非充分灌溉研究进展及展望

我国非充分灌溉研究工作始于80年代初。最早和灌溉关键水当属非充分灌溉问题。Jensen模型在国内应用使非充分灌溉研究从定性阶段提高到定量阶段。鉴于Jensen模型中敏感指数在空间的不稳定性，当前应抓紧该模型在各地的研究，确定每一地区的各种作物的敏感指数值。尽快恢复全国灌溉试验网，组织全国的联合试验，争取在3－5年内完全确定水－作物模型的有关参数，为全国的非充分灌溉工作开展咨询指导。     

非充分灌溉研究进展及展望

我国非充分灌溉研究工作始于 80年代初。最早和灌溉关键水当属非充分灌溉问题。Jensen模型在国内应用使非充分灌溉研究从定性阶段提高到定量阶段。鉴于 Jensen模型中敏感指数在空间的不稳定性 ,当前应抓紧该模型在各地的研究 ,确定每一地区的各种作物的敏感指数值。尽快恢复全国灌溉试验网 ,组织全国的联合试验 ,争取在 3～ 5年内完全确定水 -作物模型的有关参数 ,为全国的非充分灌溉工作开展咨询指导     

《非充分灌溉原理》评介

近些年来，我国在开展节水灌溉方面已取得很大成就，尤其是在旱作物和水稻的非充分灌溉方面有突破性进展，已引起国际上的密切关注。但在节水灌溉的理论方面尚缺乏全面、系统的研究。陈亚新、康绍忠教授合编的《非充分灌溉原理》于1995年9月由水利电力出版社出版。该书全面系统地总结了国内外有关非充分灌溉的理论和实践，介绍了最新的科学研究进展。全书共分非充分灌溉的科学基础、土壤——植物——大气连续体中的水分传输、缺水对作物的影响与水分亏缺的评价指标、作物—一水模型、非充分灌溉最优水管理、非充分灌溉试验研究等六章，共25…     

河西绿洲灌区主要作物需水量及作物系数试验研究

利用Penman-Monteith公式计算了甘肃张掖绿洲主要作物各生育期参考作物蒸散量,利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,并计算比较了充分灌溉和非充分灌溉条件下不同生育期作物需水特征,确定了非充分灌溉条件下主要作物的作物系数。结果表明,非充分灌溉条件下,主要作物各生育期需水规律和充分灌溉具有一致变化趋势。非充分灌溉条件下,小麦、玉米、马铃薯全生育期作物系数平均值分别为0.81、0.7和0.73。在全生育期当中,随生育期的延续,主要作物叶面蒸腾比例逐渐增大,棵间蒸发逐渐减少。     

河套灌区灌溉制度研究

根据河套灌区的气象、土壤、灌水等资料,利用ISAREG模型模拟了4种主要作物充分灌溉和非充分灌溉2种灌溉制度方案。根据模型的优化模拟结果分析,在作物产量比率仅略有下降的情况下,作物实施非充分灌溉将减少灌水次数和灌溉定额(平均下降45 mm),建议灌区把作物实施非充分灌溉作为一种节水措施之一。     

大田作物非充分灌溉实施效果分析评价

将现有非充分灌溉技术研究成果应用于大田作物中,从作物耗水量、单产、产量要素、水分生产率、节水量与总效益等方面进行了综合评价。结果表明,与充分灌溉相比,非充分灌溉(Ⅰ)节水增效显著,非充分灌溉(Ⅱ)总产量或总效益下降较大,实际应用中应把握好非充分灌溉度的问题。     

干旱区高粱节水灌溉制度研究

根据非充分灌溉原理，结合内蒙古西部地区水资源现状，选用有代表性的几种作物-水模型，对干旱区高粱进行了非充分灌溉试验，通过敏感度指数的分析，选择了适合当地应用条件的Jensen模型并制定了节水灌溉制度，旨在为干旱区农业生产提供节水依据。     

基于多年降雨资料的作物灌溉制度多目标优化

在非充分灌溉制度条件下,基于农田水量平衡模拟模型和作物产量计算模型并考虑随机降雨的影响,以灌溉日期和灌溉水量为决策变量,将多年作物相对产量均值最大、多年作物相对产量方差最小以及作物全生育期的总灌溉水量最小作为优化目标,建立了能够同时对灌溉日期和灌溉水量进行优化的多目标优化模型.以玉米的非充分灌溉制度优化为例用上述模型及算法进行了计算分析,并与典型年法得到的优化结果进行了对比,结果表明:基于多年降雨资料的优化灌溉制度具有较强的适应性和鲁棒性,可以避免由于灌溉日期安排不合理而导致的减产或绝收问题.     

作物水分生产函数Jensen模型中有关参数在年际间确定方法

将作物全生育期水分生产函数模型和分阶段水分生产函数模型结合起来应用，提出了作物水分生产函数Jensen模型中有关参数在年际间确定方法，并采用豫东开封惠北灌溉试验站资料进行了实例计算，结果表明，该计算方法误差小，可在非充分灌溉研究中运用。     

基于改进NSGA-Ⅱ的作物灌水量与灌溉日期同步优化

在非充分灌溉条件下,基于农田水量平衡模拟模型和作物产量计算模型,以灌水日期和灌溉水量为决策变量,将作物相对产量最大和作物全生育期的总灌溉水量最小作为优化目标,建立了能够同时对灌水日期和灌溉水量进行优化的多目标优化模型.在模型求解方面,设计了适合于此类优化问题的染色体结构,在精英保留非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的基础...     

分根区交替灌溉下水分亏缺对夏玉米生长和水分利用效率的影响

为探讨玉米节水灌溉方式的理论依据,通过桶栽试验研究了分根区交替灌溉(APRI)方式下,不同生育期水分亏缺对夏玉米生长、干物质累积质量、籽粒产量、总耗水量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:常规灌溉(CI)方式下,苗期和全生育期水分亏缺的株高、叶面积和总耗水量均显著低于充分灌溉,但苗期水分亏缺可以提高WUE.相同的灌水方式和亏缺时期,中度亏缺的根干物质质量、地上和总干物质质量以及籽粒产量均显著高于重度亏缺;相同的灌水方式和灌水水平,苗期水分亏缺的株高、叶面积、根干物质质量、地上和总干物质质量以及总耗水量均显著的低于灌浆期,但籽粒产量和WUE均显著高于灌浆期;相同的灌水水平和亏缺时期,APRI的根干物质质量和总耗水量均显著低于CI的,但APRI的籽粒产量和水分利用效率均显著高于CI的.本研究结果表明,APRI在苗期进行中度亏缺有利于营养生长的调控,并达到节水高产,提高WUE的目的.     

不同生育阶段水分亏缺对河套蜜瓜产量和品质的影响分析

开展蜜瓜起垄覆膜栽培条件下的田间沟灌试验,设置8个处理,充分灌溉作为参照处理,水分亏缺设置于蜜瓜的四叶期和开花期,亏缺程度为轻度、中度和重度,研究不同生育期水分亏缺和亏缺程度对蜜瓜产量和果实品质的影响。结果表明:蜜瓜产量与灌水量之间呈较显著相关关系,不同生育期水分亏缺处理条件下,蜜瓜生长发育早期水分亏缺不利于蜜瓜后期的生长,后期灌水的补偿效应不明显,蜜瓜开花期轻度水分亏缺更有利蜜瓜产量和果实品质的提高。     

夏玉米不同生育期亏缺-复水对蒸发蒸腾和产量的影响

【目的】探究不同时间尺度下夏玉米蒸发蒸腾量的变化规律。【方法】试验在夏玉米3个生育阶段(出苗—拔节期、拔节—抽雄期、抽雄—灌浆期)分别设置3个灌水水平(充分灌溉:100%ET_a;中度水分亏缺:80%ET_a;重度水分亏缺:60%ET_a),其中ET_a为蒸渗仪实测的充分灌溉条件下的蒸发蒸腾量,采用正交试验设计,共9个处理(CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7处理和T8处理),其中CK为充分灌溉处理,其余处理为不同程度的亏缺灌溉处理,研究了不同生育期亏缺-复水对夏玉米不同时间尺度蒸发蒸腾量、产量和水分利用效率的影响。【结果】与CK相比,不同亏缺灌溉处理下夏玉米蒸发蒸散量均有所减少。T3处理复水后蒸发蒸腾量基本可以恢复至正常水平,而T5、T6处理和T7处理复水后均未恢复至正常水平。抽雄—灌浆期土壤含水率应保持在75%田间持水率以上,土壤含水率低于50%田间持水率时,夏玉米将停止生长。不同亏缺灌溉处理的产量相较于CK减少5.85%~32.25%,其中T3处理比CK减少5.85%,且T3处理水分利用效率最高(2.81 kg/m3),比CK增加了4.07%。【结论】在苗期实施中度水分亏缺,拔节—抽雄期充分灌溉,可以提高夏玉米的水分利用效率,同时不造成产量的显著减少。     

水分胁迫对夏玉米耗水规律及生长发育的影响

依据田间灌溉试验资料,研究了不同供水条件下夏玉米的耗水规律及对其生长发育和水分利用效率的影响.结果表明:轻度、中度、重度亏水处理的夏玉米,全生育期耗水量分别比对照减少了11.9%、15.4%、24.4%;对照日耗水量在拔节-抽雄期最大,而亏水处理在抽雄-灌浆期最大.当苗期和拔节期土壤相对含水率大于55%时,对夏玉米的生长发育及干物质的形成影响不大,且复水后产生了明显的补偿效应,最终在增产或减产幅度不大的情况下提高了水分利用效率.而当土壤相对含水率小于50%时,对其生长发育和干物质的形成造成不良影响,复水后补偿效应也不明显,产量和水分利用效率都有所下降.     

调亏灌溉对大棚滴灌甜瓜生长发育的影响

在大棚滴灌条件下对厚皮甜瓜伊丽莎白不同生育期进行不同程度的亏缺灌溉,研究调亏灌溉对其植株生长、产量、品质及水分利用效率的影响.以土壤相对含水量为标准,在营养生长期和生殖生长期分别设置不同的土壤水分灌溉下限处理,分别是T1(75%~75%),T2(75%~55%),T3(65%~65%),T4(55%~75%),T5(55%~55%)5个试验处理.结果表明:在营养生长期,随着水分亏缺程度的加大,株高、茎粗、叶面积均呈减小趋势.在果实发育阶段,营养生长期及生殖生长期的水分亏缺对果实的生长、产量都有影响,均随亏缺程度的加大而降低,产量以处理T1和T2的最高,T5的最低,T3的大于T4的,各处理间差异具有统计学意义.水分利用效率为处理T2的最高,T1和T4的较低,T2与T4相比,在灌水基本相同的条件下,产量增加了26.2%,水分利用效率提高了27.7%.品质方面,水分亏缺提高了TSS含量;在营养生长期充分灌溉、生殖生长期亏水灌溉可以提高可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C的含量;而营养生长期亏水灌溉、生殖生长期充分灌溉有利于可滴定酸的合成.经综合分析,认为处理T2的灌溉下限设置可以作为武汉地区大棚滴灌条件下的甜瓜灌溉制度.     

非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感性分析

分析了非充分灌溉中作物各生育阶段最优耗水量及产量对Jensen模型的敏感性。基于灌溉制度优化模型,构建了非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感度计算公式,并以北京永乐店试验站1998～1999年度冬小麦的水分生产函数为例,进行了非充分灌溉制度对Jensen模型的敏感性分析。结果表明:1Jensen模型参数λi的波动对最优灌溉制度以及产量的计算结果影响较小;2与返青—拔节、灌浆—成熟阶段相比,拔节—孕穗、孕穗—灌浆阶段的最优耗水量计算结果受参数λi波动的影响比较小;3与返青—拔节、灌浆—成熟阶段相比,拔节—孕穗、孕穗—灌浆阶段的Jensen模型参数λi波动对各阶段最优耗水量及产量的计算结果影响较小。     

调亏灌溉对日光温室青茄品质和耗水规律的影响

在日光温室滴灌条件下采用小区试验方法,研究了不同生育期不同程度调亏灌溉对青茄耗水规律、产量、品质和水分利用效率的影响。结果表明,温室青茄耗水高峰出现在成熟采摘期,该阶段耗水模系数在49.96%～64.11%之间;苗期的耗水量最小,其阶段耗水模系数在8.64%～16.68%之间。苗期和成熟采摘期适度调亏灌溉(灌水定额为适宜供水的80%)可提高青茄产量和水分利用效率,开花坐果期水分过度亏缺(灌水定额为适宜供水的60%)对青茄品质有所改善,但显著降低青茄产量和灌溉水利用效率。综合考虑产量和品质,拟定日光温室青茄滴灌条件下适宜的灌溉制度为,灌水周期10d,苗期和成熟采摘期适度亏水,灌水定额分别为12mm和20mm;开花坐果期宜充分灌溉,灌水定额为25mm。     

不同滴灌灌溉制度对绿洲棉田土壤水热分布及产量的影响

【目的】探究不同滴灌灌溉制度对绿洲棉田土壤水热分布状况及对产量的影响。【方法】于2017年在策勒地区开展田间试验,设置了2种灌水模式:基于计算机模型的预报灌溉与基于土壤墒情的灌溉,每种灌水模式设置2种灌溉梯度:充分灌溉(100%)和非充分灌溉(75%的充分灌溉)。【结果】预报灌溉的土壤含水率和贮水量在花蕾与花铃期显著高于墒情灌溉;不同灌溉制度各剖面的土壤温度变化趋势一致,整个生育期的表层土壤平均温度表现为墒情亏缺最高,预报充分最低。作物产量在一定范围内随灌溉量的增加而增加,预报充分的产量较预报亏缺,墒情充分,墒情亏缺分别提高13.7%、12.1%、47.6%。水分利用效率表现为预报亏缺最高,且产量与预报充分的产量无显著差异。【结论】在策勒绿洲地区,预报亏缺灌溉可达到节水增产的目的。     

低压滴灌不同生育期水分亏缺对柑橘叶片生理特性和产量的影响

【目的】寻找适宜的低压滴灌节水模式。【方法】以8 a生"不知火"柑橘为试材,2017—2018年在柑橘抽梢开花期(Ⅰ)、幼果期(Ⅱ)、果实膨大期(Ⅲ)和果实成熟期(Ⅳ)各设置4个亏水处理,即轻度亏水(LD)、中度亏水(MD1)、偏重度亏水(MD2)和重度亏水(SD)处理,并设置1个对照(CK,充分灌水)。探究了低压滴灌不同生育期水分亏缺对柑橘叶片生理特性的影响。【结果】Ⅰ期MD1和LD处理对H_2O_2量、GSH量和PRO量并没有显著影响,但可以显著提高NR活性和产量,分别较CK提高20.9%和21.7%以及5.1%和3.1%;在Ⅱ期进行MD1和LD处理对灌水后的H_2O_2量和GSH量以及PRO量、NR活性和产量都没有显著影响,但可以显著提高作物水分利用效率;在Ⅲ期进行水分亏缺会导致H_2O_2量和GSH量以及PRO量上升,以及NR活性和产量的下降;在Ⅳ期进行LD处理的H_2O_2、GSH、PRO、NR活性和产量均与CK处理无显著差异,但可以提高水分利用效率。【结论】Ⅰ期中度亏水处理(Ⅰ-MD1),Ⅱ期轻度亏水处理(Ⅱ-LD),Ⅲ期充分灌溉,Ⅳ期轻度亏水处理(Ⅳ-LD)在维持柑橘叶片生理活性的同时,可以获得最高产量和较高的水分利用效率,是适合低压滴灌柑橘的灌溉方式。     

调亏灌溉和氮处理对小桐子生长及水分利用的影响

为了研究阶段水分亏缺(亏水+不亏水W_LW_H、不亏水+亏水W_HW_L、亏水+亏水W_LW_L、不亏水+不亏水W_HW_H)和不同施氮量(N_Z:0,N_L:0.2 g/kg,N_H:0.4 g/kg)对小桐子生长、生理指标和灌溉水利用效率的影响,通过盆栽试验,发现W_LW_H的生长和灌溉水利用效率均显著高于W_HW_L;作物的灌溉水利用效率随施氮量的增大而呈现先增大后减小的趋势,在N_L水平下达到最大值;与高水高氮的处理N_HW_HW_H相比,中水低氮处理N_LW_LW_H节约灌溉水27%,节约氮肥使用量50%,小桐子株高减少31%、总干物质量减少35%,灌溉水利用效率减少13%,但茎粗增加13%,根冠比增加20%.可见小桐子在第一阶段处理(40~90 d)幼树期对水分的需求量较小,适度的亏缺灌溉可提高灌溉水利用效率;小桐子在第二阶段处理(90~140 d)处于旺长期,对水分的需求量较大,增大灌水量可大幅度促进小桐子生长及其干物质量的积累.全生育期实施亏缺灌溉,可提高小桐子自身适应外界环境能力,抗干旱胁迫能力也逐渐增强,但W_LW_L水平下的小桐子生长缓慢.经综合分析,认为处理N_LW_LW_H可作为干旱地区条件下的小桐子灌溉和施氮制度.