基于遗传算法的小麦套玉米节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种玉米田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对套种作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为：拔节-抽穗＞分蘖-拔节＞喇叭口-灌浆(玉米)＞抽穗-灌浆(小麦)＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对小麦套玉米作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为450mm。     

微咸水-淡水交替灌溉对夏玉米光合日变化的影响

【目的】探究微咸水-淡水交替灌溉对夏玉米不同生育期内光合日变化的影响。【方法】以全生育期灌溉淡水处理(0.08 g/L Na Cl)为对照(CK),采用3种不同矿化度(1、3、5 g/L Na Cl)微咸水和淡水在夏玉米的3个不同生育期内(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行避雨盆栽交替灌溉试验。【结果】壮苗期及灌浆成熟期微咸水灌溉处理和CK的净光合速率(Pn)日变化均呈双峰曲线,壮苗期峰值出现在12:00和16:00,灌浆成熟期峰值提前至10:00和14:00。拔节抽雄期灌溉微咸水处理的Pn日变化呈单峰曲线,峰值提前至10:00。微咸水灌溉均引起夏玉米Pn和蒸腾速率(Tr)不同程度减小,导致水分利用效率(WUE)减小,玉米光合能力下降。壮苗期灌溉1 g/L微咸水和灌浆成熟期灌溉微咸水导致气孔导度(Gs)减小和胞间CO2摩尔分数(Ci)减小,通过气孔原因造成玉米光合作用减弱,而壮苗期灌溉3 g/L和5 g/L微咸水和拔节抽雄期灌溉微咸水导致Gs减小和Ci增大,通过非气孔原因导致玉米光合作用减弱。【结论】拔节抽雄期灌溉微咸水对夏玉米光合日变化影响最显著,壮苗期次之,灌浆成熟期最小,因此,微咸水-淡水交替灌溉制度应在夏玉米拔节抽雄期灌溉淡水,可在灌浆成熟期灌溉微咸水。     

小麦套葵花节水型优化灌溉制度研究

以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种向日葵田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为:分蘖-拔节＞拔节-抽穗＞抽穗-灌浆＞苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为250mm.     

半干旱区玉米膜下滴灌适宜水分生产函数模型研究

为合理制定吉林省半干旱区玉米膜下滴灌条件下的优化灌溉制度,有效指导分生育阶段灌溉,以提高吉林省粮食产量,在吉林省半干旱地区选择具有典型区域代表性的通榆灌溉试验重点站为研究对象,利用重点站2018年度玉米膜下滴灌非充分灌溉试验数据,对Jensen、Minhas、Blank、Stewart、Singh等5种水分生产函数模型进行求解,得出各模型敏感指数(系数)。与其他水分生产函数相比,Stewart水分生产函数模型各生育阶段敏感系数呈前期和后期较小、中期较大的"单峰式"变化规律,分别为0.110 8(苗期)、0.353 0(拔节期)、0.515 8(抽雄吐丝期)、0.312 2(灌浆期)、0.287 3(乳熟期),抽雄吐丝期的敏感系数最大。分析结果表明:Stewart水分生产函数模型在当地具有较好的适应性,可用于吉林省半干旱区玉米膜下滴灌优化灌溉制度的制定,同时抽雄吐丝期为玉米膜下滴灌的需水关键期。     

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.     

西辽河平原玉米节水型灌溉条件下需水量研究

为科学确定西辽河平原玉米需水量,制定合理的玉米灌溉制度,在通辽市科尔沁区丰田试验站进行了为期3a(2009-2011年)的试验观测。通过对玉米各生育期不同水平灌水处理对比试验研究,得出玉米各生育期耗水量与耗水模数总体变化呈现拔节期、抽雄期高,苗期、灌浆期低的变化趋势,且拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的一半以上,耗水强度从大到小的顺序依次为抽雄期、拔节期、灌浆期、苗期。在玉米生长的各生育阶段发生不同的水分胁迫均会造成一定幅度的减产,且减产程度取决于水分胁迫的生育阶段,其中抽雄期低水处理最大,达9.5%的极显著水平,拔节期低水处理达6%的显著水平,其余处理不显著。该研究成果可为当地水资源的合理分配提供充分地理论依据。     

滴灌春小麦水肥耦合与产量关系试验研究

基于大田滴灌施肥条件下,观测了春小麦不同生育阶段的分蘖数和叶面积指数,测量了春小麦的实际产量,建立滴灌春小麦水肥耦合与产量的关系。分析结果表明,春小麦各生育阶段的施肥增产系数分别为:0.17(苗期—分蘖期)、0.35(分蘖—拔节期)、0.41(拔节—抽穗期)、0.07(抽穗—灌浆期)、0.11(灌浆—收获期),滴灌春小麦苗期—分蘖期、抽穗—浆期和灌浆—收获期施肥对增产的作用不大,而分蘖—拔节期和拔节—抽穗期施肥对增产的作用最大。在高频滴灌条件下,根据春小麦需肥规律在每个生育阶段都随水施肥,可以提高春小麦的产量。     

基于SWAP模型的桓台县主要农作物灌溉制度优化

为实现节水增产,以山东省桓台县冬小麦和夏玉米为例,运用SWAP模型模拟了不同灌溉方案组合下的土壤含水率以及作物产量,优化了灌溉制度.研究结果表明:SWAP模型能够较好地模拟桓台县冬小麦和夏玉米的生长过程,模拟效果理想;通过利用率定好的SWAP模型模拟3种ETc条件下不同降雨年型的作物相对产量和水分利用效率,结果发现,小麦灌3水和玉米灌2水的模式能够提高作物产量,并且能明显提升水分利用效率;根据模拟结果获得最优灌溉制度为:80％ETc下,不同生育期冬小麦平、枯水年的灌水额应为,拔节(87.3、92.9 mm)、抽穗(124.7、132.7 mm)和灌浆(62.4、66.4 mm);不同生育期夏玉米的灌水定额为,拔节(19.8、40.2 mm)和抽雄(29.8、60.6 mm).优化后的方案可保证研究区冬小麦和夏玉米的产量,并且能提高作物灌溉水利用效率.     

西北旱区制种玉米不同灌溉制度对土壤水分及产量的影响

通过田间试验研究了不同灌溉制度对土壤水分及制种玉米农艺性状及产量的的影响。试验结果表明,在苗期~拔节期,灌水处理主要影响土壤0~60cm的土壤水分分布。灌浆期~成熟期进行灌水处理对提高土壤0~100cm土壤蓄水量无明显的促进作用。相同灌溉定额条件下,不同灌水次数对产量有一定的影响。作物全生育期耗水量与作物经济产量具有二次抛物线关系,相关性显著(相关系数为0.886 1)。研究结果表明在西北旱区灌水定额为900m3/hm2条件下,在制种玉米苗期~拔节期、拔节期~抽雄期、抽雄期~灌浆期进行3次灌水为最优灌溉制度。     

基于多年降水的豫东地区夏玉米灌溉制度优化

以灌溉日期和灌溉水量为决策变量,结合豫东地区多年降水资料和玉米在各生育期耗水量等条件,实现多年作物产量的均值最大、方差最小以及玉米生育期总灌水量最小的目标优化。结果表明在拔节期至抽雄期、抽雄期至灌浆期进行两次灌水,灌水定额分别为85和75 mm,可以使相对产量达到98.2%,并且方差数量级达到10~(-5),证明优化后的灌溉制度在当地有较强的适应性。     

引黄灌区畦田灌水技术试验研究

在华北引黄灌区内,大田作物的主要灌溉方式依然是畦灌。由于畦田规格过长过宽,导致灌溉水浪费严重,灌水效率低下。在平原县张庄管道灌溉示范区进行畦田灌溉试验,研究了黄河下游引黄灌区不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。利用地面灌溉水流运动的计算机模拟软件WinSRFR4.1,对不同规格畦田的灌水过程进行模拟,得出畦田灌溉的田间灌水效率和灌水均匀度,研究不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。综合考虑管道灌溉出水口规格与当地耕作农具尺寸等因素,模拟了多种畦长、畦宽、坡度和单宽流量下灌溉方案的灌水效果,结果表明,畦宽1.5m,畦长50~60m,坡度为0.3%畦田灌溉技术改进方案的灌水效率和灌水均匀度均提高到80%以上,灌水性能较优,建议在黄河下游引黄灌区内推广使用。     

井灌区控制灌溉模式水稻灌水规律研究

在考虑降水蒸发蒸腾等影响一致的情况下,研究了常规灌溉、控制灌溉Ⅰ、控制灌溉Ⅱ、控制灌溉Ⅲ4种不同灌溉模式下水稻各生育期灌水量、产量性状,通过方差分析研究了不同灌溉模式对水稻产量的影响、灌溉水利用率并拟合得到灌水量与产量的回归方程。试验结果表明:各灌溉模式灌溉水利用率为控制灌溉Ⅰ控制灌溉Ⅲ控制灌溉Ⅱ常规灌溉,图表中看出返青到分蘖末为需水非敏感期、拔节孕穗期和抽穗开花期为需水敏感期,不同灌溉模式对产量影响显著。控Ⅰ灌溉水利用率最高,能够达到节水增产的目的,合理利用水资源。     

影响水平畦田灌溉质量的灌水技术要素分析

在开展激光控制土地精细平整技术应用的基础上 ,根据田间畦灌试验资料 ,对影响水平畦田灌溉质量的灌水技术要素进行分析和评价 ,给出适宜于水平畦田灌溉方法应用的田间技术参数组合方式。结果表明 ,在较佳的田间微地形条件下 ,通过选择合理的地面纵坡和畦田规格 ,采用适宜的入畦流量并加强田间灌溉管理 ,可达到改进和提高水平畦田灌溉系统性能的目的     

灌区污水灌溉补偿效益初探

我国水资源紧缺,城市生活和工业大量挤占农业用水并产生大量污水,致使农业清水灌溉用水危机加重。在这种情况下,我国的污水灌溉面积随着城市化加快和工业发展而迅速扩大。为了研究灌区污水灌溉相关各方效益变化,通过把灌区污水灌溉运行与梯级库群中龙头水库运行相比较,分析结果表明灌区污水灌溉存在补偿效益。文章给出了灌区污水灌溉补偿效益的概念和内涵。接着,进一步指出灌区污灌补偿效益相关研究内容,包括灌区污灌补偿相关对象分析、相关对象的效益变化研究和灌区多水源污灌补偿调度研究,并对它们进行了定性分析。最后指出下一步灌区污灌补偿研究任务和方向。     

红崖山灌区不同灌溉定额下灌溉水转化规律研究

通过土壤墒情监测系统水分传感器和微型蒸渗器测定了不同灌溉定额下农田种植作物和裸地条件下土壤水分动态变化规律,初步提出了民勤红崖山灌区灌溉水深层渗漏的零通量面ZFP为地表以下120cm处,并结合气象数据比较不同灌溉定额下灌溉水转化规律及蒸散发特征,提出了作物生育期适宜的灌水定额上限,在考虑节水效益、土壤质地及灌溉时段等情况下,无论有作物覆盖还是无作物覆盖,农田灌水定额均不能大于1 200m3/hm2。这一结果对合理控制土壤水的无效渗漏、制定配水计划和节水灌溉制度提供了依据。     

灌水流量对涌泉灌及涌泉根灌湿润体影响的研究

为了研究相同灌水量条件下,不同灌水流量对涌泉灌及涌泉根灌湿润体的影响,以及二者的不同之处,进行了室内土壤水分入渗试验和理论分析.结果表明:入渗结束后,涌泉灌的湿润体形状是一个近似半球体,涌泉根灌的湿润体形状是一个近似半椭圆球体;灌水流量对涌泉灌湿润体的形状有显著的影响,流量越大,湿润体形状越扁平,但在一定流量范围内,灌水流量对涌泉根灌的湿润体形状无显著影响;在相同的灌水量和灌水流量条件下,涌泉灌在水平方向的入渗距离显著大于涌泉根灌,在垂直方向上的入渗距离显著小于涌泉根灌;相对于涌泉灌,涌泉根灌不易产生土壤表面积水,水分分布更深,入渗的水量更容易到达作物根区,减少了水分的无效蒸发,有利于作物对土壤水分的吸收.     

膜孔灌溉条件下玉米灌溉制度试验

通过大田试验研究了膜孔灌溉条件下，不同灌溉制度对玉米土壤水分动态、产量及其指标以及水分利用的影响。研究表明：灌溉定额4500m3/hm2时与灌溉定额为5400 m3/hm2的产量相近，但前者的水分利用效率却明显高于后者，灌溉定额为3600 m3/hm2时，虽产量明显低于前两者，但其水分利用效率最高2.7273kg/m3，故最节水。在当地灌溉定额为4500m3 m3/hm2.、灌水四次的灌溉制度经济效益最优。且在相同的灌溉制度下膜孔灌溉与不覆膜对照相比，具有明显的增产效果和较高的水分利用率。     

河套灌区井渠双灌条件下主要作物灌溉制度优化

依据田间试验,研究了井渠双灌条件下河套灌区小麦和向日葵的灌溉制度。结果表明,Jensen模型最能较好地表达研究区小麦、向日葵井渠双灌条件下各生育阶段水分的量化关系。小麦和向日葵整个生育期均需灌水4次,灌水量分别为67.5、75、75、67.5mm和75、67.5、67.5、52.5mm。小麦拔节—开花期、向日葵现蕾—开花期适合井灌,灌水量分别为75、67.5mm,相应其他生育阶段均采用渠灌。     

石津灌区储水灌溉条件下土壤水分动态及灌水适宜阈值研究

从土壤水分能态角度,研究储水灌溉条件下土壤水分的动态变化及空间分布,探求适宜储水灌溉定额阈值范围。研究结果表明,灌水定额大于200 mm时,2 m以下土层出现水分深层渗漏,灌水定额300、2502、00 mm时,深层渗漏量分别达到587.63、236.32、152.05 m3/hm2;灌水定额75～150 mm,2 m以下土层无水分渗漏。因此,储水灌溉灌水定额阈值范围控制在750～1 500 m3/hm2,可以把灌溉水储存于深层土体内,以供作物生长期使用;储水灌溉模式在石津灌区可有效解决灌区来水与灌溉用水的错位矛盾,满足作物正常生长对水分的需求。     

不同灌水方式的辣椒灌溉制度设计

将模拟灌溉制度的ISAREG模型与灌水方式相结合研究辣椒常规沟灌和隔沟灌条件下的灌溉制度。对不同灌水方式条件下灌溉制度模拟所需的各项参数进行了预处理和验证,分析评价了辣椒2个试验处理的实际灌溉制度,在此基础上根据辣椒的需水特性进行了多组合灌水方案设计,分别得到了现状供水状况下和不受灌水日期约束时的优选灌溉制度。