基于PEST的RZWQM2模型参数优化与验证

根据糯玉米-冬小麦田间喷灌试验不同处理结果,利用独立的自动参数估计软件PEST对RZWQM2模型进行参数优化,并分析了24个模型参数的综合敏感度。通过控制不同观测变量(土壤含水率、土壤氮素含量、作物叶面积指数、产量)模拟差异函数值在目标函数中的比重,优化目标方程,确定模型参数,并用田间试验数据对模型进行验证。结果表明,在不同观测变量的模拟差异函数值最接近条件下,冬小麦出叶间隔特性参数、冬小麦春化作用敏感特性参数及糯玉米出叶间隔特性参数等3个参数对模型整体模拟效果影响最大。相比试错法而言,基于PEST优化的RZWQM2模型能够更准确地模拟糯玉米-冬小麦轮作系统中水分、氮素及作物生长情况。     

咸水非充分灌溉对春小麦产量及水分利用效率的影响

通过在西北旱区石羊河流域开展的田间灌溉试验,研究了咸水非充分灌溉对春小麦产量、耗水及水分利用效率的影响。结果表明,水分胁迫和盐分胁迫都可造成春小麦不同程度的减产,但轻度盐分胁迫仅减产1%,轻度水分胁迫减产6%;水分胁迫和盐分胁迫均可造成春小麦耗水量的减少,非充分灌溉条件下,春小麦耗水中土壤水贡献的比例增大,有利于节约灌溉水;水分利用效率最高的处理矿化度为3g/L,灌水量为80%ETc,说明适度的水分亏缺和适当浓度的咸水灌溉能够在当地达到节水的效果。     

石羊河流域制种玉米咸淡水轮灌模式 的SWAP模型模拟

为了探究石羊河流域制种玉米的咸淡水轮灌模式，利用2014年田间试验观测资料对SWAP模型进行了参数率定和验证，模拟了不同咸淡水轮灌模式下的土壤水盐平衡，并筛选出了较优的咸淡水轮灌模式，预测了较长时期土壤盐分动态变化及制种玉米产量。结果表明：SWAP模型率定与验证过程中，土壤含水量的均方误差(RMSE)值在0.05 cm³·cm^-3以下，平均相对误差（MRE)值在15%以下；土壤含盐量的RMSE值在4.2 mg·cm^-3以下，MRE值在25%以下；制种玉米产量的RMSE值在380 kg·hm^-2以内，MRE值在10%以下，率定和验证后的SWAP模型可用于研究区咸水与淡水灌溉的模拟与预测。3.0 g·L^-1微咸水条件下采用2次淡水、1次咸水和1次淡水、2次咸水的轮灌方式以及6.0 g·L^-1咸水条件下采用2次淡水、1次咸水的轮灌方式为研究区制种玉米的较优轮灌模式，这3种较优咸淡水轮灌模式下的土壤盐分累积量较少，并且能够提高制种玉米的产量。3种较优轮灌模式模拟预测结果显示，在模拟期内土壤含盐量增幅不大，能够达到平稳，不会造成土壤盐渍化，制种玉米减产幅度较小，制种玉米产量能够保持平稳。     

参考作物腾发蒸腾量等值线图的绘制

根据鄂尔多斯市及其周边地区24个站点30年气象资料，在对已有的水、气象站网(均为非规则分布)进行正则化基础上，对ET0空间结构性进行了系统分析。充分利用ET0区域信息的特征，采用Kriging无偏最优估计方法对区域信息进行最优估计，并据此绘制了参考作物ET0最优等值线图。用以了解鄂尔多斯市的作物需水量的分布规律，为发展牧草提供科学的依据，提高畜牧业的生产总值。     

冬小麦生长条件下土壤水与地下水转化试验研究

基于不同地下水埋深土壤水与地下水转化田间试验,探讨冬小麦生长条件下不同地下水埋深对土壤水与地下水转化的影响机理。试验结果表明,地下水埋深为1.5 m,在冬小麦需水高峰期,地下水为冬小麦生长提供的水资源量占耗水量的30%以上;随着地下水埋深增大,地下水对冬小麦需水的动态调节作用减弱;当地下水埋深为3.5 m,地下水已基本失去对冬小麦需水的动态调节能力。     

协同提升黄淮海平原作物生产力与农田水分利用效率途径

黄淮海平原是中国重要的粮食生产基地,也是水资源严重短缺地区。提高农田水分利用效率,在维持高产的前提下大幅度减少农业用水量,对缓解地区水资源危机、保障国家粮食安全具有重要意义。本文针对黄淮海平原现状,结合相关领域的国内外研究进展,分析提出了实现地区农田节水增产增效的对策及当前需要重点突破的理论与技术难点,主要包括4个方面：控制作物群体奢侈蒸腾耗水量的理论基础与方法;降低农田非生产性耗水的理论与途径;缓解地区淡水资源危机的非常规水安全持续利用机理与途径;基于区域水资源供需平衡的水分生产力均衡提升的机理与途径。最后提出黄淮海平原农田高效用水基础研究的主要挑战并展望了未来可能取得重大突破的领域。     

咸水非充分灌溉对土壤盐分动态及制种玉米产量的影响

通过田间试验,研究了咸水非充分灌溉下土壤盐分动态及其对制种玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,玉米播种前至收获后土壤盐分主要累积在中层土壤,尤其是灌水量越大的处理;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水量增加而增大;土壤蒸发阶段,灌水量大的处理表层土壤盐分累积明显。灌溉水量控制在390mm左右且灌水矿化度不超过3g/L,减产幅度较低且节水。     

内蒙古地区ET0时空变化与相关分析

该文根据内蒙古135个站点，30年气象资料，利用Penman—Monteith公式计算得参考作物腾发量(ET₀)。在此基础上，对ET₀在我国北方干旱寒冷区时空上变化进行了分析，同时就ET₀与4项主要气象因子(温度T、湿度RH、风速U、日照时数N)的关系进行了分区分月的分析，提出了适合我国北方干旱寒冷地区不同条件下的ET₀计算模型。     

灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响

【目的】研究灌溉水量和水质对土壤水盐分布和春玉米耗水的影响。【方法】在石羊河中游,通过2007—2008两年的灌溉试验,对供试春玉米采取不同的水量和水质处理,测定土壤含水量和含盐量及玉米生长指标。【结果】灌溉水量对土壤含水量变化的影响在60—100cm土层较为明显,2008年9g·L-1处理和6g·L-1处理20—100cm土层平均含水量保持在25%以上;土壤含盐量随灌溉水矿化度的增大而增大,随灌溉水量的减少而降低;供水不足时,作物耗水量及土壤储水变化主要受水量的影响,供水充足时则主要受灌溉水质的影响;咸水灌溉条件下,一定的水分亏缺同样能够提高水分利用效率(WUE),但是当土壤含盐量超过一定水平时,WUE将随灌溉水矿化度的提高而显著降低;咸水灌溉使春玉米产量降低19.4%—57.9%,连续两年充分灌溉下矿化度为9g·L-1处理的产量仅为淡水的42%。【结论】咸水灌溉下,合理的降低灌溉水量有利于提高WUE,减少盐分积累,3g·L-1的水配合适当的淋洗可以作为后备灌溉水源。     

基于遥感反演河套灌区土壤盐分分布及对作物生长的影响

土壤盐渍化信息是评价灌区节水的生态环境效应的重要指标。该文主要研究内蒙古河套灌区土壤盐分空间分布及对作物生长的影响。于2015年4—8月在全灌区布设了281个监测点,开展了灌区尺度的逐月土壤盐分、作物生长等野外系统的采样工作,并结合开展了基于Landsat OLI数据的土壤盐分反演,分析了土壤盐分的时空分布特征及其与灌溉、地下水埋深间的关系,探讨了土壤盐分含量对作物生长的影响。结果表明,基于遥感反演的土壤盐分空间分布与样点分析的土层含盐趋势基本一致,二者相关系数高达0.87;结合样点分析与遥感反演可得出重度盐化土和盐土占灌区面积的14%左右,呈零散的斑状分布,主要受灌溉、排水条件及地下水埋影响;当地下水埋深在2.0 m以下时,土壤表层及其主根区含盐量基本在0.20%以内;土壤含盐量对种植结构、作物叶面积指数、株高和产量均有明显影响,对叶面积指数和产量的影响更为明显;向日葵则因耐盐性强而广泛种植于高含盐区,而玉米高产田的根区盐分基本均在0.05%~0.20%之间。研究结果可为河套灌区的盐渍化防治、水土资源的科学管理及农业生产提供参考。