鄱阳湖流域典型湿地植物需水规律研究

湿地植被需水量是维持湿地生态系统生态平衡和湿地植被正常生长,保障湿地系统生态功能正常发挥所需的水量。选取鄱阳湖流域8种典型湿地植物:藜蒿、菖蒲、美人蕉、茭白、高秆灯芯草、西伯利亚鸢尾、白莲、莲藕,于2013年在江西省灌溉试验中心站人工湿地试验场开展试验,分析了不同湿地植物全生育期需水量及其生育阶段和日变化规律,得到不同湿地植物的作物系数。结果表明,在湿地植物需水高峰期的5-10月,8种湿地植被日均需水量变化范围为4.3~6.1mm,其中菖蒲最高为6.1mm,白莲最低为4.3mm。经测定,湿地日均渗漏量为1.3mm;全生育期湿地植被需水量变化范围为800~1 125.6mm,是平均值的0.86倍至1.21倍;8种湿地植物全生育期作物系数变化范围为1.8~2.4,其中菖蒲最高为2.4,白莲和莲藕最低为1.8,而藜蒿、高杆灯芯草和西伯利亚鸢尾的全生育期作物系数为2.0左右,对照处理作物系数保持在1.7。本文研究结果为鄱阳湖流域不同湿地植物需水规律分析及其计算提供了依据。     

汾河流域湿地植物对农业污染的净化效果研究

以山西省人工湿地系统中常用的3种挺水植物美人蕉、香蒲和茭白为研究对象,研究单一植物对农村生活污水、农田回水、村田混合水的生长适应性及其污水净化效果,旨在探明3种湿地植物的耐污能力及其在人工湿地系统处理农村污水中的应用价值。30 d静态试验的结果表明,在农田回水和村田混合水条件下,3种供试植物的生长特征和氮净化能力均无明显不同,茭白的磷净化能力最强。在农村生活污水条件下,美人蕉和香蒲均长势良好,茭白则全部死亡;对植物生物量研究发现,美人蕉的生物量显著大于香蒲,分别为112.5、80.04 g/株;挺水植物对农村生活污水净化能力为:美人蕉香蒲茭白,分别为57.09%、46.38%、19.11%。综合考虑植物的氮净化能力、生长特征和实际应用效果,美人蕉和茭白可以作为汾河流域利用人工湿地系统处理农村生活污水的优选挺水植物。     

关中地区夏大豆蒸发蒸腾及作物系数的确定

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区夏大豆全生育期间参考作物蒸散量,并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,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为524.6 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.82,在开花~结荚阶段最大,平均为1.22,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.05,播种~幼苗最小为0.26;在关中气候背景下,大豆作物系数与大于10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

滴灌条件下冬马铃薯需水规律及作物系数试验研究

根据2010—2011年田间试验资料,应用实测法测算马铃薯作物系数,并对FAO推荐的作物系数按气象因子和株高2个主要影响因素修订。结果表明,低纬高原山区冬马铃薯全生育期的作物需水量为172.9mm,马铃薯在初始生长期、生育中期和成熟期的实测作物系数分别为0.3、1.06和0.72,其中发棵期—结署期的作物系数最大。实测法适用于低纬高原山区作物需水量及作物系数的测算。     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树耗水特性及作物系数的试验研究

以三年生矮砧红富士为试验材料,利用水量平衡方程和彭曼-蒙特斯公式(Penman-Monteith)计算幼龄苹果树全生育期的实际耗水量和参考作物蒸发蒸腾量,探明了蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树的耗水特性及作物系数变化规律。结果表明:1CK、T_2、T_3处理全生育期耗水量差异不大,分别为327.40、322.60和314.10mm;T_1处理最小为296.40mm。生育期内各处理耗水量均呈中间大,两头小的"纺锤形"分布,生育中期(7-9月)的耗水模数为69.43%~75.44%,此阶段是幼龄苹果树的需水关键期。2CK、T_2、T_3处理幼树作物系数全生育期内呈双峰分布,初始生育期缓慢增长;花芽分化期,略有下降;快速生育期,作物系数持续增长并在生育中期达到峰值;成熟期,作物系数迅速减小;T1处理幼树作物系数全生育期内呈单峰分布,除7月外,其余时期都小于其他处理;不同处理幼树作物系数均在9月达到峰值。3蓄水坑灌比地面灌溉具有更强的蓄水保墒能力。     

基于ET0冬小麦需水量计算及其规律

选取豫东平原安阳、西华、信阳、许昌、郑州、驻马店等地冬小麦为研究对象,采用作物系数法计算了ET0频率25％、50％和75％条件下各地冬小麦需水量并进行分析.结果表明,安阳、许昌、郑州、驻马店冬小麦全生育期需水量呈现出湿润年较低、干旱年较高的趋势,最大值介于396.1～729.0mm.各地冬小麦需水量最大的生育阶段均为抽穗—成熟,平均占全生育期需水量45.9％;西华、郑州该生育阶段需水量占全生育期百分比随ET0频率增大而上升,呈现为相对干旱年份需水更多.豫东平原各地冬小麦逐日需水量10-2月均值随ET0频率增大而下降,3月往后上升,其均值为4.31 mm/d.ET0频率25％～50％范围对10-3月逐日需水量影响较大.     

鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究

【目的】研究鲜食甜玉米需水量、需水规律及节水灌溉制度,指导其科学合理灌溉。【方法】连续开展2 a鲜食甜玉米田间灌溉试验,以群众高产种植经验为试验处理,在试验小区内安装智墒和云智能气象站采集土壤墒情、气象数据。分析了甜玉米全生育期土壤水分动态变化规律;计算了甜玉米逐日需水量和作物系数,分析了其需水量规律;针对实际灌溉中存在的问题,对甜玉米灌溉过程中土壤含水率上下限进行了优化。【结果】甜玉米土壤水分变化主要集中在10～30 cm之间,根系最大吸水深度为50 cm;2016—2017年甜玉米全生育期需水量分别为197.7 mm和212.9 mm,平均需水强度分别为3.0 mm/d和3.1 mm/d;需水强度呈现抽雄吐丝期灌浆乳熟期拔节期苗期的规律;甜玉米作物系数(Kc)苗期最小,抽雄吐丝期最大,2 a全生育期Kc平均值分别为0.63和0.67;经过灌溉制度优化,甜玉米全生育期灌水4次,净灌溉用水量较实际分别减少31.87%和33.97%。【结论】甜玉米需水量较小,需水规律和普通玉米相似,农业生产中应根据降雨情况适时补充灌溉。     

金沙江干热河谷区(云南境内)夏玉米需水量的变化特征

选取金沙江干热河谷区(云南境内)9个气象站54 a气象数据资料,采用Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,探讨夏玉米需水量的变化特征,分析了气候因素对需水量的影响。结果表明:金沙江干热河谷区(云南境内)1-12月各月平均参考作物蒸散量为56.1～155.2 mm,大部分站点年内变化呈单峰型曲线,巧家、东川呈双峰型曲线;夏玉米全生育期平均需水量为425.07 mm,需水量呈下降趋势,下降幅度为0.584 mm/a;夏玉米各生育阶段均存在不同程度的水分亏缺,在生长中期尤为严重。研究区元谋、东川需水量最大,鹤庆、永胜需水量最小,大部分站点夏玉米需水量呈下降趋势,其中永仁、元谋、巧家、东川下降趋势显著;日照减少是影响夏玉米需水量呈下降趋势的主要因素。     

蒲草群落蒸散耗水规律及影响因子研究

利用Penman-Monteith模型及单作物系数法计算了2013年石佛寺人工湿地蒲草全生育期的逐日实际蒸散量,对比分析了各时期的自由水面蒸发量,并采用偏相关法分析了影响蒲草群落实际蒸散量及水面蒸发量的气象因子。结果表明,蒲草全生育期单位面积的累积蒸散量为607.96mm,整体呈先升高后下降趋势,其中稳定期蒸散强度最大达到4.52mm/d,是生态需水的关键时期,相应全生育阶段的水面蒸发量为560.11mm,蒸散系数达到1.09,说明蒲草的存在能够增加湿地水分的扩散;蒸腾和蒸发受各生育阶段气象因子的影响程度不同,主要受太阳辐射和风速的影响。     

贵州省夏玉米生育期内降水与需水量空间分布研究

选取贵州省19个地区1959-2011年间的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数计算夏玉米全生育期和各个生育阶段的需水量,并且利用GIS分析降水量和作物需水量的空间分布,明确了夏玉米的水分需求平衡状况,结果表明:夏玉米各生育阶段降水量空间分布不均,且各生育阶段降水量相差较大;夏玉米各生育阶段需水量空间差异明显,初始生育期需水量由西向东逐渐减少,发育期和生育中期的作物需水量由西南向东北呈现逐渐增加的趋势,生育末期玉米需水量呈现中间较高,周边较低的分布趋势;玉米需水与降水在空间分布上并不匹配,在各生育阶段都表现较为明显;在夏玉米生育中后期存在较为严重水分亏缺问题,为需水临界期,应及时灌溉。     

设施栽培菠菜需水规律与作物系数研究

根据设施栽培蔬菜需水量试验资料,分析了设施栽培春菠菜和冬菠菜在全生育期内的需水规律和累积需水规律;采用FAO-56单作物系数法计算了设施栽培春菠菜和冬菠菜的作物系数,分析了2种作物的作物系数在全生育期内的变化规律;引入Logistic曲线划分的生育阶段对设施栽培作物系数进行了进程修正,引入气象修正因子对其进行了数值修正.结果表明,设施栽培春菠菜与冬菠菜作物需水规律随生长发育表现为先增后减变化规律,作物累积需水量表现出符合Logistic曲线的慢一快一慢的累积规律;作物系数呈与需水规律一致的变化规律;进程、数值双重修正后的作物系数值更加接近实测值.     

陕北黄土丘陵区主要作物需水与降水耦合分析

为探讨陕北黄土丘陵区旱作玉米、谷子和马铃薯在各生育期需水与降水耦合程度,基于绥德县2000-2014年逐日气象资料,分析了3种作物在生育期(5-9月)的需水特征、气候干旱状况和作物需水与降水耦合情况。结果表明:玉米、谷子和马铃薯在全生育期需水量大于同期降水量,谷子全生育期需水量分别显著低于玉米和马铃薯168.75和142.44 mm(p0.05),3种作物需水量在6月份最大,分别占各自全生育期需水量的30.12%、40.13%和27.46%,干旱在6月份发生频率最大,可达28.57%;3种作物需水与降水的耦合度和月份呈现良好的3次多项式关系(R~20.80),在6月份最小(0.14～0.16),谷子需水与降水的耦合度在7、8和9月份显著高于玉米和马铃薯(p0.05);干旱现象在未来5和9月会持续,在6-8月会出现减弱趋势,3种作物需水与降水耦合度趋势在未来5-6月保持不变,在未来7-8月增加。建议加大高附加值的绿色有机谷子种植面积,缩减玉米和马铃薯种植面积,并在作物生育期采用集雨补灌和沟垄覆盖种植相结合的技术,以充分利用降水资源。     

淮北平原冬小麦作物系数的变化规律研究

【目的】研究淮北平原冬小麦作物系数的时空变化规律。【方法】采用水量平衡法、涡度相关法和Bouchet互补关系理论,结合Penman-Montieth方程,计算得到1991—2018年淮北平原冬小麦的作物系数;采用线性拟合法、Mann-Kendall趋势检验法和突变检验法滑动t检验法,结合ArcGIS,研究了作物系数在淮北平原的时空变化规律,并对影响因素进行分析。【结果】①淮北平原冬小麦全生育期的实际蒸散量的多年平均值为429.3 mm,参考作物蒸散量为541.3 mm,作物系数为0.79;②作物系数在不同生育阶段的变化为先减小后增大再减小;③作物系数在淮北平原全生育期由西北角向周围逐渐增大,高值中心呈现北移趋势;④作物系数与气候因子紧密相关,其中气温的影响最为显著,相对湿度和降水次之,风速最不显著。【结论】作物系数存在显著上升趋势,与气候因子关系紧密,需要关注作物需水量的变化。     

温室芹菜需水强度与作物系数研究

测定作物需水量是进行合理灌溉的基础,确定作物系数是借助气象参数便捷预测作物需水量的前提。本研究借助水量平衡法和Penman-Monteith温室修正模型对芹菜进行研究。试验结果表明:温室芹菜需水强度和参考需水强度均呈“增加-降低-增加”的波动增加趋势,累积需水量和参考累积需水量均呈直线函数增加趋势,作物系数呈移动平均函数变化趋势。进一步将全生育期划分为4个阶段发现,苗期、叶丛初期、中期和后期的需水强度分别为1.128、1.917、1.405和2.212 mm/d,需水量分别为30.46、51.77、63.23和79.63 mm,作物系数分别为0.418、0.385、0.571和0.565。基于2 h采集频率的气象数据结果还表明,4个生育期的参考需水强度日变化曲线均呈“单峰型”,早晨8点开始逐渐升高,午间12点至下午2点达到峰值,以后逐渐降低,至晚间10点左右回落至初始值。     

陕西关中地区温室枣树作物系数试验研究

根据2009年度西北农林科技大学旱区农业水土工程重点实验室的温室枣树试验资料,使用PenmanMonteith公式计算出枣树生育期内参考作物蒸发蒸腾量,求得充分供水条件下温室枣树全生育期作物需水量为394.9mm,计算出了关中地区温室枣树全生育期的作物系数为0.90,各生育期的作物系数分别为萌芽展叶期0.63,开花坐果期0.95,果实膨大期1.01,果实成熟期0.87。建立了作物系数与萌芽后天数的二次曲线函数关系。以期为建立关中地区枣树的高效节水灌溉模式提供理论基础。     

不同ET_0频率夏玉米需水特性分析

以豫东地区安阳、西华、信阳、许昌、郑州、驻马店等地夏玉米为研究对象,采用Penman-Monteith法计算了ET0频率25%、50%和75%条件下夏玉米需水量并进行分析。结果表明,安阳、信阳、郑州、驻马店夏玉米全生育期需水量呈现出湿润年较低、干旱年较高的趋势,最大值介于450.3~477.7mm。各地夏玉米需水量最大的生育阶段均为拔节和灌浆期,信阳、许昌灌浆期需水量平均占全生育期29.2%、37.0%,信阳该生育阶段需水量占全生育期百分比随ET0频率增大而上升,呈现为相对干旱年份需水更多。7月中旬至8月的日需水均值随频率的增大而增大,平均5.52mm/d;9月往后日需水均值随ET0频率的增大而下降,平均3.69mm/d。     

基于遥感修正作物系数的冬小麦需水量预测

作物需水量是确定灌溉制度和灌溉用水的重要依据。为准确预测冬小麦的需水量，以河北邯郸漳滏河灌区为例，利用sentinel-1A雷达影像反演灌区的土壤墒情以修正作物系数，并结合未来15 d的气象预报数据计算的参考蒸散发(ET₀)，预测漳滏河灌区重要灌水期的冬小麦需水量。结果表明：通过遥感反演的土壤含水量与实测值相近，平均相对误差为4.60%；经气象预报数据预测研究区12月11-25日ET₀预测值为15.32 mm；结合土壤水分修正系数与预测ET₀数据，计算冬小麦平均需水量预测值为12.64 mm，其中，磁县需水量最大，为14.23 mm，广平县冬小麦需水量最小，为12.04 mm；由MOD16A2产品计算研究期平均需水量为10.65 mm，较预测值相对误差为18.69%。该方法可以有效地预测作物需水量及其空间分布，可为灌区作物生育期用水预测与管理提供理论参考。     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

基于动态模拟的作物系数优化蒸散量估算研究

通过作物生长模型动态模拟的冬小麦全生育期潜在蒸散量和实际蒸散量计算冬小麦各生育时期的模拟作物系数,并与FAO提供的冬小麦各个生长阶段的标准作物系数对比,验证了其数值和变化趋势的准确性。基于地面实测和遥感反演的叶面积指数,建立了作物系数与叶面积指数的经验对数模型,根据遥感反演的叶面积指数获取冬小麦全生育期以天为步长的区域尺度的作物系数。利用冬小麦各生育时期模拟作物系数与以天为步长的区域尺度作物系数的比值优化蒸散量模型,获取关中平原2013—2014年冬小麦全生育期优化前后的蒸散量反演结果。通过与实测数据对比,发现优化前最大相对误差为14.36%,优化后最大相对误差为9.89%,优化后的蒸散量反演模型比未优化的蒸散量反演模型能够更加准确地反演冬小麦全生育期的蒸散量,特别是在低植被覆盖条件下的反演精度有明显的提升。     

运城市主要粮食作物灌溉需水量时空变化研究

明确运城市主要粮食作物冬小麦和夏玉米灌溉需水量的时空变化规律,为未来该市灌溉用水的科学配置提供基本参数。基于运城市域内13个气象站点的长期观测资料,利用Penman-Monteith公式确定参考作物蒸散量,结合有效降雨量和作物系数等参数,计算分析了运城市近50 a冬小麦与夏玉米的灌溉需水量及其时空变化特征。结果表明：在研究时段内,冬小麦和夏玉米年灌溉需水量整体均呈现波动式降低的变化趋势,整体降低幅度分别为-0.7和-2.1 mm/(10 a)。冬小麦在4月和5月的灌溉需水量较多,分别为80.5 mm和108.4 mm;夏玉米则为8月份的灌溉需水量最大,约为85.3 mm。冬小麦和夏玉米全生育期的平均灌溉需水量都呈现从东向西逐渐递增的趋势,冬小麦灌溉需水量的变化范围处于283.6～336.8 mm,夏玉米则为165.4～253.9 mm。相关分析结果表明,水汽压差与太阳辐射对运城市冬小麦和夏玉米灌溉需水量的影响较大。运城市冬小麦与夏玉米灌溉需水量在时间上呈波动降低趋势,在空间上则由东向西逐步递增;气温与降水的变化趋势显示运城市的气候正在朝暖湿化方向发展,未来灌溉方案的制定与优化应当予以充...