广西糖料甘蔗需水量和灌溉定额空间变异

广西是中国主要的糖料蔗生产基地,地处喀斯特地貌区,其土壤保水保肥效率低,且年降水时空分布不均,灌溉对保障糖料蔗高产稳产极其重要。研究糖料蔗需水量及灌溉定额空间变异规律,对指导糖料蔗高效节水灌溉,保障其高产稳产具有极其重要的作用。以广西7个灌溉试验站的试验数据为基础,采用双作物系数法,结合全区25个气象站的数据,计算全区多年平均参照作物蒸发蒸腾量(crop reference evapotranspiration,ET0)及滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌共4种灌水方式下的作物需水量(crop evapotranspiration,ETc)和灌溉定额,分析各变量的空间变异性,并绘制其等值线图。与观测资料对比发现,该文基于双作物系数法得到的ETc相对误差范围在5%左右。气象因素空间分布的不均匀性导致ET0和ETc的空间分布不均,进而导致灌溉定额的空间分布差异,其中以降水的影响最明显。全区多年平均日均有效降水量全区相对差异达65%,东兴和百色分别为全区最大值和最小值点,分别为5.37和1.94 mm/d。滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌4种灌水方式下日均ETc分别为3.48、3.48、3.59和3.52 mm/d,北海为全区峰值点,田东为区域性峰值点。全区多年平均灌溉定额在滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌灌水方式下分别为135、135、354和457 mm。不同灌水方式下全区糖料蔗灌溉定额呈现出相同的空间分布规律,即桂林至田东一带为灌溉定额的高值区,田东为全区的峰值点。研究可为广西地区糖料蔗的灌溉行为包括灌溉方式和灌溉定额的选择提供理论指导。     

盐分再分配条件下河套灌区冲洗水量的数值模拟

该文旨在探讨干旱缺水地区长期灌溉条件下,合理解决节水灌溉与冲洗灌溉间矛盾的途径,为在该地区实施节水灌溉战略提供理论依据。采用修正的对流扩散模型(SOTR)及特征有限元方法对中国内蒙古河套灌区冲洗—蒸发条件下的冲洗定额进行数值模拟研究。并用γ射线测定土柱土壤水盐运移结果标定了数值模拟结果。重点分析了基于土壤水动力学与溶质动力学原理,再灌溉冲洗与再分配条件下,均质垂直剖面上溶质运移过程;长期灌溉条件下,干旱地区土壤盐分布与冲洗定额、初始土壤盐分含量、地下水位埋深及地下水矿化度间的内在联系;在此基础上,确定节水灌溉条件下河套灌区最优的冲洗定额。该成果对于促进该地区农业可持续发展具有一定的指导意义     

滴灌带布置方式与灌水定额对土壤性状及棉花产量影响

通过田间灌溉试验系统地分析了不同滴灌灌水定额和滴灌带毛管布置方式对土壤性状与棉花产量的影响,旨在筛选出一种适宜新疆北疆棉田棉花栽培的滴灌灌水模式。滴灌灌溉田间试验以棉花品种"ND203"为供试作物,采用当前新疆普遍应用的2种典型滴灌带毛管布置方式(一膜两管六行和一膜三管六行)和3种滴灌灌水定额(常规灌水量,节水15%和节水30%灌水量)进行。结果表明:在滴灌灌水定额相同的条件下,与一膜两管六行相比,一膜三管六行滴灌毛管布置方式淋洗棉花行间0～40 cm土层土壤盐分效果最优,棉花产量增加4%～11%;在滴灌带毛管布置模式相同条件下,灌水定额越大,棉花行间0～40 cm土层土壤总孔隙度越大、容重越小、持水能力越强,棉花单株成铃数越多。因此,可以认为一膜三管六行滴灌带毛管布置方式与节水15%灌水定额(全生育期灌溉定额为3434 m3hm-2)相组合,棉花产量达到最高(6078 kg hm-2),是北疆棉田棉花栽培节水灌溉的首选。     

关中灌区小麦、玉米高产节水灌溉的几个指标确定

对陕西省洛惠渠灌区、宝鸡峡灌区试验站多年积累的大量试验资料进行了系统整理和分析,确定了作物灌溉湿润层深度,适宜的土壤水分指标,基本的灌溉方式以及灌水定额等这些作为作物灌溉基本依据的具体指标.研究结果对于陕西省关中地区主要种植作物--小麦、玉米在作物稳产高产的前提下实现节水灌溉具有重要的现实和指导意义.     

霍泉灌区冬小麦夏玉米高产节水灌溉制度

根据山西省霍泉灌区李堡试验区1996年10月～1999年9月3年的试验资料,分析建立了冬小麦与夏玉米的耗水量估算模型及产量与水分关系的数学模型;以1998年10月～1999年9月冬小麦、夏玉米连作为例,对两种作物的需水规律进行了分析,并利用所建模型,分析给出了冬小麦、夏玉米连作套种的高产节水灌溉定额。最后用动态规划法分析提出了有限水量在作物生育期内的最优分配方案     

河流故道区砂质土壤水分运移规律及灌溉制度初探

对河流故道区砂质土壤水分运移规律及灌溉制度研究结果表明,不同灌水量处理灌水后7d内土壤蒸发量差异较小。7年生梨树地灌溉试验表明,增大灌水定额,减少灌水次数可达到节水增效的目的。土壤水分入渗深度在灌水定额为1200m3/hm2时,仍未突破梨树的主要根系范围;而目前群众普遍采用的灌水定额600m3/hm2,生育期内灌水6次的灌溉制度尚不能满足梨树根系对水分的要求。并提出采用梨树地灌水定额为900m3/hm2,生育期内灌水4次的定额足灌制度进行灌溉。     

冬小麦微咸水灌溉制度的研究

通过中科院南皮生态试验站冬小麦微咸水灌溉试验,研究不同灌溉定额对土壤水分利用效率、盐分运移规律以及作物产量的影响,并进一步探讨灌区适宜的灌溉制度。研究结果表明,从水分利用效率大小、年内盐分平衡以及作物需水规律综合考虑,小麦生育期适宜灌溉定额为120 m³/667 m²。该研究结果为灌区地下微咸水的合理开发利用提供了依据。     

考虑地面灌水技术制约的灌溉制度优化

制定作物灌溉制度不仅要考虑补充根层土壤水分以满足作物需求，还应考虑灌水方法对灌水量的限制。为研究我国华北地区地面灌溉条件下冬小麦－夏玉米连作的节水灌溉制度，在河北省雄县进行了连续3年不同灌水处理试验，用水量平衡模型ISAREG对各处理进行数值模拟，从而验证了选定的模型和参数。采用该模型模拟了不同水文年冬小麦－夏玉米连作的多种灌溉制度，对各方案的灌水次数、灌水量、降雨和灌溉水量损失以及作物产量等因素进行了对比，并对现行灌溉制度进行了评价。结果显示：雄县现行灌溉定额大大超过了灌溉需水量，主要原因是地面灌水技术的制约，如田面不平、进地流量过小或畦块过大等，造成难以控制小水量灌溉。为研究既能满足作物基本需水要求，又使灌溉水量损失最小的最佳灌水定额，用模拟地面灌溉水流运动的SRFR模型模拟不同生长阶段的灌溉，得到了每次灌溉时不同流量条件下的最小灌水量，以及灌水效率与灌水量的关系，据此提出了与灌水技术改进措施相结合的不同水文年的灌溉制度优化方案。     

鄂北地区水稻适宜节水模式与节水潜力

研究作物需水规律、探寻适宜节水模式对缓解农业用水短缺十分重要。该文基于长渠灌溉试验站2009-2013年的水稻灌溉试验数据,分析了浅灌、中蓄、湿润3种传统灌溉模式下水稻的需水规律;运用率定后的ORYZA_V3模型模拟了30 a(1981-2010年)不同灌溉模式、不同灌溉下限以及不同灌水定额等多种情景下的水稻生长,对比分析了水稻各生育阶段腾发量、耗水量、灌溉定额、灌水次数、产量以及水分生产率在不同情景下的差异;通过模拟典型年不同受旱情景下的水稻生长,对比分析了各生育阶段不同受旱程度对水稻腾发量和产量的影响。结果表明:与浅灌模式相比,湿润模式下水稻年均产量增加2.7%、灌溉用水量减少4.2%;中蓄模式下水稻产量减少2.3%、灌溉用水量减少1.1%;湿润模式优于浅灌、中蓄模式。分蘖期的灌溉下限低于90%能减少水稻腾发量47%以上,其他阶段的灌溉下限低于70%时能减少水稻腾发量10%以上;拔节孕穗期和抽穗开花期受旱对产量的影响最大;综合考虑节水、降低田间管理难度、确保粮食产量等因素,提出了鄂北地区的适宜灌溉模式:蓄水深度为60 mm,返青期保持薄水层,黄熟期水层自然落干,拔节孕穗期、乳熟期可中度受旱(灌溉下限为饱和含水率的70%~80%),分蘖、抽穗开花期可轻度受旱(灌溉下限不能低于饱和含水率的80%);灌水定额为30~40 mm。该适宜灌溉模式可为鄂北地区至少可节水1.68亿m~3,具有巨大的节水潜力。研究结果对指导鄂北地区水稻灌溉用水和明晰节水重点具有重要意义。     

水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究

根据1998～2000年两年在北京市水科所永乐店节水灌溉中心开展的冬小麦、夏玉米水肥耦合的田间试验成果的分析研究表明，氮肥效益的发挥与农田水分状况密切相关，低供水水平时(本研究中为冬小麦仅灌拔节水的节水灌溉处理)，肥料的增产效益十分显著，但氮肥贡献率随施肥量的增加而呈递减的趋势。不同的分析方法都表明，在永乐店节水灌溉中心，冬小麦施尿素400 kg/hm²和200 kg/hm²两个施肥水平的试验处理所获得的水(肥)分生产率最高(在不同农田供水状况下)，由于两者的水分生产率差异不大，为提高施肥效率，建议在生产上考虑选择200 kg/hm²的施肥方案较合理。     

以灌溉定额为参数的葡萄果实含糖量和果型指数的数学模型

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用深层坑渗灌灌水技术,研究了不同灌溉定额对葡萄含糖量和果型指数的影响。结果表明:葡萄果粒的果型指数和含糖量服从正态分布规律;采用模糊聚类分析法将果型指数和含糖量分为6类,对各类取其平均值后发现二者之间存在很好的模糊关系;建立了以灌溉定额为参数的果型指数和含糖量模型,根据灌溉定额可明晰果型指数和含糖量的关系;初步探明了灌溉定额对葡萄含糖量和果型指数的影响规律。     

灌水定额对波涌灌溉土壤中硝态氮浓度的影响

为深入研究波涌灌灌水定额对地下水硝态氮运移的影响,通过肥液（硝酸钾溶液）室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下,灌水定额对肥液间歇入渗地下水水质的影响规律。结果表明：不同灌水定额地下水中硝态氮浓度具有相似的变化规律,地下水位埋深越浅,地下水中硝态氮浓度的增加量越大,即浅层地下水易受硝态氮的污染;灌水结束时,进入地下水中的硝态氮量最大;在同一灌水定额条件下,地下水中硝态氮的浓度总体上随时间增加呈增大趋势;灌水定额越大,随下渗水分淋溶进入地下水中的硝态氮越多,对地下水造成的污染越严重。     

微咸水灌溉对土壤环境效应的预测研究

利用识别后的SWAP模型,探讨了微咸水灌溉条件下土壤水盐及其均衡要素的转化关系和土壤的积盐趋势预测。结果显示,两种灌溉定额下土壤盐分都有所增加,但淋洗灌溉定额下比正常灌溉定额下小麦、葵花和玉米模型土壤盐分分别降低了6.5%、0.7%、4%;小麦、葵花和玉米的相对减产率分别比正常灌溉定额下降低了1%、2%、6%。微咸水灌溉后在灌溉定额和灌溉水浓度不变的前提下,土壤盐分的积累随着时间的推移而呈递减趋势,大约在10a后盐分达到进出平衡状态,此时土壤的含盐量达到0.1852mg·cm^-3,比微咸水灌溉前增加0.0822mg·cm^-3。但仍属于轻度盐渍土（土壤含盐量0.126%）,不会对土壤水土环境产生较大的影响。     

膜下滴灌玉米番茄间作农田土壤水分分布特征模拟

间作种植和覆膜滴灌是实现高产和节水的重要技术,已被广泛应用,而掌握覆膜滴灌条件下间作种植农田土壤水分分布特征对于提高水分利用效率以及增产增收都具有重要意义。该文通过2a田间试验设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个灌水定额处理,并通过HYDRUS2D模型模拟了间作滴灌农田不同位置土壤水分的差异性、水平水量交换以及土壤水分二维分布特征。结果表明:基于HYDRUS2D构建的间作种植滴灌农田土壤水分模型精度较高,平均相对误差为5.72%～8.14%,决定系数在0.85～0.90,均方根误差在0.017～0.023 cm~3/cm~3。对于3个灌水处理皆表现为0～40 cm土层含水率出现差异,且在0～20 cm土层含水率差异显著,2014年番茄侧和玉米侧土壤含水率在3个灌水处理下的平均土壤含水率分别较裸地高20.17%和17.83%,2015年为16.02%和12.99%。间作滴灌农田土壤水平水量交换强烈,生育期水流主要由作物侧流入裸地侧,其中对于3个灌水处理在番茄侧0～40 cm土层净流入裸地的平均水量是玉米侧的1.3倍,约为60mm/a,并且0～40cm土层由作物侧流入裸地的水量是40～100cm土层的2.5倍。二维土壤水分分布显示,滴灌湿润体与作物根系分布匹配性较好,灌水后1d湿润饱和区主要集中在0～30cm土层,其中T1、T2、T3处理的饱和区面积分别为559.14,288.61和109.78 cm~2。灌水2 d后,低灌水处理(T3)存在较明显的水分亏缺,缺水区面积是充分灌溉(T1)的30倍。研究结果可为间作滴灌农田制定灌溉制度提供参考。     

灌水对水肥一体化制种玉米产量和水分利用效率的影响

研发和推广应用高效节水技术是提升扬黄灌区制种玉米产量、支撑制种玉米产业增效和持续发展的重要途径。为了给建立制种玉米水肥一体化技术模式下的科学高效灌溉制度提供科学依据。在甘肃扬黄灌区滴灌水肥一体化条件下,研究了不同灌溉定额和灌水次数下制种玉米的产量表现和水分利用效果。结果表明,灌溉定额从2 250 m3/hm2增加到3 000 m3/hm2时,制种玉米增产幅度达33.84%,但灌溉定额高于3 000 m3/hm2并继续增大时增产效果不明显,生育期耗水量增加,水分利用效率降低明显。灌水次数从10次增加至20次时,制种玉米产量及水分利用效率均呈降低趋势,灌水次数多于15次并继续增加时,制种玉米减产显著。灌水次数和灌溉定额之间不存在互作效应。在灌溉定额偏低条件下,增加灌水次数会造成制种玉米严重减产。当生育期灌溉定额为3 000 m3/hm2、灌水次数为10次时,折合产量较高,为7 386.9 kg/hm2,较其余处理增产-2.77%～93.58%;水分利用效率最高,为17.83 kg/(mm·hm2),较其余处理提高5.32%～78.30%;种植纯收益较高,为29 683.6元/hm2,较其余处理增加-511.8～20 675.4元/hm2;产投比最高,为3.03,较其余处理增加0.07～1.38。可见,灌水10次、灌溉定额为3 000 m3/hm2时灌溉水利用效果相对优化。     

西藏青稞灌溉定额的空间分布规律

西藏地区灌溉定额等试验数据有限,因此,基于少量实测数据,计算分析作物净灌溉定额及其空间变化规律,扩展有限数据的使用范围具有十分重要的意义。基于拉萨站实测的青稞作物系数,采用FAO提出的作物系数修正方法,得到西藏4个农业分区中代表站的青稞作物系数值。基于青稞种植区共28个站点的气象资料及4个分区的青稞作物系数及土壤水分参数等资料,采用土壤水量平衡原理计算得到28个站的青稞灌溉定额长系列值。采用克里金插值法得到西藏青稞不同水文年型灌溉定额及其主要影响因子的等值线图,分析了青稞灌溉定额的空间变化规律及其与主要影响因子的关系。结果表明,从西北到东南,青稞灌溉定额呈现逐渐减小的变化趋势,其等值线总体呈带状分布特点,并且等值线与经线趋于平行。青稞灌溉定额随着降雨量增加而降低,随气温及ET0增加而增加。     

灌溉定额对小麦产量、追肥肥效及损失的影响

在壤质潮土上,采用田间小区试验和~(15)N尿素微区试验,研究了不同灌溉定额对小麦产量、追肥肥效、利用率及损失率的影响。结果表明,在不追肥情况下,大水漫灌比适量水灌溉增产作用并不显著。追施尿素后进行大水漫灌,产量反而比适量水灌溉处理有所降低,大水漫灌明显地降低了追肥肥效。每次亩浇水70m~3,追肥利用率最高,损失率最低。浇水40m~3和100m~3处理,追肥利用率分别比浇水70m~3处理降低4.74％和0.64％,损失率分别增加4.63％和5.54％。