作物节水灌溉需水规律研究

基于节水灌溉条件下作物需水量试验资料,分析了控制灌溉和覆膜旱作节水灌溉的水稻需水规律以及节水高效灌溉模式下冬小麦、夏玉米和棉花作物的需水规律。结果表明,节水灌溉模式通过对水稻、冬小麦、夏玉米和棉花等作物产生的生长调控作用与补偿生长效应,使植株蒸腾量和棵间蒸发量较大幅度减少,各阶段需水量、需水强度和需水模系数均发生显著变化,形成了节水灌溉模式的主要农作物新的需水规律。可为节水灌溉制度的制定、节水型灌区动态配水及灌溉预报等提供科学依据。     

河南省主粮作物需水量变化趋势与成因分析

河南省是我国粮食主产区,研究河南省主粮作物的灌溉需水变化规律可为水分高效管理和节水增粮提供实践参考。基于河南省18个气象站点1958—2013年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量及冬小麦和夏玉米各生育期需水量,利用时间序列分析法和Arc GIS普通克里金插值法研究需水量时空变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明:河南省近56 a来年均参考作物蒸发蒸腾量为807.0 mm/a,日均蒸发蒸腾量为2.2 mm/d,呈波动减少趋势,其中西北和东南地区参考作物蒸发蒸腾量最大,豫西地区的参考作物蒸发蒸腾量跨度较大。冬小麦和夏玉米的净灌溉需水量分别为350~525 mm和243~368 mm,灌溉需求指数随经度和纬度的增加而增大,冬小麦生长对灌溉的依赖程度高于夏玉米。影响河南省主粮作物需水量的气象因子主要为气温、水汽压、日照、最高气温和风速。     

基于CROPWAT的泾惠渠灌区玉米和棉花灌溉需水量时空分布研究

基于泾惠渠灌区30a的气象资料,采用CROPWAT模型分析了泾惠渠灌区作物蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,并运用SPSS软件,计算了灌区作物需水量与气象因子的相关系数。分析表明:玉米蒸发蒸腾量平均值为524.33mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬到8月下旬;棉花蒸发蒸腾量平均值为869.13mm,峰值出现时间与玉米一致;灌区玉米在抽雄-开花期灌溉需水量为130.12mm,籽粒形成-乳熟期灌溉需水量为359.32mm,9月下旬以后,灌溉需水量下降;棉花生育期需水量空间分布比较均匀,平均值为869 mm,整个灌区灌溉需水量平均值为453.6mm,棉花苗床期灌溉需水量开始增加,花铃期达到最大值,吐絮期灌溉需水量减小;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,与日照时数相关性较大。     

泾惠渠灌区冬小麦夏玉米连作需水量及灌水模式研究

为了寻求冬小麦-夏玉米连作下的节水高效灌溉制度,采用大田小区试验,在连作种植模式下,统筹分析了冬小麦和夏玉米的需水量及生育期内降雨量,并与当地传统灌溉制度进行了产量对比。结果表明,连作种植模式下,泾惠渠灌区冬小麦、夏玉米全生育期需水量分别为410 mm和400 mm。在年降雨量为490 mm时,连作种植1 a内的经济灌溉定额为305 mm,相比于传统灌溉能节水8.9%。连作条件下作物总产量为12 010 kg/hm~2,产量相对于传统单作种植增加了6.2%,达到了增产目的。在冬小麦抽穗期和夏玉米播种期减少灌水,可在保证产量的基础上有效提高水分利用效率,是更为优化的连作灌水模式。     

滇中水稻不同灌溉模式需水规律及水分生产率研究

以滇中嵩明和大理两地水稻为例,于2015年开展了嵩明水稻间歇灌溉与淹水灌溉、大理水稻淹水灌溉下的需水规律及水分生产率试验研究。结果表明,滇中有比较突出的春旱现象,水稻日均蒸发蒸腾量在分蘖期最大,分蘖期以后持续减少,这与内地蒸发蒸腾峰值出现在拔节孕穗或抽穗开花期存在差异。大理水稻作物系数比嵩明要大,主要是品种原因,两地气象因素影响也较大。温度、风速和相对湿度3种气象要素都对作物系数变化产生较大影响,温度是主导气象因素。与淹灌相比,嵩明水稻间歇灌溉节水23.4%。间歇灌溉的节水能力主要来自于提高降雨利用率,减少渗漏量,并在一定程度上降低蒸发蒸腾量。大理水稻亩产比嵩明高出较多,相应的水分生产率也比嵩明高。     

甘肃北部棉花灌溉保证率分析

甘肃地区水资源短缺,合理利用农业水资源对地区发展非常重要。根据甘肃瓜州1983-2012年30年的气象资料,计算出瓜州地区棉花作物的参考作物蒸发蒸腾量以及作物的实际蒸发蒸腾量,进而计算甘肃瓜州棉花作物多年灌溉需水量。通过调节灌水次数来调节灌溉供水量,以得出不同供水条件下的灌溉设计保证率,根据不同灌水次数对作物经济效益的影响,得到最大效益时的灌水量和灌溉设计保证率。分析结果表明,灌溉设计保证率在53%时经济效益最高,从而确定甘肃瓜州地区的最优灌水量为440mm,达到既保证效益又能做到节水灌溉的目的。     

贵州地区主要作物需水规律与作物系数的研究

为了明确西南地区主要作物的需水规律和作物系数,根据贵州省修文县中心试验站2012年水稻、冬小麦、玉米、油菜和烤烟的田间试验资料,依据田间水量平衡方程和FAO-56Penman-Monteith公式计算出贵州地区主要作物需水量以及参考作物需水量,并对主要作物在不同灌溉模式下的需水规律和作物系数进行了研究。试验结果得出,贵州地区的水稻、玉米、冬小麦、油菜和烤烟在充分灌水条件下全生育期的作物系数分别为1.47、0.97、1.39、1.06和0.97,且各种节水灌溉模式均具有一定的节水效果,各处理条件下的玉米、冬小麦和烤烟的需水规律较一致,抽雄期、拔节抽穗期和旺长期分别是玉米、冬小麦和烤烟的生长旺盛期,需水量分别达70.42~96.14、90.7~97.4和182.49~238.34mm,而水稻和油菜的需水规律受灌溉模式的不同有所影响。研究结果以期为贵州地区农业节水灌溉和灌区水资源配置提供一定的科学依据。     

气候变化对水稻灌溉需水量影响研究

以昭通市水稻为研究对象,结合昭通市气象站点1951-2015年逐日气象资料,基于稻田水量平衡和MK检验方法,分析了昭通市气候变化特征及不同灌溉模式下稻田耗水和灌溉需水量的变化规律。结果表明:昭通市年日照时数和降雨量随时间序列显著减少,而年积温显著增加;不同灌溉模式下水稻需水量ETc和渗漏量均随时间序列显著减小,但节水灌溉能够有效地降低稻田耗水量,节水灌溉稻田耗水量较常规灌溉减少21.5%;昭通市近60年,在稻田耗水量和降雨量同步减少影响下,稻田灌溉需水量随时间序列呈微弱增加趋势,但节水灌溉模式能够有效地降低稻田灌溉需水量增加雨水利用量,节水灌溉稻田较常规灌溉稻田灌溉需水量减少57%,降雨利用量提高11%。因此,大力发展节水灌溉能够有效地降低气候变化对水稻生产带来的不利影响,促进昭通等地低纬高原特色农业可持续发展。     

基于蒸腾估算的不同施肥量对夏玉米生长及产量的影响研究

利用作物蒸腾和土壤蒸发之间的定量分配占比确定最优施肥量,是指导合理灌溉、提高水肥利用效率的重要研究内容。该研究测定了夏玉米蒸腾量、土壤蒸发量、作物生长参数和产量,并用修正双作物系数法估算全生育期夏玉米蒸发蒸腾量,分析了雨养条件下,不同施肥量对夏玉米植株蒸腾(T_c)和土壤蒸发(E)及产量的影响。结果表明:夏玉米生长初期,施肥量对T_c的影响不明显,E对蒸散量(ET_c)的贡献大于T_c;生长中期,施肥量越大,T_c相对较大,0肥(N1)低肥(N2)中肥(N3)高肥(N4),T_c对夏玉米蒸散量ET_c的贡献大于E;生长后期,N2处理T_c最高,N4处理最低。不同施肥量下,T_c、E整体呈现下降趋势,T_c、E对ET_c相互影响。不同施肥量夏玉米产量N3N2N4N1,N3处理比N1处理产量高16.9%、N3处理比N4处理产量高9.6%。施肥量过多或太少,都会降低夏玉米产量。适当施肥可以提高T_c在ET_c中的所占比例(N3最高,T_c/ET_c=67.53%),降低E的消耗,从而使水分消耗向增加作物产量的方向分配。     

灌区尺度作物水分利用效率指标研究

在对灌区来水、作物产量和作物需水量尺度分析的基础上,研究了灌区尺度作物水分利用效率指标,结果表明,冬小麦、夏玉米、棉花不同的生育期对采用哪种水分利用效率指标有直接影响;灌溉、降雨、地下水补给等资料较全时,3种作物都采用WUEET;无降雨资料时,冬小麦可选用WUEi近似代替WUEET;正常年份,夏玉米的WUEP0就是WUEET,干旱年份且需夏灌时,夏玉米WUEET由有效降雨量与灌溉量共同产生;棉花不能用WUEi或WUEP0中的任何一种指标反映其真实的水分利用效率,而只能用WUEET确定。     

黄河下游水情变化特征与引黄灌溉的可持续发展

自 2 0世纪 70年代以来 ,黄河下游年径流量逐渐减少 ,年最大流量亦在减少 ,1 990～ 1 995年本区引黄水量达到 1 0 7.8亿 m3 ,实灌面积达到 2 2 2 .3万 hm2 。1 995～ 1 999年全区用水量为 1 3 0 .5亿 m3 ,其中 ,流域内占3 1 .7% ,流域外占 68.3 %。本区河南段以引黄渠系自流灌溉为主 ,井灌为辅 ;山东段则是渠系自流、河网调蓄提灌和机井提灌相结合的综合引黄模式。本区作物灌溉定额 ,小麦为 2 66～ 3 3 5 mm,玉米为 1 1 5～ 1 3 9mm,大豆为 1 75～ 2 0 3 mm,棉花为 1 96～ 2 49mm,水稻为 699～ 75 4mm。引黄灌溉的发展潜力为 1 1 5 .8亿 m3 ,冬春占3 3 .4% ,夏秋占 66.6%。通过发展工程节水 (将综合节水率提高 7.6% )、实施适水种植 (将小麦播种面积下调1 0 .1 % ) ,则可节水 1 4.8%。     

冬小麦喷灌节水高产优化技术研究

根据 1 997～ 2 0 0 0年在河北省丰润县冬小麦喷灌试验结果 ,提出了在喷灌条件下冬小麦需水量及需水规律和河北省主要冬小麦区的节水型灌溉制度 ,并提出了在喷灌条件下以肥激水的新概念 ,保证了冬小麦既节水又高产。这一成果在河北省一定面积上得到了推广应用 ,取得了明显的经济效益     

气候变化对区域农业灌溉用水影响分析

从气候变化对区域灌溉用水影响机理入手,利用区域经济发展、灌溉用水、种植结构等因素之间动态反馈关系,采用系统动力学建模方法,构建了气候变化背景下灌溉用水响应模型,分析了未来不同气候情景下宝鸡峡灌区灌溉用水的变化过程。结果表明,随着未来气温升高趋势的增加,灌溉用水亦呈明显升高趋势,不同情景稍有差异,但差别不大,而不同作物间差异较大。以B1情景为例,温度升高1℃,灌区内灌溉净需水量约增加12050×104m3,毛需水量约增加20080×104m3,灌区内小麦单位面积约增加需水量28m3/亩;玉米约增加8m3/亩,这可能与冬小麦和夏玉米生育期的变化有关,应进一步加强研究。     

覆膜旱作水稻需水规律试验研究

依据覆膜旱作水稻需水量试验资料 ,分析了节水高产技术条件下水稻各生育阶段和月旬的需水量、需水强度、模比系数及其变化规律。结果表明 :与浅湿晒灌溉 ( CK)相比 ,覆膜旱作水稻蒸发蒸腾量减少 1 95.9mm( 2 9.94 %) ,需水强度减少 1 .7mm/d,比现有水稻节水灌溉技术更节水。模比系数变化更符合水稻高产特点 ,水分利用更趋合理。成果为水稻覆膜旱作节水高产技术的推广提供了科学依据     

基于作物生长模型的冬小麦灌溉方案研究

利用作物生长模拟模型(PS123),以黄淮海平原曲周砂壤土种植的冬小麦为例,对2 280个不同淡水灌溉方案和2 055个微咸水灌溉方案进行了模拟研究,分析了不同灌溉方案对作物生产力、水分利用效率的影响。结果表明,曲周地区多年冬小麦平均生产潜力为11.27 t/hm2,冬小麦最高生产潜力的最小需水量为240 mm,与目前节水灌溉试验相吻合;通过灌溉方案模拟,提出了在冬小麦生育期淡水灌溉1到4次,获得高产的最佳灌溉方案;在灌溉4次的冬小麦生产体系中,建议冬前用淡水灌溉,返青后可以考虑1～2次微咸水灌。     

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.     

不同灌溉方式对水稻需水量和生长的影响

利用桶栽试验,研究了在不同灌溉方式及不同蒸发渗漏处理下的水稻需水量和对水稻生长的影响。结果表明:水稻以拔节孕穗期需水强度最高,无水层、干干湿湿和70%水分处理需水量分别比有水层处理减少42.5%、51.3%和57.6%;水稻叶面蒸腾量、棵间蒸发量与田间渗漏量占总耗水量的百分比分别为60.1%、16.4%和23.5%;干干湿湿处理水分利用率达到1.6 kg/m3,叶片光合速率最大,收获指数最高,从节水和增效的角度看,以干干湿湿灌溉最佳。     

低压管喷及其节水高产机理研究

通过在中国农科院商丘试区实施低压管喷 ,结合麦棉套种作物需水特点、农田小气候相互关系进行了农业高效用水研究与实践 ,揭示出低压管喷麦田较连续畦灌节水 4 5%～ 4 7%,棉田较连续沟灌节水 4 3 %,小麦和棉花水分生产效率达 1 .88～ 1 .95kg/ m3和 0 .3 2 kg/ m3较高水平的节水高产机理