农田土壤含水率空间变异的时变特性研究

农田土壤含水率的空间时变特性对土壤墒情监测及灌溉预报有重要影响。在天津市武清区北靳庄和西吕村两个试区布置两套墒情监测系统,每套系统包括1台基站、3个测点,每个测点连接两个土壤水分传感器(埋设于地表下30和60 cm处)。测得两个深度的土壤含水率数据,利用线性公式计算得0～60 cm平均含水率,利用统计学方法分析土壤含水率的变异系数(C_V)随时间的变化特性,分析试区测点土壤含水率之间的相关关系。结果表明,C_V随时间有显著的变化,C_V变化较大时,相应时段的土壤含水率较小,通常为灌溉时期;C_V较小时,土壤含水率较大,普遍为降雨量较大时期;本试区C_V呈弱变异和中等变异;相关系数在一定程度上能够反映空间变异性大小,随着研究尺度的增大,测点之间土壤含水率的相关系数在减小。     

根系分区交替滴灌条件下葡萄根系分布特征及生长动态

采用原位取土法和根系生态监测系统连续两年研究了葡萄的根系空间分布和全生育期根系生长动态,结果表明:葡萄根系在水平方向主要分布在距离树干100 cm的范围内,占到总根系的80％以上,而且在径向方向呈指数衰减;葡萄根系在垂直方向主要分布在0～60 cm范围的土层内,占到总根系的75％以上.根系分区交替滴灌条件下干燥区与湿润区根系生长是不同的,葡萄的新生根系受到土壤水分条件的限制和自身生长的影响.在整个生育期,葡萄根系分区交替滴灌两侧根系生长均呈抛物线变化.     

灌区用水效率与效益评价——以天津市里自沽灌区为例

以天津市宝坻区里自沽大型灌区的基本资料为基础.选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率、节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,2004-2008年,里自沽大型灌区综合评价指数分别为3.299、3.423、3.624、3.679、3.687整体上呈现明显的上升趋势,其用水效率状况处于较好阶段.利用模糊综合评价法,对灌区用水效率与效益进行了评价.结果表明,工程状况与管理水平对于灌区用水系数的影响较显著.必须加大灌区节水改造以及灌区管理体制改革力度,进一步提高农业灌溉水的利用效率和效益,促进水资源的可持续发展.     

再生水灌溉农田氮素监测及水肥耦合研究展望

再生水灌溉,是缓解水资源紧缺状况的一个重要措施,在缓解农田土壤旱情的同时,为农田注入了一定量的N、P营养物质,可明显地提高作物产量(可达到10%以上)。但是,在大量使用再生水灌溉的同时,也必须加强对农田氮素动态变化过程的监测,并据此适量调整减小施肥数量,以避免农田氮素过量而导致农田生态环境的恶化和水体的污染。提出了农田氮素监测和据此分析确定灌溉施肥数量的研究设想,包括研究内容、方法、拟解决的关键技术问题,以及预期成果和应用前景等。     

灌水对冬小麦耗水量和产量影响的试验研究

2006年10月~2008年5月在山西省运城灌溉试验站进行了两年的冬小麦需水量和灌溉制度试验研究。结果表明,冬小麦的耗水规律为播种~越冬阶段0.48~1.11 mm/d;越冬~返青阶段0.14~1.07 mm/d;返青~拔节阶段0.69~2.10 mm/d;拔节~抽穗阶段2.02~4.27 mm/d;抽穗~灌浆阶段达到最大值3.57~8.62 mm/d;灌浆~收获阶段1.63~3.85 mm/d。冬小麦耗水量与产量呈抛物线关系,为了取得高产和较高的水分利用率,全生育期的耗水量应在380~440 mm之间。在当地气候、土壤及栽培模式下,冬小麦的灌溉制度为全生育期灌水3次,灌水定额60~80 mm,灌溉定额180~240 mm。     

作物水模型参数与时段数关系的研究

时段划分是影响作物水模型参数求解和应用的一个重要因素。依据山西水利职业技术学院试验基地2007和2008年度冬小麦田间试验资料,将冬小麦全生育期等间隔地划分为不同时段,用非线性优化方法求得了不同时段数条件下的模型参数,分析研究了模型参数与时段数的关系,据此在水分敏感指数累积函数中引入了时段数,并与模型1(未引入时段数)进行了比较分析。结果表明,模型2(引入时段数)模拟产量的相对误差随时段数的增加而减小,当时段数大于13时,相对误差平均值和最大值即分别减小到11%和20%以下;与模型1比较,参数个数未增加,模拟精度未降低;可用于任意时段数条件下的产量模拟计算,更精确地反映了水分胁迫时间对作物产量影响的信息。     

不同水肥调控措施对冬小麦产量影响的研究

水分不足和养分缺乏是制约广大旱作农业地区生产发展的两个关键因素.以冬小麦为供试作物,采用田间试验的研究方法,探讨了不同水肥调控技术措施(施肥和补充灌溉)对冬小麦产量和水分利用效率等之间的关系,获得了主要结论:中水中肥冬小麦产量最高,其水分的利用效率也最高.     

化学联合调控对设施番茄生长和水分利用效率的影响

为了探明保水剂(SAP)、黄腐酸(FA)两种化学制剂联合调控对设施番茄生长和水分利用效率的影响,根据施用SAP、FA的不同组合及灌溉定额的不同设置了:S、F、SF、SFL、CK 5个处理,进行了对比试验。结果表明:SAP和FA能显著促进番茄生长、提高土壤含水率、产量和水分利用效率。在灌水相同的情况下整个生育期内SF处理的土壤含水率最高,较S、F、CK处理平均增加5.0%、10.6%、17.0%;S、F处理较对照处理CK分别提高13.0%、4.0%。SF处理的产量最高为111.8 t/hm~2,较S、F、CK处理增加8.6%、6.8%、14.1%。SFL处理较其他处理少灌一次水,产量为110.6 t/hm~2,增产12.9%,水分利用效率最高,为50.3 kg/m~3,较CK处理提高23.1%。SAP和FA联合调控的蓄水保墒和增产效果显著。     

基于实时含水率数据的土壤墒情动态建模及预测

实时准确地预测墒情是进行灌溉预报,实现农田水分精准化管理,提高水分利用效率的重要措施。基于根区（0−60cm土层）水量平衡原理,利用泰勒级数对根区下界面水分通量和作物蒸腾量进行了线性化处理,并以实时根区平均土壤含水率为自变量构建了动态的土壤墒情预测模型。采用天津市武清区西吕村无线土壤墒情监测系统（包含3个监测点）实时监测数据（地表下30cm和60cm处的土壤含水率）,分别选取5d、10d、15d和20d作为建模系列长度进行回归分析,确定模型参数,对10d和15d两种预见期进行了土壤墒情预测精度分析。结果表明：（1）实时预测模型拟合程度较好,三种建模系列长度条件下的确定性系数均达到0.80以上（样本数均大于550）;（2）15d建模系列长度下相对误差最小;（3）15d建模系列长度、15d预见期、10%相对误差界限值条件下,3个监测点的墒情预测合格率分别达到98%、100%和89%。由此可见,研究提出的实时墒情预测模型预测精度较高,便于建模分析,为土壤墒情的预测提供了新方法。     

温室膜下滴灌条件下黄瓜需水规律研究

根据试验区温室黄瓜生育期环境因子实测资料,采用土壤水量平衡原理模拟了黄瓜生育期土壤含水量的变化过程,以模拟计算的土壤含水率与实际测试的土壤含水率的误差平方和最小为目标函数来确定温室膜下滴灌条件下的作物系数和作物需水量。结果表明,黄瓜生长期土壤含水率的模拟值和实测值较为吻合,两者相对误差在10%以内。作物系数在生长前期是逐渐变大,在作物生长旺盛时期作物系数达到最大值,随后逐渐减小,与作物叶面积指数的变化规律一致。温室黄瓜需水量在生长期的前期随时间的变化幅度较小,变化为1.5~3.5mm/d;中期随时间的变化幅度较大,变化为0.2~7.5mm/d;后期随时间的变化幅度又变小,变化为3.5~7.2mm/d。