基于SWAP模型的稻田节水增产灌溉模式研究

利用田间试验资料对SWAP模型进行验证.利用模型模拟不同灌水方案的水分运移,分析不同灌溉方案的作物产量和水分利用效率.结果表明:(1)SWAP模型可以模拟稻田的水分运移和相对产量,为稻田水分运移和水稻产量的研究提供了一种方便可行的方法;(2)按试验设计标准制定的控制灌溉C的实际产量和水分利用效率均最大,分别比常规灌溉增加8.45％、25.55％;(3)按试验设计标准设定的控制灌溉C是一种节水增产的灌溉模式.     

西南喀斯特地区小麦节水灌溉试验研究

为探求适合西南喀斯特地区的小麦节水灌溉制度,以高效利用农田水资源,在小麦各个生育期设计不同的土壤含水率上下限值,通过大田露地及测坑试验,测定了不同水分处理下的小麦产量及水分生产率。结果表明：小麦对缺水的敏感性,是开花期大于产量形成期,产量形成期大于营养生长期;小麦水分生产率随着灌水量的增加而减小;小麦的产量和灌溉定额成明显的二次抛物线型关系,当灌水量小于某一临界值时,产量会随着水量的增加而增加,但当超过临界值之后,产量反而会随着水量的增加而减少。该研究可为西南喀斯特地区的小麦节水高效灌溉制度提供理论参数。     

西南喀斯特地区小麦节水灌溉试验研究

为探求适合西南喀斯特地区的小麦节水灌溉制度,以高效利用农田水资源,在小麦各个生育期设计不同的土壤含水率上下限值,通过大田露地及测坑试验,测定了不同水分处理下的小麦产量及水分生产率。结果表明:小麦对缺水的敏感性,是开花期大于产量形成期,产量形成期大于营养生长期;小麦水分生产率随着灌水量的增加而减小;小麦的产量和灌溉定额成明显的二次抛物线型关系,当灌水量小于某一临界值时,产量会随着水量的增加而增加,但当超过临界值之后,产量反而会随着水量的增加而减少。该研究可为西南喀斯特地区的小麦节水高效灌溉制度提供理论参数。     

贵州地区节水灌溉对小麦生长状况和水分利用情况的影响

[目的]探求适合贵州地区的小麦节水灌溉制度,以高效利用农田水资源。[方法]在小麦各个生育期设计不同的土壤含水率上下限值,通过大田露地及测坑试验测定了不同水分处理下的小麦产量及水分生产率。[结果]小麦对缺水的敏感性,是开花期大于产量形成期,产量形成期大于营养生长期;小麦水分生产率随着灌水量的增加而减小;小麦的产量和灌水定额呈明显的二次抛物线型关系,当灌水量小于某一临界值时,产量会随着水量的增加而增加,但当超过临界值之后,产量反而会随着水量的增加而减少。[结论]该研究成果可为贵州省水利灌溉工程规划设计、大型灌区节水改造建设、集雨灌溉工程、水资源评价和优化配置、防旱抗旱、黔中枢纽工程农业用水量分析及各受益区配水量分析等提供科学依据。     

不同灌水量对油菜产量的影响

基于对西藏拉萨地区油菜水分与产量的关系和需水规律进行研究,2013年在西藏拉萨节水灌溉试验站进行了油菜节水灌溉制度试验,通过设计田间不同灌水处理试验,结果表明,西藏拉萨地区的油菜的最佳灌溉定额在230—250m^3／亩之间,油菜灌水量250m^3／亩产量最高为181．63kg,油菜全生育期需水量一般在430-500m^3／亩。     

灌溉频率对滴灌小麦土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同灌水频率对滴灌小麦农田土壤水分分布及小麦水分利用效率的影响。结果表明:从整个生育期来看,在灌水量375 mm条件下,高频灌溉(每4天1次)处理0～40 cm土层含水率和土壤贮水量较高,而深层（40～100 cm）土壤较低;低频灌溉(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率和土壤贮水量较高,但水分补给不及时,表层土壤含水率和贮水量偏低;总体上中频灌溉(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配,有利于作物生长。中频灌溉产量和水分利用效率都最高,分别比高频灌溉和低频灌溉产量增加7.6%和13.5%,水分利用效率增加2.6%和9.9%。在当地自然气候条件下,滴灌小麦采用375 mm灌溉量和每7 d 1次的灌溉频率是较适宜的灌溉模式。     

不同灌溉方式对玉米水分生产效率与产量的影响

利用2000-2012年肇州县水利科学研究所灌溉试验站多年的试验数据,分析了不同灌溉方式对玉米水分生产效率和产量的影响,为制定灌水决策和灌溉制度提供参考。     

天津滨海地区洋白蜡与金银木灌溉制度研究

为解决天津滨海地区园林树木耗水量大的问题,该研究以该地区常见的园林树木为材料进行了灌溉制度方面的研究.该实验是把水分作为单因子的完全随机区组设计,以中子水分仪作为土壤水分测量工具,研究了5—10月洋白蜡和金银木在天津滨海地区特殊土壤条件下的土壤水分动态及其植物形态指标,并制定了相应的灌溉制度,包括灌水饱和点、灌水补偿点、计划湿润深度、灌水定额、灌溉周期和灌溉定额,其中洋白蜡灌溉定额525mm、灌溉次数7次;金银木灌溉定额350mm、灌溉次数10次.     

膜下滴灌灌溉制度对棉田土壤水分变化及产量的影响研究

[目的]以田间实测数据为基础,研究膜下滴灌灌溉制度对土壤水分变化及棉花产量的影响.[方法]试验根据不同灌溉定额和不同灌水次数设计了12个处理,在灌水前1 d利用中子土壤水分仪测定宽、窄行的10、20、40、60、80和100 cm深度处中子数,灌水间隔1 d后重复此过程,然后将中子数转换为土壤含水率,同时将不同处理条件下棉花产量和灌溉水分生产率进行对比.[结果]灌水次数为16次,不同灌溉定额处理下,10 cm深度处灌水前后宽窄行土壤含水率变化不明显.灌水次数为10次,灌溉定额为4 500、5 100 m3/hm2时,棉花生长区域土壤水分出现了深层渗漏,而其它处理条件下,均未出现深层渗漏.灌溉定额为3 900 m3/hm2,灌水次数为16次的处理产量最高,灌溉定额为4 500 m3/hm2的处理节水效率达到11.8;,在灌水次数为16、13次时,减产幅度仅为5.5;和3.1;.灌溉定额为3 900 m3/hm2的2、10处理水分生产率较高,均在1.6 kg/m3以上.[结论]灌溉定额越大,灌水次数越少,灌水后宽窄行含水率增大趋势越明显,越容易出现深层渗漏.灌溉定额越大,产量并不是越高,其灌溉水分生产率也不是很好,而中等灌溉定额的产量较高,灌溉水分生产率也是最好的.因此,设计灌溉制度时,应尽量选择中等灌溉定额和灌水次数,同时达到提高产量和节水的效果.     

灌溉量和灌溉时期对宽幅精播冬小麦耗水特性及产量的影响

[目的]研究灌溉量和灌溉期对宽幅精播冬小麦的影响,为华北地区节水农业的发展提供理论依据和技术支持.[方法]2013～2015年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设宽幅精播和常规种植两种种植方式,研究了不同灌溉量和灌溉时期对宽幅精播冬小麦耗水特性及产量的影响.[结果]随灌水量的增加,农田总耗水量和灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;随灌水量的增加,不同种植方式下小麦籽粒产量均有所提高,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与常规种植方式相比,宽幅精播方式的农田总耗水量多,土壤贮水量消耗比例大,籽粒产量较高并具有较高的WUE.[结论]该试验条件下,综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,宽幅精播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式,值得在生产中推广应用.     

微咸水灌溉对土壤环境效应的预测研究

利用识别后的SWAP模型,探讨了微咸水灌溉条件下土壤水盐及其均衡要素的转化关系和土壤的积盐趋势预测.结果显示,两种灌溉定额下土壤盐分都有所增加,但淋洗灌溉定额下比正常灌溉定额下小麦、葵花和玉米模型土壤盐分分别降低了6.5%、0.7%、4%;小麦、葵花和玉米的相对减产率分别比正常灌溉定额下降低了1%、2%、6%.微咸水灌溉后在灌溉定额和灌溉水浓度不变的前提下,土壤盐分的积累随着时间的推移而呈递减趋势,大约在10 a后盐分达到进出平衡状态,此时土壤的含盐量达到0.185 2 mg·cm-3,比微咸水灌溉前增加0.082 2 mg·cm-3.但仍属于轻度盐渍土(土壤含盐量0.126%).不会对土壤水土环境产生较大的影响.     

基于AquaCrop模型的大豆灌溉制度优化研究

【目的】 探究AquaCrop模型在关中地区的适用性,寻求大豆在不同降水年型下最适宜的灌溉制度。【方法】 用田间试验实测数据对该模型进行校正,并用校准后的模型模拟1961—2019年内所有3种不同降水年型14种灌溉制度下的大豆产量和水分利用效率。【结果】 AquaCrop模型模拟田间产量最高处理的冠层覆盖度的决定系数(R ²)、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差(NRMSE)及Nash效率系数(EF)分别为0.96、7.15%、11.03%和0.94;模拟值与实测值生物量的决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.99、526.04 kg·hm^-2、14.45%和0.97;最终产量模拟的决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.97、49.98 kg·hm^-2、1.74%和0.82,各处理的冠层覆盖度和生物量实测值与模拟值的R ²均大于0.95,说明AquaCrop模型可以较好地模拟关中地区大豆的生长发育动态与产量。结合模型模拟结果可知,大豆作物需水量平均值为398.2 mm,各个生育时期的需水量差异较大,分枝期需水量为127.8 mm,开花-结荚期需水量为212.6 mm,鼓粒期的需水量为57.7 mm。结合对3种不同降水年型进行不同灌溉制度模拟后发现,大豆开花-结荚期为需水关键期,该生育时期水分供应情况影响大豆的最终产量。在湿润年可以不灌水;平水年和干旱年仅在开花-结荚期分别灌溉45和70 mm可实现最高产量（2 699、2 486 kg·hm^-2）和最大水分利用效率（0.74、0.7 kg·m^-3）。【结论】 该地区大豆灌溉制度,应以不同降水年型分布情况为基础对大豆灌溉制度进行选择,可保证大豆具有较高的产量和水分利用效率,可作为关中地区大豆灌溉制度的参考依据。     

涌泉根灌对山地梨枣产量形成及水分利用的影响

【目的】探讨不同灌水定额下涌泉根灌对山地梨枣树生理指标、产量和水分利用效率的影响,为山地梨枣的生产管理提供参考。【方法】以8年生梨枣树为对象,采用涌泉根灌方式,设33,132,264 m³/hm² 3个灌水定额处理,同时在相同灌水定额下,以滴灌、管灌为对照,比较各灌水定额下不同灌水方式对梨枣产量形成及水分利用的影响。【结果】与滴灌和管灌相比,涌泉根灌能够维持甚至促进枣吊的生长,同时可以维持或者减少枣树的新梢生长量和落果率。随着灌水定额的增大,新梢生长量、枣吊和梨枣落果率总体上呈增加趋势,但因灌水方式不同而存在差异。在供试3个灌水定额条件下,枣树的产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均表现为涌泉根灌和滴灌较管灌显著提高。不论采用何种灌水方式,随灌水定额的增加,枣树的产量和水分利用效率增大到一定程度后均不再持续增加,但灌溉水利用效率均随灌水定额的增大而减小。【结论】涌泉根灌是一种值得推广的高效节水灌溉技术。     

基于双区间规划的武威市民勤县3种作物灌溉水量优化模型研究

针对农业水资源优化配置中降雨量的不确定性问题,在传统区间规划的基础上,引入双区间规划理论进行描述,以农民种植净效益最大为目标函数,建立地表水和地下水联合灌溉的作物灌溉水量优化模型。实例应用于武威市民勤县红崖山灌区,对灌区农业水资源优化配置进行研究,模型计算结果表明:利用双区间规划对作物进行灌溉水量的优化,春小麦、春玉米、籽瓜的灌溉定额分别为:[[179.81,191.81],[353.89,365.89]]、[[119.46,141.46],[270.57,292.57]]、[[180.04,213.04],[267.49,290.49]],相比于现状,节水量分别为3%、27%、4%。利用双区间规划不仅能够更好的解决灌区多作物灌溉水量优化问题,而且能够给决策者提供更大的决策空间。     

免冬春灌不同灌水定额条件下棉花膜下滴灌对土壤盐分变化规律的影响

以田间实测数据为基础,研究免冬春灌棉田膜下滴灌土壤盐分变化规律。通过对284 mm、339 mm、369 mm和399 mm4个灌溉定额下棉田土壤盐分变化进行分析得到：免冬春灌使棉田土壤盐分主要积累在0～30cm之间;随着灌溉定额的增加,滴头下土壤盐分淡化区深度逐渐增加,积盐区深度下移;各处理土壤盐分积累深度分别为20cm、30cm、60cm和70 cm,滴头下竖向随灌溉定额的增加淋洗效果越明显;滴头、行间、膜间土壤盐分含量依次增加;在棉花生育期内284 mm灌溉定额土壤处于积盐状态,339 mm、369 mm和399 mm灌溉定额土壤处于脱盐状态;结合洗盐深度和棉花根系主要活动范围,初步确定一年免冬春灌棉花灌溉定额为369 mm以上。该结果可为干旱区棉田少、免冬春灌棉花膜下滴灌水盐调控技术提供参考。     

SIMETAW模型在辽西北地区的验证与应用

 【目的】验证美国加州大学开发的作物蒸散量－SIMETAW（simulation of evapotranspiration of applied water）模型在中国辽西北地区应用的有效性。【方法】利用辽西北地区的作物、土壤和气候数据运行模型,将当地主要作物蒸散量的模型模拟值与田间实测值进行对比分析;同时,在模型验证的基础上模拟分析当地主要作物生育期内蒸散量和所需灌水量的多年平均情况。【结果】主要作物生育时期内模型模拟的蒸散强度曲线和实测曲线变化趋势基本一致,蒸散总量模拟值和实测值比较接近,相对误差均在10％之内。利用模型模拟当地玉米、大豆和谷子生育期内蒸散量多年平均值分别为514.15、449.64和389.12 mm,所需灌水量分别为208.4、220.93和116.17 mm。【结论】SIMETAW模型在辽西北地区对玉米、大豆和谷子蒸散量的模拟比较准确,模型有效,可以进一步应用该模型开展作物的水分管理研究和指导灌溉。     

玛纳斯河流域农业水资源优化配置研究

为控制农业用水量,根据玛纳斯河流域农业用水、供水结构,分析玛河流域农业灌溉用水定额和作物种植模式,从水土资源的角度出发,对作物种植面积进行优化,即在灌溉定额已定的前提下,求解各作物最优的种植面积,并利用多目标模糊优化模型对玛河灌区的作物种植面积进行了优化配置,旨在为国内同类地区用水总量调控和定额灌溉提供科学依据。     

A dynamic knowledge model for water management in maize

Farmland irrigation management and model establishment are always core and difficult contents in crop simulation. This research was focused on exerting the establishment theory of knowledge model, and applying the systematic analysis method and mathematic modeling technology to knowledge expression system of maize water management. Based on soil water balance, a dynamic knowledge model with systematic and wide-application characteristics for maize water management was developed, after periodically quantifying the relationship of irrigation ration between cultivars’ characteristics and environmental factors. Cases were studied on the knowledge model with the data sets of normal year in different eco-sites and those of different rain years in the same eco-sites. The results showed that there was no difference in water saving in normal years under different eco-sites, irrigation schedule changes with eco-sites greatly; but a more obvious difference in different rain years of the same eco-sites existing, with 8.6% and 31.9% of water saving in both more rainfall and normal rainfall years, respectively. Additionally, irrigation in the seedling stage did not change with year types, but it did in Knurling and filling stages. This can be concluded that the irrigation regime designed by the model is well coherent to the actual planting system, which indicated that the model had good decision-making and applicability __________ Translated from Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(6): 165–169 [译自: 农业工程学报]     

南疆滴灌棉田休闲期土壤入渗特性研究

【目的】南疆塔里木盆地是生态环境极其脆弱的极端干旱内陆河流域,是中国主要优质棉生产基地,覆膜及滴灌等节水灌溉技术的发展缓解了棉花生育期水资源短缺矛盾,但冬春灌定额较高。探索膜下滴灌棉田不同地表覆盖模式和冬灌定额对春季休闲期土壤入渗特性的影响,为合理确定春灌定额和提高灌水效率提供依据。【方法】利用双环定水头土壤入渗仪进行土壤入渗试验,设计灌溉方式为冬灌定额200 mm和免冬灌两种;地表覆盖方式分为裸地（冬灌前拔掉棉秆、揭去残膜）、留秆（冬灌时棉秆不拔除,棉秆及残膜留在地里）和玉米秸秆覆盖（冬灌后在留秆棉田覆盖长度5-10 cm、厚度5 cm的玉米秸秆）3种,合计6个处理。比较各处理土壤入渗特性、模型模拟土壤入渗过程、分析土壤入渗影响因素。【结果】冬灌可降低土壤初始入渗速率、稳定入渗率和累计入渗量,冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖初始入渗率比免冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖减少22.51%、21.49%和12.94%;稳定入渗率分别减少75.86%、27.27%和42.86%;累计入渗量分别减少61.98%、22.18%和29.31%,（免）冬灌秸秆覆盖初始入渗率比裸地和留秆分别减少14.74%、15.20%和4.20%、5.96%;（免）冬灌稳定入渗速率和累计入渗量为裸地＞秸秆覆盖＞留杆处理,稳定入渗率（免）冬灌裸地分别是秸秆覆盖和留秆的2.96、4.39倍和1.25、1.46倍,累计入渗量免冬灌裸地最大,为免冬灌秸秆覆盖的2.13倍、免冬灌留秆的2.39倍、冬灌裸地2.63倍、冬灌秸秆覆盖3.01倍和冬灌留秆3.07倍。免冬灌裸地入渗速率衰减速度最慢,冬灌裸地入渗速率衰减速度最快。通过对决定系数和均方根误差的分析,通用经验模型和 Kostiakov模型能较好模拟各处理土壤入渗过程,Horton模型次之,Philip模型拟合较差。相关分析表明,土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量与土壤初始含水量和土壤干容重成负相关关系,而与土壤温度和土壤总孔隙度成正相关关系。土壤浅层初始含水量较深层初始含水量对土壤入渗参数影响明显。初始入渗率与0-10 cm土壤初始含水量、土壤温度、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系,稳定入渗率和累计入渗量与0-10 cm土壤初始含水量、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系。【结论】南疆滴灌棉田冬季休闲期通过地表覆盖和灌水可降低春季土壤入渗性能,有利于减少春季灌水定额,提高灌水效率。     

基于SWAP模型的耕地-盐荒地-沙丘-海子水盐动态分析

为探讨盐荒地、沙丘和海子对耕地排盐的作用和机理,于2013-2016年在内蒙古河套灌区张连生研究区展开试验,利用土壤水分、盐分以及地下水盐分、埋深变化的观测数据,经SWAP模型率定和验证,对试验区水盐动态变化进行模拟和分析。结果表明,SWAP模型能够较好地反映试验区各地土壤水盐的垂直动态变化规律。模型验证结果显示,土壤水分的均方根误差均小于0.03 cm³·cm^-3,土壤盐分均方根误差均小于0.12 g·kg^-1,且二者平均相对误差均小于16%。地下水动态分析表明试验区地下水走向基本为从西北流向东南。研究表明,耕地含水量受灌水影响较大,水分逐渐向深层渗漏并侧向补给盐荒地和沙丘。沙丘表层含水量低,而深层水分可侧向补给耕地、盐荒地。耕地盐分在灌溉期向盐荒地和沙丘运移,最终汇集到海子,盐荒地在作物的生育期积累盐分,而盐分在秋浇期流失。耕地和盐荒地的地下水在灌溉期侧向补给沙丘和海子,非灌溉期由沙丘的地下水侧向补给耕地、盐荒地及海子。