紫花苜蓿耗水规律及灌溉制度优化研究

为研究河套灌区紫花苜蓿的耗水规律,同时对现有灌溉制度进行优化,在田间试验的基础上,设置不同灌水水平对前两茬苜蓿进行了研究。结果表明:现蕾期和开花期是紫花苜蓿耗水的旺盛阶段,该阶段土壤水分亏缺会直接影响苜蓿产量的形成。通过多元线性回归的方法求解得到了两茬紫花苜蓿各生育期的敏感性系数,分别在0.103~0.731和0.041~0.375之间,且以现蕾期和开花期为最大,说明这两个生育阶段为苜蓿生长的关键阶段。以Jensen模型为基础,采用最小二乘法初步优化了两茬紫花苜蓿生育期内的灌溉制度,第1茬灌溉定额以1 400 m3/hm~2为宜,第2茬以2 300 m3/hm~2为宜,两茬灌水次数分别以4次和5次为最优。     

喷灌条件下草坪灌溉制度试验

以我国草坪最常用的黑麦草、早熟禾、高羊茅等三种草类为例。分别采用不同的灌水周期，测量了在4～9月5个月中土壤含水率的变化，并结合其间的降水量、日均耗水量等因素，分析了不同草坪草种类的耗水规律。研究了耗水量变化及对草坪草生长状况的影响。提出了该三种草的设计耗水强度与灌溉制度。     

春玉米需水规律及非充分灌溉条件下喷灌制度探索

1　试验情况和方法黑龙江垦区属寒带大陆性季节气候 ,由于季风多变 ,年际及年内降雨差异很大 ,尤其经常出现的春、伏、秋干旱 ,是影响玉米产量的重要原因之一 ,使玉米产量长期徘徊在 3 5 0ｋｇ上下。为了提高玉米产量 ,满足垦区日益增长的畜牧业发展的需求 ,增加经济效益 ,我们     

新疆北部苜蓿耗水规律及灌溉制度研究

通过对苜蓿的需水量、需水时间、灌溉次数等方面的试验对比分析,总结了苜蓿的耗水规律,即在苜蓿生长的幼苗期、分枝期,耗水量依次表现出递增的趋势,开花成熟期则有所下降。同时揭示了苜蓿耗水量与产量的关系,苜蓿产量与需水量之间的关系曲线呈抛物线形式,需水量在较小值时,苜蓿的产量随着需水量的增加而增加,直至到达产量最大值,此后随着需水量的増加产量反而开始下降。结合试验成果和当地荒漠戈壁地的土质结构和性状,初步提出了当地种植苜蓿的灌溉制度,苜蓿收获三茬的灌溉定额为8 040.5m3/hm2,全生育期的灌水次数为15次。     

宁夏干旱区油葵耗水规律及灌溉制度优化研究

在田间试验基础上,分析了不同生育阶段在不同水分处理下对油葵生长生理指标、产量和水分利用效率的影响。结果表明,油葵生育期内各处理总灌水量在150~375mm时,均无深层渗漏产生;现蕾期是油葵的关键需水期,可供水分较少时,在油葵关键需水期(现蕾期)灌溉可基本满足油葵生长所需;平水年宁夏干旱区油葵畦灌的优化灌溉制度是生育期2~3次灌水,灌水生育期为苗期、现蕾期和开花期,灌水定额为75mm,灌溉定额为150~227mm。与传统相比,该灌溉定额可在保证产量的情况下,降低ET约32.3%以上,并提高水分利用效率27.5%。     

喷灌灌溉制度的优化设计

从存贮化的角度,提出喷灌灌溉制度的优化设计方法。     

豫北地区冬小麦耗水规律及不同水文年灌溉制度研究

试验研究了豫北地区冬小麦耗水规律。结果表明,分蘖期和孕穗—扬花期是冬小麦生育期需水的2个高峰,后一阶段需水量约占全生育期需水量的65%;利用动态规划的方法对Jensen模型进行求解,制定该地区不同水文年不同灌溉定额条件下的非充分灌溉制度,在来水不足的情况下,应保证拔节期和灌浆期的灌水;在来水充足的情况下,应保证拔节期、灌浆期、苗期和返青期的灌水。     

黑土区调亏灌溉条件下大豆耗水规律试验研究

针对黑土区存在的降雨量时空分布不均,水资源短缺,作物水分利用效率较低的实际问题。2013年在黑龙江省北安农垦分局红星农场进行了盆栽试验,研究了调亏灌溉条件下的大豆耗水规律。结果表明大豆各生育阶段耗水量按结荚-鼓粒、开花-结荚、鼓粒-成熟、分枝-开花、出苗-分枝、播种-出苗阶段依次递减;产量、水分利用效率与耗水量之间均呈二次抛物线关系。耗水量为62.5kg/盆时,水分利用效率先出现最大值,耗水量达84.76kg/盆时,产量(52.9g/盆)最高,最高值出现时间较水分利用效率偏后。在试验的基础上,建立了基于Jensen模型的黑土区大豆水分生产函数。研究结果可为黑土区大豆节水灌溉管理提供一定的理论依据。     

蒙东地区紫花苜蓿喷灌最优化灌溉制度的研究

蒙东地区牧区属华北地区典型的蒙东地区牧区地带,鉴于蒙东地区牧区严重缺水,人均水量仅为850m~3,水资源的短缺制约以赤峰为代表的蒙东地区牧区经济的发展,农业用水为用水大户,解决农业用水将加快当地经济的发展。为解决水资源严重匮乏问题,拟就赤峰市蒙东地区牧区常种牧区作物紫花苜蓿为研究对象,采用试验和数据分析的方法,通过研究种植区土壤湿润深度、灌溉制度及土壤特性,寻求紫花苜蓿喷灌最优灌溉制度,指导蒙东地区牧区紫花苜蓿作物的生产。     

桔园喷灌增产机理和灌溉制度探讨

喷灌是柑桔等经济作物先进的灌溉方式,充分认为柑桔喷灌增产机理,采用合理的灌溉制度,对提高柑桔产量和品质有十分积极的意义。     

轻小型喷灌机组能耗分析与多元回归模型

为了研究配置参数对轻小型喷灌机组能耗的影响,在基于遗传算法的喷灌机组能耗计算模型基础上,以机组4.4CP-45为例,采用四因素三水平考虑交互作用的正交设计,就管道管径、喷头间距、喷头数、喷头工作压力及其交互作用对机组单位能耗的影响进行了对比分析,在此基础上建立了机组能耗的多元回归模型.研究结果表明,喷头工作压力对能耗的影响最显著,其次为管道管径,喷头数的影响也很明显,喷头间距对能耗的影响体现在与其他参数的交互作用中.4组主要的交互作用因素中,喷头间距与喷头数的作用最敏感,其后依次为管径与喷头数、喷头间距与管径、喷头间距与喷头工作压力,因而在机组配置参数的选择中,参数间交互作用不可忽略.经综合比较,机组配置参数最优组合方式为喷头间距为15 m、管径为80 mm、喷头数9个、管道末端喷头工作压力为0.25 MPa,此时机组单位能耗为4.53 kW·h/(mm·hm²),比优化前降低了22.6%,比只考虑单因素作用得到的最优组合方式降低了1.0%,且配置参数的选择更能为用户所接受.机组能耗多元回归模型复相关系数达0.88,确定性系数为0.774,比较可靠,能为喷灌工程设计及性能评价提供一定的借鉴作用.     

不同工况对喷灌水量分布的影响

为了探究不同工况对射流式喷头喷灌水量的影响,通过对射流式喷头在不同组合间距和工作压力下的水量分布数据进行分析,拟合出了喷头在不同工作压力及组合间距下的降水强度,采用克里斯琴森均匀系数和分布均匀性系数计算了相应的喷灌均匀度.结果发现喷头组合间距在1.0R～1.4R变化时正方形组合喷灌的CU值随喷头间距的增大呈下降趋势,C...     

不同喷灌水氮组合对马铃薯耗水、产量和品质的影响

为了探讨黑龙江省克山县圆形喷灌机条件下不同水氮组合对马铃薯的耗水规律、产量和品质的影响,同时确定节水、节肥、高产目标下适宜的水氮组合方式,试验设置了2个灌水水平:灌水总量W1(80 mm)和W2(100 mm);4个追氮量水平:F1(45 kg/hm²),F2(56.6 kg/hm²),F3(70 kg/hm²)和F4(86.6 kg/hm²);2个施氮频次:C1为块茎膨大期1次施入,C2为块茎膨大期分2次施入,并选择雨养区作为对照.结果表明:马铃薯全生育期耗水量为313~332 mm,块茎膨大期耗水量最大,占全生育期耗水总量63.4%~66.0%,幼苗期和块茎形成期是需水关键期,应结合马铃薯生长状况和当地雨水情况,适当进行补充灌溉;相比于其余处理,W2F4C2处理产量最高,达到46 525 kg/hm²;不同水氮组合间马铃薯的淀粉、维生素C、粗蛋白含量及商品薯率无显著差异,粗蛋白含量随着施氮量的增加呈现先降低后升高的趋势.综合比较,建议在黑龙江半湿润地区,可采用高水(100 mm)高肥(86.6 kg/hm²)高频次(块茎膨大期分2次施入)的方案.     

中国喷灌机现状与发展思考

基于水利统计数据,分析了近10 a中国节水灌溉应用分布,发现东北以喷灌为主,西北以微灌为主,华北以低压管灌为主,华东以渠道灌溉为主,具有明显的区域特征,节水灌溉仍有50%发展空间,喷灌技术占比与欧美国家相比仍然偏低.总结回顾了中国喷灌机发展历程、研究进展和发展趋势.从国家政策引导、智慧农业发展、农业种植结构变化和盐碱地耕地改造4个方面,分析了在资源环境约束挑战下中国喷灌机的发展机遇.阐明了喷灌的优势和不可替代作用,指出随着中国高标准农田建设及农业规模化经营稳步推进,喷灌机性能及功能不断增强,使以往喷灌的局限性逐步转变成发展优势.最后从补齐农业全程机械化短板、水肥药一体化作业新模式和无人化智能化方面展望了中国喷灌机未来发展前景.     

Effects of applied water and sprinkler irrigation uniformity on alfalfa growth and hay yield

This study was conducted to investigate the effects of applied water and sprinkler irrigation uniformity on alfalfa (Medicago sativa L.) growth and hay yield in a semi-arid region. Field experiments were carried out in 2006 in Varamin, Iran, on three plots of 25 m × 30 m. Each plot was subdivided into 25 subplots of 5 m × 6 m. Different irrigation depths and sprinkler water uniformities were obtained by various scenarios of sprinkler nozzle pressure. In each plot, applied water was measured at 250 points (125 points above and 125 points below canopy) and the soil water content of 40 cm deep below soil surface was monitored at 25 points, each in the center of a subplot, throughout the irrigation season. The results showed that sprinkler water and soil water content uniformity varied between 66-78 and 88-91%, respectively. The findings revealed that soil water content uniformity was around 20% higher than sprinkler water uniformity. The irrigation uniformity below the canopy was estimated to be 2.5% greater than above the canopy, and canopy-intercepted water could account for 11-15% of the total seasonal applied water. Evaluation showed that alfalfa leaf area index relies more heavily on farm water application uniformity than hay yield and crop height. The experimental results illustrated that water distribution in sprinkler irrigation systems has a direct effect on alfalfa growth, hay yield and water productivity such that the applied water reduction and the increased sprinkler water uniformity led to an increased alfalfa water productivity of 2.41 kg m⁻³.     

太阳能喷灌系统供给能源与水力性能关系

为了解决太阳能喷灌系统应用中无法对喷头水力性能进行有效预测的问题,以光照强度为影响因素,太阳能喷灌系统泵出口流量、泵出口压力、喷洒射程、水量分布及系统灌溉均匀性系数为评价指标,通过在夏季典型天气25~36℃下的系统水力性能试验,寻找不同光照强度下系统喷洒水力性能的变化规律,获得系统最佳工作状态下所需光照强度.试验结果表明:随着光照强度的增大,系统流量及泵出口压力均增大,泵的流量和压力随光照强度的变化规律基本符合指数分布规律.当光照强度大于900.0 W/m²时,系统流量、泵出口压力、射程及水量分布基本保持不变.获得了平均光照强度与均匀性系数函数关系,当光照强度大于900.0 W/m²时,系统喷灌均匀系数大于88%.当光照强度为200.0~600.0 W/m²时,系统喷灌均匀系数为76%~82%.太阳能喷灌系统在光照强度大于200.0 W/m²时可正常工作.该研究为改善太阳能喷灌系统水力性能,促进太阳能喷灌系统在实际工程中的推广应用提供了参考.     

不同灌溉制度对制种玉米产量和阶段耗水量的影响

通过田间试验研究了相同灌水定额(900 m³/hm²)条件下,不同灌水次数(0,2,3,4次)对制种玉米生育期土壤水分分布特征、耗水规律以及产量影响.结果表明,不同灌溉制度主要影响作物拔节后0~100 cm土壤水分分布.相同灌溉定额条件下,灌水时间影响制种玉米的穗行数、行粒数产量特征值.各处理耗水强度均呈“低、高、低”的变化趋势,峰值主要出现在制种玉米抽雄期-灌浆期.制种玉米各生育阶段对缺水的敏感程度由大到小依次为灌浆期、拔节期、苗期、乳熟期、抽雄期.在西北干旱半干旱地区,制种玉米苗期-拔节期、拔节期-抽雄期、抽雄期-灌浆期进行3次灌水,灌水定额为900 m³/hm²,灌溉定额为2 700 m³/hm²的灌溉制度具有明显的经济产量效益和节水效益.     

疏勒河流域辣椒膜下滴灌耗水规律及节水型灌溉制度研究

通过在疏勒河流域玉门市进行色素辣椒田间试验,分析不同灌水量对辣椒全生育期生长指标、品质、干物质积累的影响,研究全生育期耗水特性,综合考虑产量、水分利用效率等各项指标,提出疏勒河流域最适宜灌溉制度。结果表明:坐果期株高是开花期的3.2倍,坐果期叶面积系数是开花期的5.6倍,开花期至坐果期是辣椒株高、叶面积增速最大期;从坐果期到膨大期,辣椒器官存储的营养成分逐渐向果实移动,果实干重与整株干重的比值逐渐增大,干物质平均增加了22.88g,占整个生育期干物质总量的50%以上;不同灌水量对辣椒营养品质影响差异显著,其中DG2相比其他处理显著提高辣椒品质,较对照CK分别显著提高3.61%、3.90%、13.88%、29.76%;全生育期耗水量呈现由低到高再降低的变化趋势,开花期耗水模数最大,坐果期耗水强度最大,开花期、坐果期和膨大期3个生育期的耗水量占全生育期耗水量比例达60%以上,此时是辣椒对水分最敏感的时期,应保证辣椒正常生长所需的水分和养分要求;综合辣椒产量和水分生产效率考虑,提出全生育期灌水9次、灌溉定额3540m^3/hm^2为疏勒河流域辣椒膜下滴灌的最适宜灌溉制度。     

基于MATLAB全射流喷头组合喷灌计算模拟

对国内原创全射流喷头组合喷灌进行研究后,提出了一种分析处理喷头水量分布数据以实现三维可视化编程的方法.研究表明,MATLAB语言可以方便可靠地将喷头径向水量分布数据转换为网格型数据,并绘制出单喷头和喷头组合的三维水量分布图.通过插值叠加求出各网格点总降水深,求出不同组合间距系数下的全射流喷头组合均匀系数,实现计算结果可视化.根据模拟分析,提出了组合间距系数值：正方形布置时为1.2,各喷头均匀系数平均值为82.4%;三角形布置时为1.5,各喷头均匀系数平均值为85.7%.另外认为,MATLAB语言编程进行喷头喷洒分析具有功能强大,方便快捷,可视性强等优点,适用于任何喷头水量分布的分析.