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。     

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。     

膜下滴灌水稻穴直播机研究

根据水稻膜下滴灌穴直播的农艺要求,分别设计了不同种植模式下适用的膜下滴灌水稻播种机,并对关键部件滚筒式穴播器和覆土装置进行分析;通过正交试验确定了影响其播种性能的因素依次为成穴鸭嘴长度、滚筒式穴播器的滚筒直径和行走速度,影响其覆土性能的因素依次为导土板螺旋升角、覆土滚筒直径和行走速度。在较优参数组合鸭嘴长度28mm、穴播滚筒半径180mm、覆土滚筒螺旋升角35°、覆土滚筒直径360mm、播种机行走速度0.65m/s时,膜下滴灌水稻播种机播种深度合格率为92.6%,穴粒合格率为94.7%,覆土合格率为91.2%,空穴率为1.8%,平均产量达10500kg/hm2,该播种机能满足膜下滴灌水稻播种的技术要求。     

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。     

土壤水基质势膜下滴灌春玉米生长和耗水特性研究

为缓解内蒙古河套灌区水资源短缺并实现农业节水,在河套灌区连续开展2 a(2016年和2017年)的田间试验,采用膜下滴灌种植春玉米,设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平,分别为-10(S1)、-20(S2)、-30(S3)、-40(S4)、-50 kPa(S5),研究不同灌溉处理下的土壤水分分布与春玉米生长及耗水特性。研究结果表明2个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显,基质势越高土壤剖面平均体积含水率越高。不同土壤水基质势下限控制的灌水水平显著影响玉米生长,随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低,玉米株高与叶面积指数显著降低(p0.05),其中基质势下限为-50 kPa的处理玉米发生早衰现象。地上部分干物质积累量、百粒质量、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加。土壤水基质势水平越高,玉米产量越高,其中S1、S2和S3处理玉米产量显著高于S4和S5,但是前三者之间不存在显著差异(p0.05)。随着土壤水基质势的降低水分利用效率先增大后减小,-30 kPa时水分利用效率最高。综合考虑作物产量和水分利用效率,建议将河套灌区玉米膜下滴灌土壤水基质势下限控制在-30 kPa。     

宁夏膜下滴灌玉米不同施肥模式的试验研究

通过设置不同施肥量和施肥比例,研究不同生育期内不同施肥模式对玉米生理指标与产量的影响,从而为宁夏引黄灌区提供适合当地推广的滴灌施肥模式。通过田间试验得出:同一种施肥模式对不同玉米品种的影响不同。两个玉米品种均在F1(N:285kg/hm2、P:120kg/hm2、K:128kg/hm2)水平下取得,但最优施肥比例不同。迪卡519:CK产量为14 987kg/hm2,滴灌最高产量施肥比例为P3,产量为16 536kg/hm2,增产10.3%、节水26.2%;正大12:CK产量为13 930kg/hm2,滴灌最高产量施肥比例为P2,产量为15 075kg/hm2,增产8.2%、节水23.6%。F1施肥量相对对照来说氮肥节约:27.7%,磷肥节约:24.1%,钾肥节约:11.1%。     

绿洲滴灌棉田土壤水盐动态变化研究

采用田间试验对盐渍化棉田不同生育时期、不同深层土壤盐分的动态变化进行了研究,结果表明:膜下滴灌在连续的滴水作用下可在一定时间内降低土壤盐分,并不能从根本上减少土壤盐分;滴水开始后,水平方向上距离滴头越近土壤盐分积累越少,垂直方向盐分的积累主要在40~60 cm土层,60~100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;不同土壤深层间、不同生育期间土壤盐分变化都达到了极显著水平。     

日光温室黄瓜膜下滴灌灌溉制度的试验研究

以膜下滴灌条件下日光温室黄瓜为试验材料,共设4个处理,每个处理3个重复。通过测定土壤水分、黄瓜形态指标、黄瓜产量及品质以及灌水量,对膜下滴灌条件下日光温室黄瓜灌溉制度进行了试验研究。结果表明,仅从产量角度衡量,处理4黄瓜产量最大。在兼顾黄瓜产量、品质及节水目标时,日光温室夏黄瓜在膜下滴灌条件下,结果期适宜的耗水量应为120 mm左右,日耗水强度为3.04~4.68 mm。每隔4~5 d灌1次水,灌水定额为15 mm;理想的土壤含水量指标为田间持水率的85%~90%。     

基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

在2个灌水水平下（I1：高水,I2：低水）以不同滴灌带间距（A1：1m,A2：0.5m）与覆膜方式（M1：全膜覆盖,M2：半膜覆盖）进行2a田间试验,结合作物产量、作物水分利用效率（WUE）以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式,并利用产量水分敏感系数（ky）确定最优的膜下滴灌模式。结果表明：在低频灌溉模式下,部分覆膜处理的蒸腾（ET）高于全覆膜处理,而产量和WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显,然而在高水处理下,“一管单行”作物的产量与WUE高于“一管双行”。高频灌溉模式下,作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。低频灌溉条件下,ky对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著,而部分覆盖处理WUE低,ky高,对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下,覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky 产生影响。高频灌溉条件下,ky能对经WUE筛选出的膜下滴灌处理进行进一步的优选。基于ky的结果,结合产量、水分利用效率与产投比,建议在高频灌溉条件下采取“全膜低水+一管双行”模式或“半膜高水+一管单行”模式,在低频灌溉条件下采取全膜高水模式。