基于DSSAT模拟的不同水分利用效率指标区域评价差异研究

为研究不同水分利用效率评价指标在区域评价方面的差异、相关关系和适用性,利用DSSAT-CERESWheat模型模拟得到不同定义下的农田总供水分利用效率(WUEg)、广义水分利用效率(WUEu)、作物水分生产率(WP)和灌溉水利用效率(WUEi)及真实灌溉水利用效率(WUEti)5个常用评价指标,分析得出:1 WUEu与WUEg站点间、年际间及区域水平评价结果均一致,推荐使用WUEg;2WUEi不能表征真实的灌溉水利用效率,但黄淮海区域水平WUEi表征结果实则接近总水分利用效率;3WUEti站点和区域水平均难以计算不方便使用;4站点水平各指标相关关系不同,但区域水平各指标间均呈良好的正相关性。站点和区域水平不同指标评价结果均有差异;站点水平WP评价结果最稳定,区域水平WUEg评价结果最稳定。     

DNDC模型在华北平原冬小麦区的率定和验证

为了研究DNDC模型在华北平原典型作物-冬小麦的适用性,利用DNDC模型对冬小麦不同灌溉制度下小麦生长进行模拟和验证,并对模型精度进行评价。基于2015和2016年冬小麦生育期实测数据,建立了不同灌溉制度下冬小麦DNDC模型,分析了不同作物参数对冬小麦生育期的生物量和产量的敏感性排序,率定和验证了DNDC模型参数,并对模型精度进行了评价。结果表明,作物需水量对产量和地上部生物量的敏感性较大;不同灌溉制度下冬小麦生育期的土壤水分、地上部生物量以及产量的实测值与模拟值的各项评价指标均在可接受范围内,DNDC模型可以较好的模拟华北地区冬小麦生育期间的土壤含水量、地上部生物量和产量,对冬小麦的生产有一定的指导意义。     

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。     

基于SWAP模型的桓台县主要农作物灌溉制度优化

为实现节水增产,以山东省桓台县冬小麦和夏玉米为例,运用SWAP模型模拟了不同灌溉方案组合下的土壤含水率以及作物产量,优化了灌溉制度.研究结果表明:SWAP模型能够较好地模拟桓台县冬小麦和夏玉米的生长过程,模拟效果理想;通过利用率定好的SWAP模型模拟3种ETc条件下不同降雨年型的作物相对产量和水分利用效率,结果发现,小麦灌3水和玉米灌2水的模式能够提高作物产量,并且能明显提升水分利用效率;根据模拟结果获得最优灌溉制度为:80％ETc下,不同生育期冬小麦平、枯水年的灌水额应为,拔节(87.3、92.9 mm)、抽穗(124.7、132.7 mm)和灌浆(62.4、66.4 mm);不同生育期夏玉米的灌水定额为,拔节(19.8、40.2 mm)和抽雄(29.8、60.6 mm).优化后的方案可保证研究区冬小麦和夏玉米的产量,并且能提高作物灌溉水利用效率.     

华北典型区冬小麦区域耗水模拟与灌溉制度优化

以经校验Aquacrop模型模拟了不同土壤条件下冬小麦水分与产量响应关系,结合北京大兴区土壤分布及其冬小麦实际种植情况,对模型模拟结果进行区域尺度拓展,以此为基础分析了研究区不同灌溉制度下冬小麦耗水量、产量及水分生产率的变化规律,并推荐了与华北地区水资源实际情况相适宜的冬小麦亏缺灌溉制度。结果表明:应用Aquacrop模型能较好模拟冬小麦生育期内土壤墒情和冠层覆盖度的动态变化过程及其生物量与产量情况,可利用经校验后的模型进行冬小麦水分与产量响应关系研究。灌溉定额在300 mm范围内,随着灌溉量增加,耗水量增大;在灌水次数相同条件下,灌溉日期不同,因蒸腾量变化导致耗水量差异显著。在相同处理下总体上降水多年份产量较高,而不同处理之间随着灌溉量增加产量增大;在灌水次数相同情况下,灌溉关键生育时段选择对冬小麦产量形成及水分生产率提高至关重要。以冬小麦增产提效为原则,在灌1水情况下重点保障拔节-抽穗阶段的需水;灌2水情况下重点保障返青-拔节、抽穗-乳熟阶段需水;灌3水情况下重点保障返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-乳熟阶段需水。针对华北水资源严重短缺实际,建议北京大兴区冬小麦采用灌2水的亏缺灌溉制度,较灌4水情况下的灌溉量与耗水量分别减少140、65 mm,能确保75%产量。可见,在与华北类似的资源性缺水区域,选择适宜亏缺灌溉制度,能大幅降低区域灌溉量与耗水量,在稳定区域冬小麦产量及涵养地下水源方面具有重要的现实意义。     

灌溉对中国西北地区冬小麦产量及水分利用效率影响的Meta分析

灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的研究一般为定点小区试验,研究结果受时空差异、降水量等条件的限制,难以反映出不同地区与降雨水平下灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的一般规律。以冬小麦为研究对象,对已发表的相关田间试验数据进行检索与整合,基于Meta分析方法定量研究灌溉对我国西北地区冬小麦产量与水分利用效率的影响。研究结果表明:在我国西北地区,灌溉条件下冬小麦产量较不灌溉平均提高27.9%(95%置信区间23.1%～32.8%),水分利用效率提高6.1%(置信区间0.1%～12.7%)。灌溉的累积平均增产率随灌溉定额逐渐增大,随灌溉定额的增加,累积增产率高达32.1%,累积相对水分利用效率变化率却减小至4.1%。不同降雨年型的亚组分析表明,灌溉条件下的冬小麦产量均得到显著提高,丰水年和枯水年的灌溉可提高冬小麦水分利用效率,但平水年内的灌溉使冬小麦水分利用效率降低。该研究结果可为我国西北地区冬小麦不同降雨年型下灌溉方案的科学制定提供参考依据。     

宁夏中部干旱区油葵畦灌优化灌溉制度研究

基于田间试验,分析了水平畦灌条件下不同灌溉制度对土壤水分、油葵生长生理指标、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,油葵生育期内灌溉计划湿润层为0～40cm时,可满足其水分需求;在2012年生长季降雨量较大(247mm)的情况下,较低灌水定额对作物的生长生理指标并无显著负面影响;丰水年宁夏中部干旱带油葵畦灌的优化灌溉制度为灌水4次,每次灌水定额600m3/hm2,在保证产量的基础上,作物耗水量可降低20%以上,WUE提高约20%。     

微润灌对冬小麦生长和水分利用效率的影响

【目的】探明微润灌对大田密植型作物生长与灌溉水利用效率的影响。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田完全随机试验,通过微润灌与滴灌(地下滴灌、地表滴灌)、无灌溉对比,研究了微润灌对冬小麦生长、旗叶特性、产量及水分利用效率的影响。【结果】微润灌冬小麦株高、干物质质量、群体增长率、旗叶特性、产量、作物水分利用效率及灌溉水分利用效率均高于未灌溉处理,与滴灌对冬小麦生长的影响具有相似性,在灌溉大田密植型作物冬小麦方面具有较强的适用性。与滴灌相比,微润灌节水效果显著,灌水量约为滴灌的3/4,微润灌可延长冬小麦生育期约5 d,也可提高冬小麦株高、干物质量、群体增长率、旗叶特性、产量、作物水分利用效率及灌溉水分利用效率。【结论】为确保冬小麦生长指标及产量达最优,建议实践应用中,在作物关键需水期(抽雄期、灌浆成熟期)应适当增大微润灌工作压力。     

水分养分胁迫对冬小麦器官生长相关性影响研究

探讨作物各器官生长的相关性,对于调节它们之间的相对生长速率,使其向着有利于作物高产的方向发展和提高水肥利用效率具有重要作用.利用天津农学院灌溉试验基地对冬小麦进行了分阶段受旱试验,采用数理统计检验方法,对小麦在水分养分胁迫下各主要器官生长之间的相关性进行了分析.结果表明:①冬小麦返青后,水分、养分胁迫下对冬小麦的茎叶比有影响,对冬小麦的根冠比、茎粒比前期有影响,后期影响较小;②水分、养分胁迫下对冬小麦的根冠比、茎叶比、茎粒比随时间变化显著,地上部分和地下部分、茎和籽粒、茎和叶具有较好的相关性,各处理之间有显著差异;③水分胁迫、养分胁迫、水分养分双重胁迫会导致根冠比、茎叶比明显增大,而茎粒比明显减小.该冬小麦的各器官生长相关性定量关系可用于作物生长模型的改进,提高作物生长模型的机理性.     

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。