基于随机降水的冬小麦灌溉制度制定

为了确定合理的冬小麦灌溉制度,该文在分析广利灌区30 a降水分布规律的基础上,应用蒙特卡罗方法对其进行模拟出长系列（500 a）的旬降水,结合试验所得到的冬小麦耗水的基本参数,制定出了每个模拟年份冬小麦最优灌溉制度,并对灌水规律进行统计分析,得到不同灌溉定额条件下,各生育期灌水定额的的概率分布以及不同灌水定额的高产概率。结果表明：以30 mm为灌水定额的变化步长情况下,灌溉定额为60 mm时,越冬和拔节期各应该灌30 mm,高产概率为1%;灌溉定额为120 mm时,越冬和返青期灌30 mm,拔节期灌60 mm,高产概率为12%;灌溉定额为 180 mm时,越冬和灌浆期灌30 mm,返青和拔节期灌60 mm,高产概率为62.8%;灌溉定额为240 mm时,拔节期和抽穗期灌60 mm,其他生育期灌30 mm,高产概率为98.8%。该文丰富了灌溉制度的研究方法,为冬小麦的科学灌水提供了有力的技术支持。     

水分调控对干旱山地苹果树生长发育和结实的影响

人为灌溉补水是改善干旱山地果园水分供应状况的有效措施。为给山地果树精准灌溉提供科学依据,以陕北米脂山地6年生红富士苹果树为研究对象,以苹果树物候期为时段,以土壤田间持水量为标准进行了水分调控试验,研究分析了水分调控对干旱山地苹果树生长及果实生长发育的影响。结果表明,陕北山地苹果树萌芽期(3月下旬-4月中旬)、开花期(4月下旬-5月初)、新稍生长和幼果发育期(5月初-7月上旬)及果实膨大期(7月中旬-10月上旬)适宜的土壤含水量分别为田间持水量的50%~60%、50%~60%、50%~60%和70%~80%。在一般水文年,陕北山地苹果树萌芽期适宜的灌溉量为56.50mm,开花期为22.20mm,新稍生长和幼果发育期为92.63mm,其中5月初-6月上旬宜灌水75.16mm,6月中旬-7月上旬宜灌水17.47mm,果实膨大期降雨量可满足苹果树的需水量,不需灌溉。     

不同补灌水量对膜下滴灌马铃薯产量及水分利用的影响研究

以宁夏中部干旱带扬黄工程供水延伸区的膜下滴灌马铃薯为研究对象,依据2014-2015年灌溉试验数据分析了不同补充灌溉水量对马铃薯根区土壤水分、叶片光合生理、产量及水分利用效率的影响并提出适用于当地的补充灌溉模式。主要结论有:膜下滴灌马铃薯生长主要利用0～60 cm土层土壤水分,6月中下旬和7月下旬-8月上旬为需水关键期;叶片光合速率(Pn)及蒸腾速率(Tr)均呈双峰抛物线型变化,峰值出现在12∶00和16∶00,14∶00有极小值;补灌可提高马铃薯产量和水分生产效率,最大增幅分别为53.11%和12.88%;综合分析提出研究区马铃薯膜下滴灌补充灌溉定额1 050 m~3/hm~2,灌水次数3次,即芽条生长期(5月中旬),块茎形成期(6月下旬)和块茎增长期(7月下旬)各1次。     

干旱区滴灌蕃茄灌溉需水量分析

针对种植较多的蕃茄滴灌适宜需水量问题,基于蕃茄滴灌作物生产灌区情况,根据灌区现场实际调研、灌溉用水、气象等资料,分析灌溉水量平衡方法。结果表明,滴灌蕃茄全生育期平均需水量为533 mm,与灌区实际灌溉定额(540 mm)的供需关系相适应;滴灌蕃茄平均灌水定额为38 mm,优化分析灌水定额为47 mm,实际应用灌水定额明显偏低;滴灌蕃茄平均灌溉定额为540mm,优化分析灌溉定额为519 mm,实际应用灌溉定额略高于优化分析数值。     

南湾灌区灌溉用水与降雨量关系分析

通过分析南湾灌区灌溉用水资料,推求出灌溉定额与降雨频率的关系式,绘制不同降雨情况下不同灌溉面积的灌水量图及逐旬分配比例,可供灌区制定用水计划及水库调度运用参考。     

泾惠渠灌区秸秆还田条件下夏玉米节水灌溉制度试验

泾惠渠灌区主要粮食作物已经实现了秸秆还田,但秸秆还田条件下作物的节水灌溉制度却还是空白。在泾惠渠试验站通过2年的大田和小区试验相结合,通过分析不同灌水处理下对夏玉米植株生理指标、水分利用效率和产量的影响,确定了不同降雨年型秸秆还田条件下夏玉米适宜的灌溉制度。研究结果表明:在一定灌溉定额内,灌水期不同对夏玉米农艺性状和产量影响显著,压茬灌和拔节灌有利于生长发育,拔节灌和抽雄灌是影响产量的重要灌水时期。秸秆还田方式可以显著提高产量和水分利用效率,并促进作物农艺性状生长。2013年降雨年型条件下最优的灌溉制度是压茬灌+拔节灌+抽雄灌3水组合,灌溉定额3 000m3/hm2;2014年的降雨年型条件下,适宜的灌溉制度是拔节灌+抽雄灌2水组合,灌溉定额1 800m3/hm2。研究成果为泾惠渠灌区合理配置水量和推广秸秆还田条件下夏玉米节水灌溉制度具有一定的指导意义。     

泾惠渠灌区冬小麦合理灌溉制度研究

确定合理的冬小麦灌溉制度,可以达到增产节水的效果。在泾惠渠灌区进行了3 a的大田冬小麦灌溉制度试验,试验设置8个灌水处理,每个处理重复2次。基于试验数据分析不同生育期灌水处理,对冬小麦的产量及水分利用效率的影响,确定了不同降雨年型冬小麦的适宜灌溉制度。研究结果表明:在一定灌溉定额内,灌水期及灌水量对冬小麦的产量影响显著,生育前期出现旱象的情况下,冬灌是冬小麦丰产的基本保证;拔节期和抽穗期间,土壤水分对冬小麦生长影响较大,是其生长发育需水关键期。2013-2014年降雨年型(75%枯水年),最优灌溉制度为压茬灌+冬灌+返青灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额2 700 m~3/hm~2;2014-2015年与2015-2016年降雨年型相似,属50%中水年,最优灌溉制度为冬灌+拔节灌+抽穗灌浆灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额3 412.5 m~3/hm~2。研究成果为泾惠渠灌区农田合理灌溉,农业节水增产提供一定指导依据。     

不同灌水梯度下新疆杨耗水过程与灌溉制度初步研究

在大田条件下对新疆杨设置了6个不同的灌水梯度,分别观测不同灌水处理下杨树的耗水过程和各生长指标的变化。研究结果表明：新疆杨的耗水量随着灌水量的增加而增加,各灌溉处理按照从小到大总耗水量分别为568.28、661.14、790.72、928.57、1 036.63、1 202.71 mm;杨树地径、新枝长等生长指标总体上表现为随着灌溉水量的增加呈逐渐增大的趋势,760 mm灌溉水平增长明显,与920 mm灌溉量相比差异并不大。结合玛纳斯河流域水资源现状以及农业生产用水状况,初步给出4 a生新疆杨的灌溉制度：灌溉定额7 600 m3/hm2,灌水时间5-9月每月灌水一次,6、7、8月再加灌一次,生育期内（5-9月）共灌水8次,每次灌水定额950 m3/hm2。     

考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化

为充分利用有效降雨挖掘农业节水潜力,以湖北漳河灌区为例,提出一种考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化方法,根据长系列历史气象数据对传统淹灌模式进行分阶段优化,改变各生育阶段控制水层深度,寻找最大利用降雨兼顾减少灌水次数的最优水层深度组合并分析节水原因及效果.结果显示,优化后适宜水层下限比优化前低10 mm,降雨后最大蓄水深度比优化前深10 mm,而优化后适宜水层上限分蘖前期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期优化后适宜水层上限分别为50,50,40,25 mm.与传统淹灌模式相比,优化后平均降雨利用率提高3.78%,其中分蘖前期增幅最大,为6.41%,灌水次数减少4.60次,其中乳熟期减少最多,为2.44次,灌溉定额减少25.50 mm,节水率为5.14%,其中拔节孕穗期节水率最高,为7.23%.     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素分析

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

东北寒区水稻需水对地下水埋深的响应及灌溉模拟

【目的】揭示不同降水年型下东北寒区水稻需水对地下水埋深变动与灌溉的响应规律,进一步优化寒区水稻灌溉制度。【方法】以黑龙江庆安和平灌区灌溉试验站多年水稻灌溉试验及2017年地下水动态观测数据为依据,分析不同灌水模式下水稻耗水及地下水变化动态,验证AquaCrop模型在东北寒区水稻生长模拟中的适用性,并用于模拟分析25%、50%、75%降水年型下水稻需水与不同地下水埋深的相互关系及灌水量的响应规律,提出适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及其生育期净灌水量。【结果】①水稻生育期内,地下水埋深先浅后深,其中,分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期耗水量大,灌溉和降雨较多,地下水埋深较浅;②构建了3种降水年型下ET与GD、I的多元回归方程,综合考虑了水稻需水量与地下水埋深、生育期灌水量之间的相关关系,可用于稻田高效耗用水管理和地下水资源持续利用;③为实现东北寒区水稻高产和地下水埋深基本稳定的双重目标,地下水埋深应控制在2.0～2.5 m之间,水稻生育期净灌水量为:枯水年不宜低于现状灌水量,即300 mm;丰水年和平水年净灌水量可适当减少至现状灌水量的0.8倍,即240 mm。【结论】提出了适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及生育期净灌水量,为促进我国东北地区节水增粮,保护湿地生态环境,提高农业用水效率提供了理论依据。     

Influence of season to season variability in weather on irrigation scheduling of wheat: A simulation study

Summary There is an increasing demand from farmers for irrigation scheduling advice. Where rainfall and evapotranspiration vary little from year to year, advice on a fixed irrigation schedule based on mean climatic data can be given. However where significant year to year variability in weather occurs a more flexible approach using actual weather data to predict the current level of soil water and mean climatic data to forecast the future rate of depletion and hence irrigation date may be needed. A technique for deciding the most appropriate scheduling approach was tested by using a simple model of crop growth combined with a soil water balance model to simulate year to year variability in scheduling advice. This technique was applied to irrigated wheat using a set of climatic data from 1968 to 1978 for Griffith in the Murrumbidgee Irrigation Area of New South Wales, Australia. A typical sowing date in early June was used and simulated irrigations were scheduled at an allowable soil water depletion (ASWD) of 62 mm for maximum yield and 93 mm for 80% of maximum. The analysis predicted that weather variability between years would cause the number of irrigations to vary from 2 to 7 for ASWD=62 mm and 1 to 4 for ASWD=93 mm. The interval between irrigations varied from 12 to 30 days, for ASWD=62 mm and from 16 to 28 days, for ASWD=93 mm. The first irrigation occurred between 76 and 131 days from sowing for ASWD=62 mm and from 100 to 140 days from sowing for ASWD=93 mm. The date of the last irrigation was similarly variable. This high degree of variability in the times and frequency of irrigations indicated that in south-eastern Australia accurate irrigation scheduling advice can only be given by using a flexible model using both actual and mean climatic data. A fixed schedule based on mean climatic data would lead to an inefficient use of water caused by the mistiming of irrigations.     

喷灌条件下不同茬次紫花苜蓿的耗水规律与灌溉制度

紫花苜蓿每年刈割多次,其不同茬次间的耗水规律与灌溉制度存在较大差异.在鄂尔多斯市鄂托克前旗牧区节水灌溉示范区进行紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌溉试验,利用水量平衡原理计算得出喷灌条件下不同茬次紫花苜蓿耗水量,研究分析不同茬次紫花苜蓿耗水规律、产量、水分生产率和灌溉制度.结果表明:研究区第一、二和三茬紫花苜蓿耗水量总体呈现递增趋势,而不同茬次紫花苜蓿耗水强度呈现低-高-低变化规律;不同茬次紫花苜蓿产量差异明显,其中第二茬紫花苜蓿产量最高,第一茬产量次之,第三茬产量最低,对应不同茬次紫花苜蓿水分生产率也呈现相同的变化规律;一般年份紫花苜蓿喷灌条件下推荐灌溉制度为全生育期灌水7次,灌溉定额270~315 mm,其中第一茬灌水3次,灌溉定额120~135 mm,第二茬灌水2次,灌溉定额75~90 mm,第三茬灌水2次,灌溉定额75~90 mm.该研究成果对于多茬牧草灌溉决策和牧区节水灌溉工程设计具有一定意义.     

Application of a simulation based optimization model for winter wheat irrigation scheduling in North China

Irrigation needs to be scheduled properly for winter wheat, the main food crop in North China where the water resources are limited. We optimized the irrigation timing of crops under limited water supply by integrating a soil water balance model, dated water production function with cumulative function of water sensitivity index, and a nonlinear search method. The optimization produced the optimal irrigation date series with the predetermined irrigation quota for each application, which aims to obtain higher crop yield with limited irrigation water and be convenient for irrigation management. This simulation–optimization model was used to investigate the irrigation scheduling of winter wheat in Xiaohe irrigation Area in North China. Results show that optimal irrigation date series, corresponding relative yield and relative evapotranspiration are all closely related to the irrigation quota and initial soil water conditions. For rich and medium initial soil water conditions in medium precipitation year, it takes four times of irrigation (60 mm each time) after greening in order to obtain higher crop yield. But it increases to five times for poor initial condition. With limited irrigation water, irrigation should generally be applied in the preferential sequence of early May or late April (in the jointing stage), then mid and late May (in the heading stage), and finally March (in the greening stage). Irrigation should be applied earlier with lower initial soil water storage. Higher irrigation quota increases the crop yield but tends to decrease the marginal value, especially when irrigation quota exceeds 180 mm. The study also indicates that the optimized relative yield is generally higher than that obtained in field experiment. Based on the optimization, we proposed to use the quadratic polynomial function to describe the frontier water production function, which shows the mathematical relationship between optimized relative yield and relative evapotranspiration.     

夏玉米产量与水分关系及其高效用水灌溉制度

依据灌溉试验资料,研究了水分胁迫对夏玉米生长发育和产量形成的影响,建立了产量与水分关系的数学模型,分析给出了大田夏玉米的高效用水灌溉定额,并用动态规划技术优化得出了夏玉米的最优灌水时间和每次的灌水定额。结果表明,各生育时段的水分胁迫对夏玉米的生育和产量均会造成不利影响,其中尤以抽雄～吐丝期前后４０天左右缺水对产量影响最大,其次为拔节期缺水;在１９９７年夏玉米生育期降雨量只有１３７ｍｍ的条件下,得出其最优灌溉定额为１９６６．０８ｍ３／ｈｍ２,３次灌水时间分别为７月４日、７月２８日和８月１６日。     

基于CERES-Maize模型的新疆滴灌玉米灌溉制度优化

【目的】研究新疆膜下滴灌玉米的灌溉制度和需水规律,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】基于2020年4个不同灌水水平下的玉米生长发育及产量数据,对DSSAT-CERES-Maize模型进行参数率定和验证,评价模型在新疆地区的适用性;利用1979―2017年气象数据,对典型年型分别设置14种灌溉方案,探究新疆膜下滴灌玉米的最优灌溉制度。【结果】利用玉米的叶面积指数、干物质量、产量的观测值对CERES-Maize模型进行参数率定和验证。叶面积指数、干物质量、产量等的模拟值和实测值都表现出了较好的一致性,模拟效果较好。通过模拟分析可得,不同年型玉米关键需水期对缺水的敏感程度大小为:抽雄期>拔节期>灌浆期。综合考虑产量和水分利用效率,枯水年、平水年、丰水年玉米抽雄期灌溉量分别为180、180、120 mm,灌浆期均灌溉120 mm,其余各生育期灌溉量都为60mm时最优。优化后灌溉制度对应的产量分别在枯水年、平水年、丰水年占对应最高产量的99.53%、97.51%、98.45%。【结论】CERES-Maize模型总体上可以应用于新疆地区滴灌玉米的研究,利用模型优化后的灌溉制度能够为新疆滴灌玉米的种植提供一定的参考依据。     

Irrigation scheduling of cotton in a climate with uncertain rainfall

Summary An investigation was made of the irrigation requirements of cotton grown in a sub-humid environment with significant but highly variable rainfall. In the first year of the study, no additional yield benefits accrued to subsequent irrigations following a pre-emergent irrigation due to above average rainfall (550 mm) throughout the growing season. In the second year a similar rainfall amount (502 mm) fell but significant yield increases to irrigation resulted due to the uneven distribution of the rainfall. The main effect was associated with later rains which influenced the number of bolls set. The maximum amount of water extracted by cotton from a deep grey cracking clay was 178 mm. It was found that 70% of this amount could be depleted before irrigation without loss of yield. Crop evapotranspiration varied from 607 mm with no irrigation after emergence to 775 mm following three irrigations. Irrigation was associated with significant losses from rainfall runoff. Too frequent irrigation creates a risk that soil will be too wet to permit utilisation of natural rainfall. Therefore, the use of soil water information to maximise the interval between irrigation is proposed as a necessary basis for efficient irrigation management.     

水分处理对冬小麦生育期耗水分配及产量影响

【目的】探索冬小麦产量及水分利用效率对灌溉水在生育期运筹的响应过程。【方法】通过人工控水试验开展了6个生长季(2012—2018年)的测坑冬小麦灌溉试验,试验设置不同灌溉水时间和不同次灌水定额,3个处理分别为拔节90 mm(I90)、拔节45 mm+抽穗45 mm(I45*2)、拔节30 mm+抽穗30 mm+灌浆30 mm(I30*3),总灌溉额均为90 mm,重点研究了灌溉水在生育期分配对冬小麦产量和水分利用效率(WUE)的影响。【结果】6个生长季的试验数据统计分析表明,I90、I45*2和I30*3处理的平均产量分别为6 878.3、7 249.1和7 568.6 kg/hm^2;与I90处理相比,I45*2和I30*3处理的产量分别提高了4.4%和10.0%;在灌溉定额一定条件下,不同灌溉处理对生育期总耗水没有显著影响,但I45*2处理比I90处理生殖生长阶段的耗水增加了23.7%,且生育期水分利用效率提高了14.8%。【结论】有限供水条件下,小定额多次灌溉可以有效改善生育后期麦田水分状况,有利于光合产物向籽粒的转化,进一步提高冬小麦千粒质量和收获指数,最终提高了冬小麦经济产量和水分利用效率。