田块和小区尺度下节水灌溉稻田腾发量差异分析

为了揭示节水灌溉稻田腾发量在不同尺度间的差异,基于田间实测数据,对比分析了节水灌溉田块尺度与小区尺度间稻田腾发量的差异性。结果表明,节水灌溉水稻整个生育期不同尺度腾发量间存在显著差异,田块尺度的总腾发量比小区尺度小18.7%。各生育期稻田腾发量尺度间差异显著(P0.05),不同时段(旬、候)稻田腾发量尺度间差异极显著(P0.01)。节水灌溉条件下稻田下垫面状况、大气湍流状况、灌溉补水过程、土壤水分状况以及气象因子是造成不同尺度稻田腾发量差异的主要原因。气象因子中空气相对湿度和气温造成了尺度间腾发量差异的变化。稻田腾发量尺度差异的揭示可为稻田腾发量在尺度间的转换提供依据。     

鄂北地区水稻适宜节水模式与节水潜力

研究作物需水规律、探寻适宜节水模式对缓解农业用水短缺十分重要。该文基于长渠灌溉试验站2009-2013年的水稻灌溉试验数据,分析了浅灌、中蓄、湿润3种传统灌溉模式下水稻的需水规律;运用率定后的ORYZA_V3模型模拟了30 a(1981-2010年)不同灌溉模式、不同灌溉下限以及不同灌水定额等多种情景下的水稻生长,对比分析了水稻各生育阶段腾发量、耗水量、灌溉定额、灌水次数、产量以及水分生产率在不同情景下的差异;通过模拟典型年不同受旱情景下的水稻生长,对比分析了各生育阶段不同受旱程度对水稻腾发量和产量的影响。结果表明:与浅灌模式相比,湿润模式下水稻年均产量增加2.7%、灌溉用水量减少4.2%;中蓄模式下水稻产量减少2.3%、灌溉用水量减少1.1%;湿润模式优于浅灌、中蓄模式。分蘖期的灌溉下限低于90%能减少水稻腾发量47%以上,其他阶段的灌溉下限低于70%时能减少水稻腾发量10%以上;拔节孕穗期和抽穗开花期受旱对产量的影响最大;综合考虑节水、降低田间管理难度、确保粮食产量等因素,提出了鄂北地区的适宜灌溉模式:蓄水深度为60 mm,返青期保持薄水层,黄熟期水层自然落干,拔节孕穗期、乳熟期可中度受旱(灌溉下限为饱和含水率的70%~80%),分蘖、抽穗开花期可轻度受旱(灌溉下限不能低于饱和含水率的80%);灌水定额为30~40 mm。该适宜灌溉模式可为鄂北地区至少可节水1.68亿m~3,具有巨大的节水潜力。研究结果对指导鄂北地区水稻灌溉用水和明晰节水重点具有重要意义。     

VP—EXPERT专家系统开发工具在节水灌溉土壤水分调控中的应用

本文介绍了利用VP—EXPERT专家系统开发工具进行节水灌溉土壤水分调控专家系统的研制。概述了土壤水分调控装置及其调控原理,讨论了专家系统的构成及应用特点。     

灌溉排水耦合调控稻田水分转化关系

该文利用装配有地下水位自动控制系统的蒸渗仪,分析节水灌溉与旱地控制排水技术耦合调控对于稻田水分转化关系的影响。结果表明,灌排耦合调控在小幅减少水稻产量的同时,显著减少了稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量,最终显著增加了水稻水分生产效率。与常规灌排稻田相比,灌排耦合调控稻田水稻产量减少1.9%,灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量分别显著减少41.7%、49.9%及24.9%,水分生产效率增加30.5%。随着控灌稻田排水控制限的提高,稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量减少,水稻产量保持稳定,使得水稻水分生产效率进一步增加。提高控灌稻田的排水控制限,减缓了稻田土壤水分的衰退速度,并增加稻田地下水位低于排水控制限的比例,稻田灌溉次数与发生地下排水的时段均减少,使得控灌稻田灌溉水量与地下排水量下降,两者综合作用下控灌稻田水稻蒸发蒸腾量减少。在采用控制灌溉模式的基础上,适当提高稻田排水控制限,可以较好地实现水稻生产中水分的高效利用,研究结果可为优化稻田水管理模式提供依据。     

不同控制灌溉方式下稻田土壤盐分动态变化研究

对不同控制灌溉方式下稻田土壤盐分在水稻各生育期的动态变化规律进行了深入分析，并结合各生育期水稻冠层叶面积指数和稻田腾发量对土壤盐分动态成因进行了探讨。研究结果表明：控制灌溉或控制灌溉+淋洗条件下，各水稻生育期土壤含盐量均有不同程度降低，表现为随着淋洗水量的增加土壤含盐量逐渐降低的规律性，试验条件下不同处理间的差异不太显著；试验各灌溉方式并未引起土壤盐分显著积聚，并且具有重要的节水增产效益，其中水稻控制灌溉(即处理1)从节水增产角度而言是稻田较佳的灌溉管理方式。本项研究内容及其成果对于指导水稻灌溉管理实际具有重要的理论指导意义。     

地下滴灌夏玉米的初步试验研究

通过观测地下滴灌夏玉米全生育期不同生长阶段的土壤水分、根系的生长发育状况及其生物量、产量等，研究分析了地下滴灌不同的土壤水分处理条件下的土壤水分运移与分布规律，以及其对夏玉米的根系、产量和生物量的影响关系，建立了根系吸水模型，并研究其节水机理。阶段试验结果表明：地下滴灌可以高效地控制灌溉用水量，对作物的根系、产量及生物量产生直接影响；有可能通过土壤水分调控来影响作物能量的协调、平衡关系，达到最优根冠比，合理提高水的利用率和利用效率。     

基于非充分灌溉理论的水稻田间水利用效率的计算方法

传统的田间水利用效率计算方法是以充分灌溉理论为基础的,据此计算的有效灌溉水量还包含有无效耗水,不能反映田间节水灌溉情况下的水分转化利用情况,存在着明显缺陷。针对这一缺陷,该文基于作物水分生产函数对作物腾发量的有效性进行了分析,进而提出了基于非充分灌溉理论的田间水利用效率的计算方法。采用该方法对水稻常规淹灌及薄露灌溉的田间水利用效率进行了分析,水稻常规淹灌的田间水利用效率为0.768,薄露灌溉为0.915,其结果也更能反映田间水分转化利用的实际情况。     

基于灰色关联度与BP神经网络模型的日参考作物腾发量预测

参考作物腾发量是制定灌溉用水计划、水量分配计划最基本、最重要的内容之一,其精确预测可以提高灌溉预报的精度。采用灰色系统理论中的关联分析方法,对影响作物腾发量的各个气象因素进行关联度分析,挑选出影响作物腾发量的主要气象因子,并以这些主要气象因子为输入向量,以参考作物腾发量为输出向量,建立作物腾发量与主要气象因子之间的BP神经网络预测模型。通过实例证明,该方法简单可行,预测精度比较高,能够满足实际生产需要。     

基于GIS的山西省参考作物腾发量研究

该文运用FAO 1998年出版的灌溉与排水分册第56册中对参考作物腾发量的新定义和计算公式(彭曼-蒙蒂斯公式)，应用能代表山西省全部气候带的11个气象站9年(1991年至1999年)的逐日气象观测资料，通过Visual Basic 6.0编制程序实现计算功能，利用SQL Server 2000数据库服务器存储数据，同时利用GIS软件Arcmap9.0对山西省参考作物腾发量进行时间和空间上的分析。提出了用平均法(即用逐日参考作物腾发量值经过平均计算得到当月参考作物腾发量)计算逐月参考作物腾发量来代替用彭曼-蒙蒂斯公式计算的逐月参考作物腾发量，并可绘制出相应的日或月的参考作物腾发量等值线图。     

水稻优化灌溉田间耗水量研究

根据连续五年（１９８９－１９９３）的试验观测资料，对水稻的需水规律与产量进行定量分析，以优化灌溉模式进行土壤水分调节，与合理施肥相结合，得出一套因土、因苗、因时制宜，浅、湿、干灵活调节，促、控、养结合的优化灌溉技术，提高了水的利用率。     

造墒与播后镇压对小麦冬前耗水和生长发育的影响

为明确造墒和播后镇压对小麦冬前耗水和群体与个体特征及产量的影响,为确定播后镇压技术和提高小麦水分利用效率提供依据,分别于2013—2014年和2014—2015年小麦生长季在河北省衡水市选用当地小麦品种‘衡4399’,分9月15日(I9.15)、9月20日(I9.20)、9月25日(I9.25)和9月30日(I9.30)4期造墒,以不造墒为对照(CK),每期处理又设每延米0 kg(G0)、95 kg(G95)和120 kg(G120)3个水平镇压的冬小麦田间试验。冬前对土壤水分和小麦幼苗生长情况进行动态监测,翌年成熟期考察产量性状并测产。结果表明,播种时土壤水分含量高,冬前阶段农田蒸散量也高。同一造墒不同镇压处理比较,I9.30处理以G95田间蒸散量最低,其他处理均以G120蒸散量最低,处理间差异显著。对苗情的影响,同一造墒不同镇压比较,苗期单株生物量、叶面积、群体总茎数以G120与G95处理较高,以G0处理较低,处理间显著水平不同;同一镇压不同造墒处理间比较,不造墒的CK总茎数显著减少,产量显著较低,且年际变化不稳定。造墒与镇压对穗数影响较大,其中造墒处理穗数显著高于CK,镇压处理对穗数的影响表现一致:G120G95G0。以上处理对产量与对穗数的影响一致:造墒处理间产量差异水平不同,但以CK最低;镇压处理间产量差异不显著,但以G0最低。造墒和镇压对产量的交互作用不显著。综上可见,墒情适宜是小麦播后镇压的基础,镇压又是提墒壮苗的保障。河北地区小麦造墒水提前到9月20—25日,播种后采用95 kg×m~(-1)镇压器便于田间操作且镇压效果较好。     

华北平原小麦－玉米两熟制节水潜力与灌溉对策

利用详细校正的农业系统模型可以综合土壤、气候及作物等因素综合评价节水灌溉制度,为农田水分优化调控提供理论和技术支持。该文利用根系水质模型（RZWQM-CERES）模拟分析了华北平原2个代表性站点（禹城和栾城）小麦-玉米两熟制下作物产量、农田蒸散和灌溉需水量多年的变化特征（1961－1999）,结果表明栾城站小麦季农田最大蒸散量与灌溉需水量多年平均分别为632和496 mm,明显高于禹城站,而玉米季最大蒸散量相近,分别为395和384 mm。2个站点灌溉需水量都集中在小麦季（3－5月）,但在栾城站播种期（6、10月）灌溉需水量较高。由于2站点气候和土壤条件的差异,作物产量对水分胁迫的响应特征明显不同,在获得相似目标产量时,禹城站灌溉需水量低于栾城站。以作物水分胁迫指数为基础的节水灌溉制度模拟评价表明2个站点冬小麦水分敏感期为孕穗期,但播前灌溉的产量效应差异明显。综合以上结果初步建立了2个站点高效用水和环境友好型的节水灌溉策略。     

基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。     

节水灌溉稻田土壤呼吸变化及其影响因素分析

为了揭示节水灌溉稻田土壤呼吸变化特征及其影响因素,基于蒸渗仪试验结果,分析了不同灌溉模式对稻田土壤呼吸速率日变化的影响,阐明了土壤呼吸速率对节水灌溉干湿交替过程的响应;同时,分析了节水灌溉稻田土壤呼吸速率的影响因子。结果表明,在处理间土壤水分状况差异较小的生育阶段,节水灌溉和常规灌溉稻田土壤呼吸速率日变化规律基本一致;在处理间水分差异较大的生育阶段,控灌稻田土壤呼吸日变化幅度较大,且速率和变化幅度均要大于常灌稻田土壤。控灌稻田全生育期土壤呼吸速率日变化均值为常灌稻田的1.47倍。控灌稻田土壤一般在复水和脱水的临界点上会出现土壤呼吸速率峰值。控灌稻田土壤呼吸速率受土温和土壤水分影响较大。稻田土壤呼吸速率与5 cm土温有较好的指数相关性,控灌稻田土壤达到了显著水平(P0.05)。土壤体积含水率在35%~55%之间时,土壤体积含水率43%为控灌稻田土壤呼吸的一个临界值,当土壤体积含水率低于临界值时,土壤呼吸速率随着土壤含水率的升高而逐渐增大(P0.05),当土壤体积含水率超过临界值时,土壤呼吸速率随着土壤含水率的增大而降低(P0.05)。研究结果为更加全面地评价节水灌溉的生态环境效应,同时为准确评估稻田生态系统碳源/汇特征提供依据。     

不同膜下滴灌模式对土壤水分及棉花产量的影响

采用负压计法和烘干法,监测不同的灌溉定额、灌溉频率下膜下滴灌棉田在水平和垂直方向的水分含量,并调查棉花生长状况。结果表明,当灌溉水质为淡水且滴孔流量为1.6L·h^-1时,过量灌溉（450mm）和适量灌溉（375mm）膜内0～60cm土层的含水量适宜,过量灌溉的含水量最高,少量灌溉（300mm）使土层在蕾期以后处于轻度干旱状态;低频（10d）和适频（7d）灌溉膜内0～60cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频（3d）灌溉使土层在花铃期处于轻度干旱状态;灌溉定额和灌溉频率对棉花产量均有显著影响,过量和高频灌溉的棉花产量分别为区组内最高。     

喷灌条件下冬小麦田棵间蒸发的试验研究

利用微型蒸渗仪研究了喷灌条件下冬小麦生长期间的土壤棵间蒸发过程，分析了3个不同灌溉量下的棵间蒸发占蒸散的比例及其随叶面积指数和表层土壤含水量的变化关系、灌溉后土壤蒸发的变化过程。通过对试验过程和实测数据的分析，总结了在喷灌条件下土壤棵间蒸发的规律，为制定喷灌的灌溉制度提供理论依据。