陕西关中地区夏玉米作物系数试验研究

依据1999—2003年五年田间试验资料,利用Penman-Montheith公式计算陕西关中地区夏玉米全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并利用大型称重式蒸渗仪监测夏玉米全生育期内作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了夏玉米各生育阶段的作物系数,并分析了作物系数变化规律。结果表明：在陕西关中地区的气象条件下,夏玉米的参考作物蒸发蒸...     

基于无人机热红外遥感的夏玉米蒸散量估算及其影响因子

农田蒸散量(ET)是土壤—作物—大气连续体水分运移的关键参数,与作物生理活动和产量有着极为密切的关系,准确实时估算田间作物蒸散量对研究作物生长发育至关重要。基于无人机热红外传感器反演夏玉米的冠层温度,基于反演的冠层温度构建夏玉米蒸散模型(ET_(d,t))并验证了模型反演作物蒸散量的精度,分析了ET_(d,t)相关影响因子。结果表明:以热红外冠层温度作物蒸散模型计算的ET_(d,t)最低值出现在幼苗期为3.42 mm/d,最高值出现在灌浆期为10.94 mm/d,并与涡度相关实测值ET_(d,e)、FAO Penman-Monteith模型计算值ET_(d,f)进行验证,在P0.01水平上呈显著线性关系(R~2=0.739、0.742,RMSE=0.676、0.109 mm/d),ET_(d,t)估算精度达到80%以上。ET_(d,t)的计算受日净辐射、风速、气温、降雨等气象因子影响,不同气象条件的ET_(d,t)不同。叶面积指数(LAI)为夏玉米农田最主要的生物因子,LAI与ET_(d,t)呈线性正相关关系(R~2=0.700),空气动力学阻抗(r_a)是最主要的环境驱动因子,r_a与ET_(d,t)呈线性负相关关系(R~2=0.696)。随着植被覆盖度(NDVI)的变化,ET_(d,t)呈现相同变化趋势(R~2=0.656)。因此,基于无人机热红外反演的冠层温度计算的(ET_(d,t))能较好的反映田间夏玉米蒸散变化过程,从而为利用无人机热红外遥感估算作物蒸散量提供了科学依据。     

砂石覆盖条件下冬小麦蒸散量的单、双作物系数法估算

农田蒸散(ETc)是农业系统能量平衡和水分平衡的关键要素,砂石覆盖条件下ETc的估算对于评价砂石覆盖对农田作物的影响非常重要。为准确估算砂石覆盖条件下冬小麦ETc,在陕西杨凌建立了遮雨棚下的蒸渗仪动态观测系统。利用FAO-56的Penman-Monteith(PM)模型和单、双作物系数法对冬小麦ETc进行估算,并基于两年度不同砂石覆盖量下冬小麦实测ETc数据,对单、双作物系数法进行改进和修正,得到适用于砂石覆盖条件下单、双作物系数与砂石覆盖量的关系。结果表明:(1)冬小麦不同生长阶段的单作物系数与砂石覆盖量具有很好的线性关系,进一步结合估算的参考作物腾发量(ET0)计算,能很好地模拟两年度不同砂石覆盖量下的冬小麦ETc。(2)基于冬小麦实测ETc对双作物系数进行修正,可得到其修正系数A与砂石覆盖量之间的线性关系,进一步结合ET0可准确估算两年度不同砂石覆盖量下的冬小麦各生长阶段ETc。(3)不同砂石覆盖量下,双作物系数法比单作物系数法和PM模型估算冬小麦ETc的精度更高。总体上,单、双作物系数法在估算砂石覆盖条件下的冬小麦ETc中仍有一定的适用性,但需经实测数据进行修正。     

基于蒸腾估算的不同施肥量对夏玉米生长及产量的影响研究

利用作物蒸腾和土壤蒸发之间的定量分配占比确定最优施肥量,是指导合理灌溉、提高水肥利用效率的重要研究内容。该研究测定了夏玉米蒸腾量、土壤蒸发量、作物生长参数和产量,并用修正双作物系数法估算全生育期夏玉米蒸发蒸腾量,分析了雨养条件下,不同施肥量对夏玉米植株蒸腾(T_c)和土壤蒸发(E)及产量的影响。结果表明:夏玉米生长初期,施肥量对T_c的影响不明显,E对蒸散量(ET_c)的贡献大于T_c;生长中期,施肥量越大,T_c相对较大,0肥(N1)低肥(N2)中肥(N3)高肥(N4),T_c对夏玉米蒸散量ET_c的贡献大于E;生长后期,N2处理T_c最高,N4处理最低。不同施肥量下,T_c、E整体呈现下降趋势,T_c、E对ET_c相互影响。不同施肥量夏玉米产量N3N2N4N1,N3处理比N1处理产量高16.9%、N3处理比N4处理产量高9.6%。施肥量过多或太少,都会降低夏玉米产量。适当施肥可以提高T_c在ET_c中的所占比例(N3最高,T_c/ET_c=67.53%),降低E的消耗,从而使水分消耗向增加作物产量的方向分配。     

双作物系数法计算华北地区桃树蒸散量的可靠性评价

为评估双作物系数法计算华北地区果树蒸散量和作物系数的可靠性,采用液流法和水量平衡法在2012—2013年对桃树蒸散量和作物系数进行了大田小区试验测定。结果表明,双作物系数法计算的蒸散强度与液流法和水量平衡法测定的蒸散强度在果树生育期内均随时间呈先增大后减小的趋势,计算值与2种实测法测定结果之间均显著相关。全生育期蒸散量计算值与实测值的相对误差小于4.5%,但土壤蒸发量计算值比测定值小59.5%~64.8%,而蒸腾量计算值则比测定值大25.6%~26.0%。双作物系数法计算的作物系数与液流法和水量平衡法测定的作物系数也均随生育期呈先增大后减小的趋势,3种方法获得的整个生育期平均作物系数分别为0.90、0.89和0.95。通过对均方根-实测值标准偏差比(RSR)和纳什效率系数(NES)的分析,认为双作物系数法是估算充分灌溉条件下干旱-半干旱地区桃树蒸散量和作物系数的一种有效方法。     

基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统研究

为解决中小规模温室大棚的滴灌问题,设计出一套由作物蒸散量模型计算作物灌溉量的智能化滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器测量不同高度上的温湿度差,利用波文比-能量平衡法计算出作物的蒸散量,并将蒸散量换算为灌溉量,通过单片机设定程序控制电磁阀的开关时间即控制灌溉量多少。对比试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室大棚的精确灌...     

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。     

基于改进Makkink模型的四川盆地参考作物蒸散量估算

为了有效提高四川盆地参考作物蒸散量ET₀的预报精度,选取四川盆地16个代表性气象站点1961-2019年逐日气象数据,基于差分进化算法(DE)对辐射模型的经验参数校准改进Makkink模型并估算四川盆地ET₀,在日、月尺度上对改进的Makkink模型(M1-M6)和Jennsen-Haise(JH)及Irmak(IK)模型评价.结果表明:在日尺度上,改进的Makkink(M1-M6)模型(R²为0.77~0.87)模拟结果比JH和IK模型(R²为0.74~0.76)更精确,改进的Makkink模型中,M4模型估算精度最高,综合性指标GPI中位数为1.05;在月尺度上,改进的Makkink模型模拟结果(误差为3.59~15.71 mm/月)也优于JH和IK模型(误差为6.84~25.31 mm/月),其中M4模型估算精度最佳,综合性指标GPI为1.72.总体而言,推荐以温度和相对湿度作为输入数据的M4模型模拟四川盆地ET₀.     

玉米覆膜滴灌对土壤含水率的影响

通过田间试验,探讨玉米各生育期覆膜滴灌与非覆膜滴灌条件下土壤含水率变化情况。结果表明:不同滴灌方式下土壤含水率会发生明显变化;在玉米全生育期内,覆膜滴灌方式下0~60 cm土壤含水率变化趋势要好于非覆膜滴灌方式,适合在辽宁地区推广。     

青海东部农业区参考作物蒸散量的估算方法

利用青海东部农业区5个气象站1960—2006年逐日气象资料,以Penman-Monteith公式估算结果为标准,分析了Hargreaves-Samani、McCloud与Priestley-Taylor法的适用性。结果表明,采用Hargreaves-Samani法和Priestley-Taylor法,年平均ET0估算值高于标准值,而McCloud估算结果显著偏小;气温较低月份(11月至次年3月),Hargreaves-Samani和Priestley-Taylor法月平均ET0估算值与标准值差异不显著,4—10月估算结果显著高于标准值。可见,Priestley-Taylor适用性最好,Hargreaves-Samani次之,McCloud最差,且Priestley-Taylor公式修正后估算精度更高。     

通辽玉米滴灌灌溉制度

为更加合理制定玉米滴灌灌溉制度,以我国“节水增粮行动”为背景, 于2016年在内蒙古通辽开展玉米滴灌灌溉制度试验研究.根据试验区34 a的降雨资料进行降雨频率分析,选取不同水文年型的代表年,结合玉米滴灌试验得到实际耗水规律,对比6种灌溉处理在各生育阶段的变化情况,测定了株高、叶面积指数、玉米产量等指标.结果表明:中水处理作物性状及产量较高,且水分利用效率最高,为最佳灌水处理;以中水处理作为滴灌灌溉制度的参考依据,通过气象数据计算参考蒸发蒸腾量ET₀.利用实际耗水量获取各生育阶段作物系数,结合代表年型的ET₀计算需水量.根据降雨量,得到不同水文年型滴灌灌溉制度:枯水年覆膜滴灌灌溉定额1 575 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 785 m³/hm²;平水年覆膜滴灌灌溉定额1 125 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 425 m³/hm²;丰水年覆膜滴灌灌溉定额600 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额900 m³/hm².     

膜下滴灌水氮耦合对玉米光合特性的影响

通过大田试验设置水氮2因素3水平计9种组合处理,研究膜下滴灌水氮一体化施用条件下二因素不同用量对玉米灌浆前期穗位叶光合速率和蒸腾速率的影响效应及其他光合因子与光合速率的关系,寻求适宜松辽平原到内蒙古高原过渡地带的水氮施用量。结果表明:气孔导度、蒸腾速率与光合速率线性正相关,胞间CO_2浓度与光合速率线性负相关。灌水与施氮均能提高光合、蒸腾速率,灌水作用大于施氮。氮亏缺抑制光合速率的程度大于抑制蒸腾速率,灌水量的增加促进光合速率的程度小于促进蒸腾速率。生育期1 351~1 465 m~3/hm~2的低灌溉量阻碍氮对光合速率和蒸腾速率的作用,水分亏缺引起过量施氮的负效应。1 802~2 315 m~3/hm~2的中高灌溉量下氮效应显著,而施氮量由240 kg/hm~2增至288 kg/hm~2效应微弱。生育期施氮240 kg/hm~2与灌水1 802~2 315 m~3/hm~2可作为适宜的水氮耦合用量。     

覆膜滴灌对玉米田间水热传输及耗水的影响

基于充分滴灌条件下,定量分析了东北典型区玉米膜下滴灌与不覆膜滴灌下太阳净辐射、土壤热通量、土壤温度和作物耗水量的差异.结果表明:在晴天覆膜使得净辐射峰值时间滞后约1 h,在阴天覆膜处理土壤热通量能够为玉米生长提供更多的能量;全生育覆膜与不覆膜处理,冠层上方获得净辐射分别为133.25和135.42 W/m²,覆膜处理获得的可供能量低于不覆膜处理的,但在玉米生长中后期,覆膜处理提高了2%的净辐射;全生育期覆膜提高了0~80 cm土层平均地温1.13 ℃和土壤积温149.68 ℃;覆膜滴灌下玉米生长初期和后期的耗水量显著低于不覆膜滴灌处理下的,全生育期耗水量显著减少10.21%,生育期内平均作物系数K_c显著降低7.42%.     

灌水技术参数对覆膜制种玉米生长与蒸腾耗水的影响

科学高效的灌溉管理是提高水分生产力的关键。针对覆膜前后土壤水热条件有明显差异,灌水参数如何影响作物生长与耗水尚不明确的问题,本研究以制种玉米为研究对象在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了田间试验。设计3种滴头流量D1(2.0 L/h)、D2(2.5 L/h)、D3(3.0 L/h),5种灌水间隔时间P1(6 d)、P2(8 d)、P3(10 d)、P4(12 d)、P5(14 d),探究灌溉方案对覆膜制种玉米生长、产量和蒸腾耗水的影响。结果表明滴头流量较大和灌水间隔时间较小时制种玉米株高与叶面积指数表现更好。D1处理下,随灌水间隔时间增加株高和叶面积指数呈先增大后减小的趋势,在P2取得最大值。籽粒产量与灌水间隔时间呈现显著的二次函数关系,D1、D3处理下最大值均出现在P2。灌水间隔时间为6～10 d时D2可以获得最高的产量。单株日尺度液流速率与小时尺度液流速率均随滴头流量增大而增加,随灌水间隔时间增加而减小。D3处理小时尺度液流速率峰值比D2、D1处理分别增加85.88%～127.02%、117.80%～151.89%。灌水间隔时间由P1增加到P5时,小时尺度液流速率...     

新疆棉花叶片光合与蒸腾特性对膜下滴灌的响应

利用PTM-48光合作用测定仪研究了新疆棉花不同生长期叶片光合、蒸腾特性及其对膜下滴灌的响应机理。结果表明,膜下滴灌条件下不同生长期棉花叶片净光合速率日变化为单峰型曲线,峰值出现在12:00~16:00之间,生长期间没有出现光合午休现象;而蒸腾速率并非单峰曲线,有波动变化;苗期、蕾期叶片净光合速率及蒸腾速率大于其它生育时期;随着棉花的生长发育,光饱和点和光补偿点均呈先升后降的变化趋势,开花期光饱和点及光补偿点最高;表观量子效率基本呈下降趋势,但在铃期较开花期出现小幅增加;叶片水分利用效率日变化呈现多样化,早晚各出现一个峰值;日平均水分利用效率呈先升后降趋势,蕾期日平均水分利用效率最高;暗呼吸速率在开花期最高,吐絮期最低。     

膜下滴灌水氮耦合效应对玉米干物质与产量的影响

通过大田试验研究膜下滴灌水氮耦合效应对玉米干物质与产量的影响,设置3个水分水平,按土壤含水率占田间持水率百分比的上下限不同设低、中、高水:低水 W1(拔节前60%~80%,拔节后55%~80%)、中水W2(拔节前65%~85%,拔节后60%~85%)、高水W3(拔节前75%~95%,拔节后70%~95%).施氮梯度按224,270,330 kg/hm²设低、中、高氮3个施氮水平.寻求适宜于科尔沁左翼中旗的玉米膜下滴灌适宜水氮用量,为玉米膜下滴灌达到高产、高效目标提供理论依据.研究结果表明:生育期中等施氮水平270 kg/hm²与高灌溉水平组合下可获得较高的全株干物质总量,但收获指数低于中水中氮的组合,中水中氮耦合用量下可获得较高的收获指数,能较好地调节光合产物在籽粒与营养器官间的分配;在当地典型地域及气候条件下,玉米采用膜下滴灌种植方式,增加水和氮的投入均能增产,并对产量有报酬递减效应,单因素施用水平的变动引起产量的改变是水分作用大于施氮作用.     

滴灌条件下不同供水水平对温室番茄生长、产量及其品质的影响

基于彭曼-蒙蒂斯法计算的作物需水量(ETc),采用150%ETc(I150)、125%ETc(I125)、100%ETc(I100)、75%ETc(I75)和50%ETc(I50)5种滴灌用水量水平,研究了不同灌溉水平对温室番茄品质和生长的影响,确定了温室番茄的最佳滴灌水量。结果表明,滴灌条件下不同灌水量对番茄的生长参数、结实率、品质等均有显著影响。滴灌用水量在I100时,番茄产量,植株高度和叶绿素值均最高,分别为78.6t/hm2,125.5cm和56.4spad。在I100水平下,灌溉水利用率为0.479,用水量较温室外灌溉节约31.2%。对番茄品质而言,I100下作物果质量(FW)和有机酸(OA)达到了最大值,而I75和I100下作物的可溶性固物(TSS)和果型指数(FSI)并没有显著差异,I100下的番茄产量比I75增加13.6%。综上分析,I100是温室番茄滴灌的最佳水量,过多灌水量不利于果实的品质和灌溉水利用率的提高。     

膜下滴灌系统设计

为黑龙江省某国营农场面积约66.67hm2小麦种植区进行膜下滴灌系统设计。首先,介绍了工程概况;其次,计算了滴灌设计的耗水强度、灌水定额和灌水周期,确定了一次灌水延续时间、滴灌的轮灌制度、毛管的极限长度和水头差分配,确立了各级管道的直径和长度,并进行了滴灌管网系统的布置,推算了各级管道的流量,进行了管网的水力计算;最终选择了水泵的型号。膜下滴灌系统为实际生产提供了技术支持和帮助。实践表明,膜下滴灌系统较传统种植方式节水灌溉,平衡施肥,可大幅度提高产量。     

膜下滴灌玉米最佳种植密度及灌溉模式试验研究

为确定山西省北部地区膜下滴灌玉米适宜的种植密度和灌溉制度,于2015年在山西省阳高县进行了大田玉米膜下滴灌试验.研究分析了不同种植密度和灌水次数组合对玉米田水分含量、水分消耗量、植株生长发育状况、水分利用效率的影响.结果表明,种植密度、灌水次数均对玉米生长具有明显影响,进而影响到玉米产量.在种植密度8.25万株/hm2...