漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料 ,从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明 ,漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的 8.5亿 m3减少到第三阶段的 3.94亿 m3 ,单位面积灌溉供水量从第一阶段的 5 94 6m3 /hm2减少到第三阶段的 30 91 m3 /hm2 ,灌溉水分生产率从第一阶段的 0 .6 5 kg/m3提高到第三阶段的 2 .37kg/m3。相应的在灌溉系统和田间尺度 ,单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高 ,使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明 ,节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率等占一半 ,农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料，从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明，漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的8.5亿m^3减少到第三阶段的3.94亿m^3，单位面积灌溉供水量从第一阶段的5946m^3/hm^2减少到第三阶段的3091m^3/hm^2，灌溉水分生产率从第一阶段的0.65kg/m^3提高到第三阶段的2.37kg/hm^3。相应的在灌溉系统和田间尺度，单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高，使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明，节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率占一半，农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

不同灌溉水分生产率指标的时空变异与相关关系

选择灌溉系统中的不同灌水量作为投入,建立毛灌溉水分生产率(Pg)、渠系灌溉水分生产率(Pc)及净灌溉水分生产率(Pn)指标;收集全国443个主要灌区1998年、2005年及2010年的数据资料,分析了中国灌溉水分生产的时空变化规律及指标间的相关关系。结果显示:3个指标的全国均值分别为1.361、2.532及2.989 kg/m3;各省区的3个指标均随时间呈增加态势,直辖市的增幅较大而长江流域粮食主产区较小;代表年各灌溉水分生产率指标在空间上均表现为明显的聚集现象,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,华南、西北及东北则密集了低值省区;Pg、Pc及Pn两两之间均呈现显著的线性相关关系,决定系数均大于0.90。3个指标中的任一指标均可代表省区灌溉水分生产率在全国的排序位置。     

基于SEBAL模型的小麦水分生产率研究

基于能量平衡原理,运用SEBAL模型和Landsat8影像反演估算了山西省晋中市的小麦水分生产率。首先根据Landsat8卫星影像,反演了晋中地区净辐射通量、土壤热通量和感热通量,使用能量平衡方程计算了水分蒸散;然后基于晋中小麦的产量统计数据,对晋中小麦的产量进行插值并栅格化;最后利用水分生产率公式计算了研究区小麦水分生产率。结果表明,研究区内的太谷、榆社、介休3站点反演的日蒸散量分别为2.93、3.82、3.17 mm/d,范围为0.41~7.22 mm/d,与根据Penman-Monteith公式计算的结果 (2.57、3.48、3.43 mm/d)大致相等,误差范围在10%左右;研究区小麦水分生产率均值为0.94 kg/m3,最高达到2.50 kg/m3,处于合理范围内,可以对晋中地区提高水分利用效率提供有效参考。     

引黄滴灌条件下水氮互作对玉米耗水特性及产量的影响

[目的]为鄂尔多斯杭锦旗黄河南岸灌区引黄滴灌玉米提出合理的水肥调控方案.[方法]采用田间试验,设3个引黄滴灌灌水定额(225、300 m3/hm2和375 m3/hm2),每种灌溉定额下均设2个施氮量(207、276 kg/hm2),研究了引黄滴灌条件下不同水肥处理对玉米耗水量、耗水强度、水分生产率和玉米产量的影响.[...     

晚播冬小麦限水灌溉对水分生产率的影响

在2006~2007年利用抗旱节水新品种与高产优质新品种,进行了大田限水灌溉和充分灌溉的对比试验。结果表明,适期晚播处理的冬小麦全生育期浇2~3次水,总耗水量平均3244.5 m3/hm2,产量平均7903.5kg/hm2,水分生产率高达2.432 kg/m3,比充分灌溉(耗水量4481.1 m3/hm2,实产6644.4 kg/hm2,水分生产率1.483 kg/m3)提高0.949 kg/m3,居国内外同类研究领先水平。     

石津灌区农业水资源利用效率的初步研究

采用灌溉水利用系数、灌溉效率和水分生产率3种指标,结合石津灌区2004~2005年冬小麦生育期内的耗水量和产量,从灌区管理与水资源利用的角度,评价了该灌区农业水资源的利用状况。同时运用地下水位观测资料分析计算了田间渗漏水量和垂向回归水量,定量分析了垂向回归水补给量对灌溉效率的影响。经计算,灌溉水利用系数为0.476、灌溉效率平均为0.667、灌溉水分生产率不同尺度分别为1.214、1.350、1.490、1.751 kg/m3。回归水的再利用使得灌溉效率值平均提高了18.8%。     

不同灌溉方式下冬小麦耗水规律及产量的试验研究

分析了传统平作畦灌和垄作沟灌对冬小麦耗水规律、产量和水分生产率的影响.结果表明,与传统平作相比,垄作冬小麦降雨利用率提高11.08％～13.19％;同一水分处理,垄作沟灌冬小麦日耗水量明显小于传统平作;2种灌溉方式下,拔节-抽穗期和返青-拔节期耗水量最多,约占全生育期耗水量的50％;日耗水量在抽穗-灌浆期达到峰值;随灌水次数和灌溉量增加,各处理下耗水量显著增加,产量和水分生产率先增加后减少;垄作种植模式节水40％,增产392～776 kg/hm2,水分生产率以灌3水处理下最大(2.08 kg/m3).     

苹果幼树生理特性和水分生产率对水肥的响应研究

为探明半干旱地区苹果幼树水肥精准管理模式,研究了苹果幼树生理特性和水分生产率对不同水肥的响应机制,试验设置4个灌水水平,其灌水上下限分别为田间持水率的75%~85%(W1)、65%~75%(W2)、55%~65%(W3)、45%~55%(W4)和3个施肥水平(N-P2O5-K2O),即高肥:0.6-0.6-0.2 g/kg干土(F1)、中肥:0.4-0.4-0.2 g/kg干土(F2)、低肥:0.2-0.2-0.2 g/kg干土(F3)。结果表明:苹果叶片相对含水率和饱和含水率以及叶绿素SPAD值均可以反映土壤水分的亏缺状况;叶片脯氨酸含量最高和最低分别为F1W4和F3W1处理(F1W4比F3W1增加440.8%),丙二醛含量最高和最低分别为F3W4和F1W1处理(F3W4比F1W1增加167%);叶片水分利用效率(WUE)最大值出现在F2W2处理,与F1W1相比,其净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs分别减小了18.8%、29.1%、23.2%,但WUE却增加了14.2%;水分生产率(CWP)最大值也基本上出现在F2W2处理,与F1W1相比,虽然其干物质质量减少了5.2%,但耗水量却减少了16.4%,CWP增加了13.4%;叶片水分利用效率在一定程度上能够反映其水分生产率,F2W2处理为节水、节肥的最佳水肥耦合模式。     

中国灌溉水粮食生产率及其时空变异

为了评价农业引水总量的生产效益,从全国459个主要灌区的实际灌溉水和粮食生产数据入手,计算、比较了1998,2005和2010年31个省区的灌溉水粮食生产率,利用空间自相关分析方法对1998—2010年中国灌溉水粮食生产率的时空变异规律进行探究.结果显示：各省区灌溉水粮食生产率呈增大趋势,代表年的中国均值为1.03 kg/m3,最大、最小值分别为河南的2.15kg/m3和海南的0.25 kg/m3,区域间差异较大;灌溉水粮食生产率在空间上存在显著的聚集现象,聚集程度随时间变化不明显,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南则密集了低值省区;江西、安徽及重庆灌溉水粮食生产率的变化幅度与其相邻省区不同步,造成了局部分异特征的变化.分析了中国灌溉水粮食生产率格局的形成及其随时间变化的原因.     

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。     

基于Meta分析的中国灌溉冬小麦产量及水分利用效率影响因素研究

【目的】目前针对灌溉冬小麦产量与水分利用效率影响因素的研究大多集中于某一特定区域,研究结果零散,针对上述问题,揭示宏观尺度下灌溉冬小麦产量和水分利用效率的影响因素。【方法】综合已发表的田间试验数据,采用Meta分析方法得出灌溉在不同地区的增产效应和水分效应,在异质性检验的基础上,通过Meta亚组分析探究灌溉定额、降雨量和平均气温等对冬小麦产量和水分利用效率的影响机制。【结果】与生育期不灌溉相比,灌溉使冬小麦总体增产39.34%,水分利用效率提高3.39%;增产率随灌溉定额的增加而增大,增幅最终趋于稳定,水分利用效率随灌溉定额的增加呈先增加后减少的趋势,当灌溉定额>240 mm时,冬小麦相对水分利用效率变化率显著降低11.29%;随着生育期平均温度上升,灌溉冬小麦增产效应显著提高,生育期均温>9℃时,冬小麦增产率高达45.81%;生育期降雨量对灌溉冬小麦产量影响显著,生育期降雨量处于干旱年份时灌溉增产效应最明显,增产率为72.48%。【结论】灌溉定额为60~120 mm更有利于提高冬小麦产量和水分利用效率。     

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。     

垄作小麦产量及水分生产效率的试验研究

为探讨豫西地区冬小麦节水栽培的生产措施,在大田试验条件下,研究了在3种灌水处理下,垄作冬小麦耗水量、干物质积累、产量和水分生产效率的对比情况。结果表明,在不同灌水次数的条件下,随着灌水次数的增加,垄作冬小麦耗水量和地上干物质积累量逐渐增加,产量和水分生产效率先升高后降低。在相同灌水次数下,垄作冬小麦耗水量低于平作,干物...     

不同灌水处理对冬小麦生长及水分利用效率的影响

1998～ 1 999年在山东省桓台县进行了冬小麦节水灌溉试验。通过对冬小麦生长动态观测表明 :减少灌水量可以促进冬小麦发育。起身拔节水对冬小麦株高有显著影响。叶面积指数、冠层干物重、根系总量随着灌水量的增加而增加。各处理冬小麦根系总量的 80 %以上分布在 0～ 2 0 cm土层内。随着灌水次数的增加 ,灌水量的增多 ,灌溉水的利用效率逐渐减小。全生育期浇越冬水、起身拔节水、开花水的处理经济产量最高 ,达到 771 6.7kg/hm2 ,水分利用效率最大 ,达到 1 5 .92 kg/(hm2· mm) ,单位水资源量的边际效率也最大 ,达43 .1 2 kg/mm,单次灌水的最大平均产量为 85 1 .65 kg/hm2。     

灌水处理对冬小麦生理生长特性等的影响研究

通过对冬小麦不同生育期进行有限灌溉的大田试验,研究不同水分处理对冬小麦的土壤水分变化、株高、叶面积指数、光合特性、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:①灌水量越大,含水量变化的土层深度越大;并且土层深度越大,含水量的变化越小。②开花期灌水对缺水处理叶面积指数和株高的补偿效应明显。③各处理的光合特性日变化趋势一致,蒸腾速率和气孔导度日变化趋势均是双峰曲线,光合速率日变化趋势均是单峰曲线,均有"午休"现象。④开花水有利于籽粒的形成,只灌开花水也可获得较高产量。但产量与总灌水量之间呈抛物线关系。⑤单叶和产量水平的水分利用效率均随灌水量的不同而不同。总灌水量越大,叶片水分利用效率越大,灌溉水利用效率越低,水分利用效率越低。⑥综合考虑,全生育期只灌1次75 mm开花水的处理最合理。     

小麦节水高产的土壤水分调控标准研究

简明阐述了小麦节水高产的土壤水分调控理论依据,系统研究了影响土壤水分调控标准的主要因素的相互作用与特点,总结提出了调控标准与范围以及农水措施相结合的栽培技术,小麦的水分利用效率达到１．６１ｋｇ／ｍ３,对指导当前节水农业实践具有现实意义     

An improved water use efficiency of cereals under temporal and spatial deficit irrigation in north China

Water shortage is the major bottleneck that limits sustainable development of agriculture in north China. Crop physiological water-saving irrigation methods such as temporal (regulated deficit irrigation) and spatial (partial root zone irrigation) deficit irrigation have been tested with much improved crop water use efficiency (WUE) without significant yield reduction. Field experiments were conducted to investigate the effect of (1) spatial deficit irrigation on spring maize in arid Inland River Basin of northwest China during 1997–2000; (2) temporal deficit irrigation on winter wheat in semi-arid Haihe River Basin during 2003–2007 and (3) temporal deficit irrigation on winter wheat and summer maize in Yellow River Basin during 2006–2007. Results showed that alternate furrow irrigation (AFI) maintained similar photosynthetic rate (P_n) but reduced transpiration rate (T_r), and thus increased leaf WUE of maize. It also showed that the improved WUE might only be gained for AFI under less water amount per irrigation. The feasible irrigation cycle is 7d in the extremely arid condition in Inner River Basin of northwest China and less water amount with more irrigation frequency is better for both grain yield and WUE in semi-arid Haihe River Basin of north China. Field experiment in Yellow River Basin of north China also suggests that mild water deficit at early seedling stage is beneficial for grain yield and WUE of summer maize, and the deficit timing and severity should be modulated according to the drought tolerance of different crop varieties. The economical evapotranspiration for winter wheat in Haihe River Basin, summer maize in Yellow River Basin of north China and spring maize in Inland River Basin of northwest China are 420.0 mm, 432.5 mm and 450.0 mm respectively. Our study in the three regions in recent decade also showed that AFI should be a useful water-saving irrigation method for wide-spaced cereals in arid region, but mild water deficit in earlier stage might be a practical irrigation strategy for close-planting cereals. Application of such temporal and spatial deficit irrigation in field-grown crops has greater potential in saving water, maintaining economic yield and improving WUE.     

限量单次补灌对套作冬小麦产量的影响

在作物生长的不同时期分别对各处理进行了35 mm限量单次滴灌,测定了土壤水分、籽粒产量及产量构成要素千粒重、穗粒重、株高等,并计算了水分利用效率和土壤水势。结果表明,小麦灌浆期限量单次滴灌对套作冬小麦增产效果最好,水分利用效率亦是如此。套作小麦灌水处理大多数产量构成要素及其它经济性状表现出明显差异。回归分析发现,WUE与籽粒产量间的关系可用幂函数来描述:WUE=-12.262+0.276Ye1/2(R2=0.912**,p<0.05)。土壤水势是降雨量和补灌量的函数。灌水后的第2个测定生育期所有套作小麦2个土层土壤水势均高于未灌水处理,且30~60 cm土层土壤水势比0~30 cm土层下降更为剧烈。     

灌溉处理对冬小麦-夏玉米不同品种土壤水分和WUE的影响

在冬小麦-夏玉米轮作下,于2008—2010年采用不同小麦和玉米品种,研究不同灌溉处理下土壤水分动态及对冬小麦和夏玉米水分利用效率(WUE)的影响。2a试验结果均表明,灌水在不同土层的入渗是一个缓慢的过程,大致以1a为周期,冬小麦生长期间,0~60 cm土层土壤水分变异较大,60 cm以下土层土壤水分夏玉米无法利用是导致灌水利用效率低的原因。通过分析冬小麦和夏玉米的WUE表明,抗旱节水品种的WUE随着灌溉次数的增加而减小,而非抗旱节水品种的WUE则相反;抗旱节水品种的产量在适度水分胁迫下变化不大,而耗水量有所减少,非抗旱节水品种在适度水分胁迫时,产量减少幅度较大,致使WUE有减小趋势。因此,在冬小麦-夏玉米轮作的华北地区,选用抗旱节水品种,适度减少灌水次数,可以减少无效灌水的入渗,在不影响产量的情况下,提高WUE。