数的模拟结果会高估洪峰流量,而以变形形式的模拟结果略好,但都会低估基流流量;(3)目标函数分别为纳什系数和开方形式的模拟结果相差不大,但开方形式对洪峰流量的模拟略好,且相关系数更高。黑河流域的水文模拟建议采用开方形式。     

喷灌条件下冬小麦生长及耗水规律的研究

揭示了喷灌条件下冬小麦生长指标的变化规律 ,建立相对产量和相对耗水量的模型 ,分析水分亏缺敏感指数 ,并提出了喷灌条件下适宜灌水定额     

沙棘苗木蒸腾耗水对土壤水分含量的响应

在控温控湿条件下 ,盆栽试验测定 1年生沙棘苗木蒸腾耗水 ,研究结果为 :不同土壤水分处理 ,生长季节沙棘苗木蒸腾速率日变化一般为单峰曲线 ,峰值多出现在 12∶0 0～ 14∶0 0时 ;含水量处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ苗木蒸腾速率的均值分别为 4 0 2 4 2 1± 0 4 5 2 5 7、2 92 172± 0 30 6 18、2 790 4 9± 0 346 76和 2 9333±0 384 71mmolH2 O m 2 s 1。沙棘苗木蒸腾速率季节变化出现两次高峰 ,第一次多在 7月 ,而第二次则在 9～10月。生长季节沙棘苗木单株累计蒸散耗水量随季节呈线性增加 ,土壤水分处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ苗木累计蒸散耗水量分别为 173 114 4、14 1 5 0 86、12 0 732 8kg和 5 7 75 10 1kg ,水分利用率分别为 0 2 810 2 8、0 198182、0 19170 9g/kg和 0 2 730 77g/kg。生长季节苗木单株蒸散耗水量呈单峰曲线 ,其耗水高峰期多出现在 7～ 8月 ;蒸发耗水量 6月最高 ,之后随着生长进程而逐渐降低 ;蒸腾耗水量的季节变化也表现为单峰曲线 ;生长季不同月份 ,蒸散耗水量、蒸发耗水量和蒸腾耗水量皆随土壤含水量的降低而逐渐降低。     

黄土丘陵区旱作枣树规格与枣林耗水量关系研究

以枣树为研究对象,通过对自然生长枣林与矮化密植枣林、截干枣林、极端矮化的枣树及不同修剪强度枣林土壤水分进行监测,采用水量平衡法分析上述情况下枣林耗水特点及枣树水分利用效率。结果表明:自然生长枣林每年在土壤中耗水量较矮化密植枣林大6.54 mm,耗水深度较矮化密植枣林大13.3 cm,水分利用效率最小,2014、2015年分别为2.1、1.8 kg/m~3;12龄枣林实施截干处理3年,其林下土壤水分恢复深度达460 cm,每年恢复深度达153.3 cm,是形成干层速度的3.41倍;极端矮化枣树规格降低1/2,其耗水量为同龄枣林的25%,水分利用效率是同龄枣林的1.26倍;枣树不同修剪强度与其蒸腾耗水关系紧密,随着修剪强度加大枣树蒸腾耗水量减小,林下土壤含水率可提高。研究显示,枣林可以通过对枣树规格的缩小来实现枣林耗水量及水分利用效率的调控,黄土高原半干旱区年降水量波动较大,确定当地适宜修剪强度指标时,建议参考多年平均降水量来制定。     

膜下滴灌对温室甜瓜水分利用效率及品质影响

以"一品天下208"甜瓜为试验品种,在日光温室内进行了灌溉试验研究,采用φ20蒸发皿的日水面蒸发量为灌溉水量控制指标,设置了不同蒸发量系数(0.45;0.6;0.75;0.9)的供水处理,研究表明:不同水分处理条件下,单株产量T3最大,T1最小;不同处理各阶段灌水量及耗水量,采用T3处理适宜植株生长需求;T3处理水分利...     

基于ORYZA2000的稻田水量平衡及地下水埋深对水稻灌溉的影响

应用水稻生长模拟模型ORYZA2000分析了淹灌、间歇灌溉、雨养3种稻田水分管理模式下田间水量平衡和水分生产率,以及不同地下水埋深对相关指标的影响。结果表明,淹灌模式巨大耗水量主要是满足稻田深层渗漏损失,间歇灌溉可以减少田间渗漏量,从而达到节水的效果,雨养栽培不仅可以减少深层渗漏,并可以利用地下水,以维持水稻蒸发蒸腾需要;3种灌溉方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产量、水分生产率和水量平衡影响最大,对间歇灌溉相关指标影响较小,而对淹灌模式则无影响。     

微润灌溉技术在大棚娃娃菜种植中的应用

微润灌水器是一种新型的微灌设备,为了更好的推广应用这一设备,本文将微润灌溉技术在大棚中进行应用。试验通过对比微润灌与滴灌两种灌水器、灌水器地表和地下两种应用形式对娃娃菜生长、耗水及产量等的影响,结果表明：在娃娃菜生长期内,各处理灌水量、株高和日耗水量均随着生育期的进行先增大后减小;不同处理之间,微润灌溉娃娃菜全生育期灌水量、株高、展开外叶片数、根面积、根长、日耗水量、全生育期总耗水量和产量高于滴灌灌溉,且同一种灌水器,除灌水量、日耗水量和全生育期总耗水量外,地下灌溉各指标均高于地表灌溉;水分利用效率从大到小依次为地下滴灌>地下微润灌>地表微润灌>地表滴灌。由此可见,微润灌溉尤其是地下微润灌溉适宜用于温室作物灌溉。     

椰糠栽培番茄耗水量与气象因子相关性研究

为实现椰糠栽培方式下番茄的节水高产,同时为智能化灌溉提供理论支持,本试验采用称重法测定番茄的逐日、逐小时耗水量,记录日光温室内气象因子,并分析其相关性,制定灌溉模型,为番茄椰糠栽培合理灌溉提供数据支撑。试验结果表明:苗期逐日耗水量为94.1 m L/株,开花期为539.2 m L/株,结果期为746.8 m L/株。苗期逐小时耗水量为17.1 m L/株,开花期逐小时耗水量为44.4 m L/株,结果期逐小时耗水量为76.4 m L/株。得出耗水量与累计光辐射能相关性最强,制定了不同生长阶段的线性模型,为建立椰糠栽培条件下番茄科学灌溉制度提供理论支撑,为进一步实现利用气象因子智能调控灌溉打下基础。     

豫西北地区土壤水分控制下限对冬小麦产量形成与水分利用的影响研究

以河南省焦作市西南部的广利灌区冬小麦为对象,研究了冬小麦在不同供水条件下的产量形成、耗水特性及水分利用效率,并分析了产量与耗水量的关系,结果表明:土壤水分状况是影响冬小麦生长发育最重要的生态因子之一,水分亏缺会对其生长产生不良影响;冬小麦的耗水量随着土壤水分的降低而减少,随着灌水量的增加而增加;冬小麦的产量先随着耗水量的增加快速增加,当耗水量增加到一定程度时,产量增加缓慢,开始呈现出"边际产量递减"现象;2014-2015和2015-2016年冬小麦的经济耗水量分别为3 957.7和3475.6 m3/hm2。     

基于粮食安全的黑龙江省水资源承载力评价

在水资源承载力内涵分析的基础上,综合考虑人均生活耗水量、人均粮食生产耗水量以及人均GDP耗水量,构建了粮食产量约束下的水资源承载力计算模型。选取人口数量和GDP规模为表征指标,以2015年为现状(水平)年,2020年、2030年为规划水平年,采取不同生活水平和规划水平两种方案分别计算了黑龙江省水资源承载力。计算结果表明:在同一生活水平条件下,黑龙江省可承载人口随着时间推移呈增加趋势;在同一水平年,黑龙江省可承载人口随人们生活水平的提高呈下降趋势;在规划水平下,2020年、2030年黑龙江省可承载指数分别为1.12和1.11。研究结果为提高该区域水资源承载能力,促进水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展提供了技术支撑。     

基于无人机多光谱遥感的冬油菜地上部生物量估算

地上部生物量(Above-ground biomass, AGB)是判断作物生长发育的重要指标,对作物不同生长阶段地上部生物量进行快速、准确、无损遥感监测对精准农业生产具有重要意义。本文在西北关中地区开展田间试验,以不同水氮处理下冬油菜为研究对象,通过对其生理生长指标以及产量进行分析,确定I2N3(越冬期和蕾薹期补灌,施氮量为280 kg/hm²)处理为该地适宜的水氮管理策略。使用无人机获取冬油菜营养生长期和生殖生长期多光谱图像,采用阈值法对多光谱图像中的阴影和土壤背景进行掩膜处理,提取各波段反射率,构建植被指数。将冬油菜地上部生物量实测数据与21个光谱变量进行相关性分析,筛选出各生长阶段相关系数绝对值排名前8个光谱变量作为输入量,通过随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)和粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)构建不同生长阶段冬油菜地上部生物量估算模型,确定最佳估算模型。结果表明,全生长阶段和生殖生长阶段红光波段反射率显著性最强且稳定,相关系数分别达到0.835和0.754;PSO-SVM模型更适合用于反演关中地区冬油菜不...     

水稻非充分灌溉条件下的耗水量与产量关系的研究

根据水稻非充分灌溉条件下的耗水量与产量关系的4年坑测资料,结合之前9年的盆栽法试验成果,分析了水分胁迫对水稻耗水量及产量的影响,找出了水稻不同生长阶段对水分的敏感指数,建立了水稻水分生产函数模型,为水资源优化配置提供理论依据。