贵州水稻有效降水量和需水量特征分析

为了分析贵州水稻生育期内有效降水量和需水量等水资源的变化特征,研究基于贵州80个气象站点1961—2015年的逐日气象资料,采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法,计算贵州水稻不同生育期内的有效降水量和需水量,并分析水稻不同生育阶段缺水量和灌溉需求指数的变化特征。结果表明:1961—2015年,贵州水稻全生育期有效降水量为324 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期是有效降水量最大的阶段,呈递增趋势,其他生育期有效降水量均为递减趋势;水稻全生育期需水量为737 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期、抽穗—灌浆期需水量呈递减趋势,其他生育期需水量呈递增趋势;水稻全生育期多年平均缺水量为413 mm,呈递增趋势,其中,移栽—抽穗期缺水量呈递减趋势,其他生育期呈递增趋势。全生育期作物水分盈亏指数为0.56,其中,抽穗—灌浆期对灌溉依赖程度最高。     

近35年吴桥县夏玉米水分亏缺变化趋势分析

为探讨自然降雨和有限灌溉条件下提高夏玉米的产量和水分利用效率。本研究利用1981—2015年吴桥气象数据和SIMETAW模型,分析黑龙港流域夏玉米全生育期及播种-出苗、出苗-拔节期、拔节-吐丝期和吐丝-成熟期4个生育阶段的有效降水量、需水量、降水耦合度和水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势,同时分析水分亏缺对夏玉米产量的影响。结果表明:1)近35年来夏玉米全生育期水分亏缺指数呈不显著下降趋势;降水耦合度呈不显著上升趋势;需水量呈显著上升趋势。生育期延长是夏玉米需水量上升的主导因素,30年来生育期延长20多天;2)夏玉米全生育期干旱程度主要为无旱和轻旱,概率分别为51.43%和45.71%,播种-苗期和吐丝-成熟期水分亏缺指数最高;3)一般年份,夏玉米需水量与降水耦合度高,降水基本能满足夏玉米生产;水分亏缺严重的年份,应在吐丝-成熟期补灌1次。     

鲁中地区夏玉米水分盈亏及灌溉需水量的时空变化特征

利用1980—2014年鲁中地区气象资料和夏玉米生育期资料,采用Penman-Monteith模型和单作物系数计算夏玉米各生育阶段需水量,利用美国农业土壤保持局推荐方法计算有效降水量、水分盈亏系数(CWSDI)和灌溉需水量,分不同生育期进行时空变化分析探讨。结果表明:近35年来,鲁中地区夏玉米全生育期和各生育期需水量均随时间变化呈减少趋势,拔节—抽雄期是需水量最大的阶段,随时间变化减少幅度最大,全生育期需水量主要空间变化规律一致,减少强度中心在中北部地区。全生育期和各生育期有效降水随时间变化呈增加趋势,2003年是突变增加的开始年份,全生育期增加强度中心在南部山区,拔节—抽雄期增加强度中心在中部平原。全生育期CWSDI随时间变化呈增加趋势,拔节—抽雄期增加幅度最大,自南向北递减。为满足夏玉米需水要求,全生育期平均灌溉需水量228 mm,拔节—抽雄期是灌溉需水量最大的阶段,随时间变化呈减少的趋势,减少强度中心在中部地区。研究结果可为鲁中地区夏玉米干旱监测评估、适时灌溉和提高水分利用效率提供数据支撑。     

基于CROPWAT模型水稻需水量及灌溉制度研究

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966～2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT模型计算水稻各生育期需水量、有效降雨和灌溉需水量,对不同典型年份水稻需水量和有效降雨作耦合度分析,制定水稻灌溉制度。结果表明,生育期内水稻需水量在气象因素共同作用下以13.68 mm·10年-1速率下降,变化范围为410.8～574.6 mm;该地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年水稻需水量分别为521.0、484.9、451.8、410.8 mm;水稻在拔节和抽穗期需水量较大,两个时期需水量在不同水文年下差异明显;不同水文年下6、7、8月主要需水时期,需水量与有效降雨耦合度均小于1;同一水文年下灌溉定额均为淹水灌溉>"浅、湿"灌溉>干湿交替灌溉>控制灌溉,淹水灌溉灌溉次数最多,干湿交替灌溉模式灌溉次数最少;不同水文年下与淹水灌溉灌溉定额相比水稻"浅、湿"灌溉、干湿交替灌溉和控制灌溉节水效果明显,分别可节水6.3%～13.4%、29.1%～39.4%、30.6%～42.6%。有效降雨量难以满足水稻需水要求,在水稻生育期内应根据不同典型年选择合适灌溉制度灌溉,并在拔节孕穗、抽穗开花两个高耗水时期加强灌溉。     

1961-2010年四川盆地冬小麦需水量时空变化

为了给四川麦区的农业用水提供指导, 采用四川盆地1961-2010年104个气象观测站的气象数据及1981-2010年17个农气站的冬小麦生育期数据, 利用参考作物蒸散量法以及作物系数法分析冬小麦各生育期内的需水量和水分盈亏情况.结果显示:50年间四川盆地冬小麦整个生育期的降水量有增有减, 但需水量和缺水量以下降趋势为主; 需水量在播种至开花期下降, 而在开花至成熟期有增有减; 缺水量在各个生育期内均呈下降趋势. 5个区域内的冬小麦整个生育期水分均不能得到满足, 尤以拔节至开花期最为严重.分析各区域代表站点冬小麦的水分状况, 盆地周边冬小麦的缺水最为严重.     

冀中南多样化种植模式的适水效应分析

为优化冀中南作物种植结构,本研究以河北省典型地下水漏斗区邢台市为例,基于作物需水SIMETAW模型系统量化1965—2018年冬小麦、春棉花、春玉米、夏谷子、夏大豆和春绿豆等10种主要农作物的生育期需水量与灌溉需水量,针对当地不同降水年型和水资源条件以及不同作物的生育期、生长发育特点和前后茬作物的农学特性等构建11种不同的种植模式,分析不同种植模式需水及降水耦合度等参数。结果表明:1)各作物年均生育期需水量表现为春棉花(515.2mm)冬小麦(466.6mm)春玉米(424.9mm)春油葵(420.0mm)春甘薯(362.1mm)春马铃薯(354.2mm)夏大豆(313.9mm)夏玉米(298.7mm)春绿豆(288.1mm)夏谷子(217.5mm)。2)各作物年均生育期灌溉需水量表现为冬播作物春播作物夏播作物。冬小麦年均生育期灌溉需水量最大,为329.2mm;夏谷子最低,为82.8mm。3)传统麦玉一年两熟制周年需水量最大(753.4～780.3mm),相比之下,多样化轮作模式的生育期需水量可显著降低15%～34%,生育期灌溉需水量明显降低9%～32%。春玉米-冬小麦-夏玉米、春玉米-冬小麦-夏谷子、春甘薯-冬小麦-夏玉米和春甘薯-冬小麦-夏谷子等两年三熟制在丰水年、平水年和枯水年下的生育期需水量、灌溉需水量和周年需水量均较低。春绿豆-夏谷子一年两熟模式的年均生育期需水量最低,为504.4mm,年均生育期灌溉需水量为286.8mm。因此,在保证粮食安全的前提下,为减缓河北省地下水位持续下降的趋势,发展适水种植模式是节水农业的重要途径之一。     

宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

1961-2020年中国玉米需水量及水分盈亏的时空变化格局

为明确不同区域玉米需水量的时空变化,根据联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的彭曼公式和作物系数法,利用1961-2020年558个典型气象站点的标准气象数据对我国不同区域玉米的生育期作物需水量进行计算,并结合玉米生育期内的降水量进一步分析不同区域玉米的水分盈亏时空变化.结果表明,全国玉米生育期内需水量在区域间呈现明显的...     

黄淮海农作区玉米需水量时空变化特征比较研究

鉴于作物需水量变化趋势对制定灌溉策略与区域水资源配置的重要作用,依据黄淮海农作区50个标准气象站点50年逐日气象数据资料,基于SIMETAW模型,分析了黄淮海各农作亚区夏玉米、春玉米生育期需水量、灌溉需要量的时空变化趋势,主要气象因予时间变化趋势以及需水量与气象因子的相关性。结果表明：1）该地区夏玉米、春玉米生育期需水量平均值分别为321．70和456．70mm且近50年均呈下降趋势,两者降水耦合度分别为0．78、0．72;2）与夏玉米生育期灌溉需要量相比,春玉米生育期灌溉需要量地区差异大且下降更显著,但两者在豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区均呈上升趋势;3）夏玉米,春玉米需水量下降受太阳辐射、温度、平均风速、平均相对湿度、降水的综合影响,其中最主要气候原因为太阳辐射、温度;平均风速、降水量与之呈显著负相关,其他各因素为显著正相关。     

信阳地区冬小麦生育期水分供需及干旱特征

旱涝灾害是影响信阳地区农业经济发展的重要因素,分析信阳地区近50 a冬小麦生育期水分供需及干旱特征,可为冬小麦生产合理布局、合理用水以及防灾减灾政策的制定提供理论参考。基于信阳地区1962—2011年9个气象站点日尺度数据,通过估算冬小麦全生育期和各生育阶段有效降水量和需水量,计算水分盈亏指数,分析水分供需时空变化特征,并利用不同时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)进行干旱特征研究。结果表明:冬小麦生育期需水量空间分布主要呈现西北部和东南部较高,而中部地区相对较低的特征,变化趋势以增加趋势为主;冬小麦生育期水分盈亏指数表明水分亏缺,西北部相对于中南部水分缺乏更为严重,变化趋势以减少趋势为主;冬小麦全生育期SPI值呈现不显著下降趋势,其变化幅度为0.125·10 a^-1,冬小麦冬前生长期、返青抽穗期和灌浆成熟期SPI值呈现不同程度的不显著减少趋势,而越冬期SPI值则呈现不显著的增加趋势;各生育阶段干旱发生状况存在差异,不同生育阶段轻旱发生频率和中旱发生频率亦存在差异,北部冬小麦生育期发生轻度以上干旱频率较高,西部和南部冬小麦生育期发生中度以上干旱频率较高。综上,信阳地区冬小麦生育期水分呈亏缺状态,各生育阶段的干旱状况存在差异。     

人工增雨过程的个例探究

2011年5月初辽宁的西、北部出现春旱,为改善辽西北土壤墒情以确保春耕,辽宁省人影办认真分析了各地的需水情况和增雨潜力,对辽西北进行飞机和火箭联合增雨作业。作业后特别是辽西地区的实际降水量明显大于预报量,对春播和增加土壤含水量起到了积极的作用,旱情得到缓解,可见这次增雨作业是成功有效的。     

播期对裸燕麦品种主要经济性状及产量的影响

以生育期不同的3个裸燕麦品种坝莜六号（早熟品种）、坝莜一号（中熟品种）和坝莜三号（晚熟品种）为试材,设播种期5月21日、5月28日、6月4日（CK）、6月11日和6月18日5个处理,研究不同播期对裸燕麦品种生育时期、主要经济性状及产量的影响。结果表明：适时早播（5月21日）能有效利用春墒,对不同生育期裸燕麦品种均提高出苗率,是1项行之有效的抗旱保苗技术;并能提高裸燕麦品种的主要经济性状,最终显著提高产量,特别是对中晚熟品种坝莜一号和坝莜三号效果显著。早中熟品种坝莜六号和坝莜一号的适宜播期为5月21~28日,其中坝莜六号适期晚播（5月28日）、坝莜一号适期早播（5月21日）对提高产量更为有利;晚熟品种坝莜三号的适宜播期为5月21日左右,播期推迟,产量下降极为明显。     

半干旱地区不同灌溉方式对玉米覆膜产量的影响

为了解决半干旱地区春季干旱问题,研究了不同灌溉方式对覆膜玉米的生长发育及产量的影响。试验采用大区对比,共4个处理,分别为坐滤水覆膜处理、坐滤水未覆膜处理、沟灌覆膜处理及沟灌未覆膜处理。结果表明:沟灌覆膜处理在土壤含水量、产量和水分利用率等方面均高于坐滤水覆膜处理。坐滤水覆膜处理的出苗时间早于沟灌覆膜处理,沟灌覆膜处理比坐滤水覆膜处理更加耐旱。因此,黑龙江省西部地区覆膜玉米种植应加大灌溉量,增加土壤含水量,提高苗期玉米抵御干旱的能力,遇到干旱应及时进行人工补灌,保证水分供给。     

甘肃省民勤地区甜高粱种植气象条件分析

经过比较分析,民勤地区的平均温度、积温、日照等气象条件适宜种植甜高粱。种植时间宜从每年5月上旬开始,出苗时间要推后到每年的晚霜冻出现。民勤地区早霜冻出现时间较晚,平均无霜期达到153 d,因此不会影响到甜高粱的成熟收割。民勤地处干旱荒漠地区,降水量远不能满足甜高粱生长需水要求,因此种植甜高粱必须采取覆膜种植和浇水灌溉等措施。     

海河平原春季限水灌溉下冬小麦农田水分动态及产量形成特征

海河平原冬小麦生产与水资源匮乏的矛盾十分突出，亟需建立限水灌溉制度，实现丰产与水分高效的协调统一。于2018—2020年冬小麦生长季，选取旱地组（石麦22、衡观35和冀麦418）和水地组（石农086、冀麦585和石新828）2种类型小麦品种，设置适期播种和晚播2个播期以及春季2次灌水、不灌水和春3、4、5、6叶龄1次灌水处理。研究不同处理土壤水分动态变化及冬小麦产量形成特征。结果表明： 春季限水灌溉下，0—60 cm土层为主要供水层，其含水量（SWC60）变化显著影响小麦产量形成；春4叶龄为冬小麦春季1次灌水的最佳灌溉时期，灌水前干旱程度较轻，灌水后直至乳熟末期SWC60才低于60%，干旱胁迫也相对较轻；春季限水灌溉下，冬小麦产量显著降低，旱地组品种产量降幅低于水地组品种。不同春季叶龄1次灌水处理总体表现为春4叶龄灌水产量降幅最小，平均减产约10%。春季1次灌水晚播处理的产量水平与对应的适期播种处理无显著差异。春4叶龄灌水处理产量和水分利用效率（WUE）显著高于其他春季1次灌水处理，其单位面积穗数、穗粒数和千粒重更为均衡协调，最终在实现7 502.9~8 050.0 kg·hm^?2产量水平的同时，WUE达17.5 ~20.1 kg·hm^?2·mm^?1，较春季2次灌水节水70.1 mm。上述研究结果为构建精量高效的小麦春季限水灌溉制度提供了依据。     

地下水水位对灌溉的响应——以北京南部灌区为例

北京地区的地下水为满足农业灌溉,保障粮食生产起到了至关重要的作用。但是随着开采的急剧增加,地下水位出现了连续下降的趋势。为掌握地下水水位对农业灌溉的响应,选取了主要受农业灌溉影响为主的一眼地下水监测井,通过对比地下水水位的日变化量与大气降水以及本地区冬小麦降水耦合度之间的关系,得出了地下水水位与冬小麦灌溉之间的关系。研究发现,冬小麦灌溉各个阶段,地下水水位相应下降,显示出两者之间存在密切关系。冬灌后至返青前,地下水得到了充分有效的补给,水位可以恢复到冬灌之前的水平;但是由于返青-拔节和灌浆期灌溉需水量较大而且降水量较少,地下水不能得到充分有效补给,静储量被消耗,地下水位持续下降。研究结果表明,如果在返青-拔节和灌浆期采用节水措施或者引用其他水源,减少地下水的开采量,可以达到采补平衡,实现地下水的持续利用。     

秋覆膜对旱地玉米土壤水分和产量的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、玉米生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了4种不同覆膜时期对旱地玉米生育期、土壤水分变化、水分利用效率、产量及经济效益的影响。结果表明,全膜双垄沟秋季覆膜优于顶凌覆膜、春覆膜和播前覆膜,即早覆膜优于晚覆膜。全膜双垄沟秋覆膜增加了降水利用率和水分利用效率,降水利用率为70.21%,产量为10039.34 kg/hm2,比播前覆膜增产24.81%,水分利用效率30.19 kg/(hm2?mm),比播前覆膜提高15.26%。全膜双垄沟秋覆膜可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,使玉米的经济性状明显改善,增产增收,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

辽宁省建昌地区春播期水热资源气候特征分析

采用气候倾向率、春旱指数等方法,分析了建昌春播期降水和气温的变化特征。结果表明,近50年（19602009年）建昌春播期热量资源在增加,平均气温趋势升高1.25℃;19902009年较19611980年平均气温升高1.00℃;气温稳定通过≥10℃初日变化稳定;终霜日期趋势提前4 d结束,变化幅度由31 d缩短至19 d,趋于稳定。降水量存在增加趋势,降水量变率过大对春播及苗期生长不利;春旱频率较大影响春季播种;重旱、偏旱年有30年,占60%;近20年（19902009年）重春旱频率较之前略有增加。适宜播种期在4月15-20日