基于DSSAT模型和正交试验相结合的春小麦灌溉模式优化研究

利用DSSAT模型模拟和田间试验相结合的方法,对宁夏引黄灌区春小麦节水灌溉模式进行了研究。采用4因素2水平L16(215)正交试验设计方法,筛选确定了适合宁夏引黄灌区DSSAT模型的春小麦品种宁春50号的10个生长参数和7个遗传参数;模拟了16种不同灌水情景的春小麦产量和灌水生产率,结合田间试验对DSSAT模型的适用性进行了评价。综合分析模拟和田间试验结果表明:(1) DSSAT模型对春小麦宁春50号产量模拟的相对均方根误差、绝对相对误差和平均误差分别为RRMSE=10.32%,ARE=9.79%,ME=2.23 kg,表明该模型模拟灌水效果较好;灌溉次数和灌溉时间对春小麦的产量和灌水生产率有显著影响。(2)宁夏引黄灌区春小麦的节水灌溉模式为降雨正常年份可控三水(A1B1C2D1)或控四水(A1B1C1D2),产量和灌水生产率分别为5 907 kg/hm^2、1.41 kg/m^3和6 102 kg/hm^2、1.45 kg/m^3,较完全灌溉(产量6 635 kg/hm^2,灌水生产率1.30 kg/m^3)减产幅度不大,但灌水生产率有较大的提高;降雨偏多年份可选择只灌2次水(A1B1C2D2),可获得较高的产量和灌水生产率(为6 368 kg/hm^2和1.93 kg/m^3)。研究结论可为宁夏引黄灌区春小麦的节水灌溉方案的决策提供依据和参考。     

基于DSSAT模型的冬小麦最优灌溉制度研究

为探讨DSSAT模型在不同年型冬小麦灌溉制度优化中的可行性,利用涟水县水利科学研究站1985—2015年冬小麦生育期降水资料排频适线,得到了降水量经验频率分别为25%、50%和75%对应的设计值,然后选取淮安站2001—2016年期间与3种经验频率对应降水量接近的年份作为代表年——2007—2008年(丰水年)、2006—2007年(平水年)、2011—2012年(枯水年)。通过生育阶段和灌溉次数的不同组合,拟订了15种灌溉制度(T1～T15),借助调参后的DSSAT模型对3种年型冬小麦灌溉制度进行了模拟。结果表明,经调试后DSSAT品种参数能够较为准确地反映作物的主要遗传特征。在统筹考虑产量、灌溉用水量和水分利用效率最优的情况下,2007—2008年(丰水年)、2006—2007年(平水年)、2011—2012年(枯水年)均宜选取灌溉制度T3。在BCC-CSM1. 1气候模式下,考虑RCP4. 5、RCP8. 5两种情景,模拟了2030—2095年冬小麦水分产量效应,发现当初始土壤含水率为田间持水率的60%、80%时,T3、T6相对于雨养条件具有一定的优越性。     

基于DSSAT的广西来宾甘蔗水分利用效率指标分析

作物水分利用效率是衡量农业用水科学性与合理性的重要指标,研究甘蔗水分利用效率是实现其高效灌溉管理、提高我国蔗糖业发展的一个关键科学问题。基于SPEI指数,选取典型干旱年,采用DSSAT-Canegro模型开展了不同典型干旱年的甘蔗产量对灌溉制度情景响应机制模拟,根据模拟结果对农田总供水利用效率WUE_g、田间水分利用效率WP、真实灌溉水利用效率WUE_ti、和灌溉水利用效率WUE_i进行评价分析。研究明晰了不同典型干旱年模拟产量的均值随灌溉定额的增加均有较明显的上升趋势,尤其是特旱年;WUE_g、WUE_ti和WP指标能较好地反映甘蔗产量和水分消耗的关系,三者之间的相关性显著,但WP由于田间蒸散发量的数据不易获取,限制了它在大尺度及长时段的应用。WUE_i只反映了甘蔗产量和灌溉量之间的关系,不适用于降水丰富的地区。经分析,推荐WUE_g和WUE_ti作为广西来宾市甘蔗灌溉用水效率指标。该研究对灌溉用水效率评价和灌溉决策制定具有一...     

广西发展甘蔗节水灌溉的思考

广西是我国蔗糖生产的主要基地,从广西发展甘蔗节水灌溉的现状出发,提出了今后发展甘蔗节水灌溉的思路、指导方针、工作重点,并对当前要解决的问题提出了意见和建议。     

亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响

１９９８－１９９９年,研究了滴灌和地面灌二种灌水方式下,亏缺灌溉对棉花生产发育和产量的影响,试验结果表明,在亏缺灌溉条件下,花铃期干旱对棉花生产发育和产量影响最大,但随着亏缺灌溉程度由重到轻,即随着供水量的增加,棉生长发育趋向良好,总耗水量和产量相应增加,二者均呈出良好的直线关系;与地面灌相比,因滴灌是一种小定额灌溉,供水时段,水量分配较为均匀,又直接水送至棉花根部,故灌水前后土壤湿度变幅小,棉花     

亏缺灌溉试验中土壤水分胁迫水平

以相对含水率指标应用局限性分析为基础,指出了亏缺灌溉试验中土壤含水量下限控制处理法的缺陷：（1）不同质地土壤间有效水分相对含量值变化范围不一致,使得同样的相对含水率设置水平不具可比性;（2）在预设土壤水分胁迫水平时,该种方法容易忽视凋萎系数的存在,致使土壤水分胁迫水平设置过低,甚至低于凋萎系数。针对这些问题提出了一个新指标——相对胁迫水平（DW）,在亏缺灌溉试验中设置土壤水分胁迫水平时,不用再区分土壤质地,均可统一地设置几个不同的DW水平值。     

引黄灌区灌溉效益优化计算模型

以引黄灌区为研究对象，在分析传统灌溉效益计算方法不足的基础上，按水资源合理配置的要求，基于作物的节水灌溉制度，提出引黄灌区灌溉效益优化计算的双层线性规划模型，开发了相应的计算软件。模型考虑了引黄水量在不同作物间和同种作物不同灌溉时段间的优化配置，使灌溉效益计算更趋合理。     

不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。     

基于模拟退火算法求解灌溉制度优化模型

随着更加完善而复杂的灌溉制度优化模型被提出,对模型进行优化求解的方法成为研究热点。提出了应用模拟退火算法求解灌溉制度优化模型,通过实例应用来探讨该算法在模型求解过程中的特点和效果。结果表明,该算法所求目标函数值可以逼近全局,适用于最优灌溉制度优化模型的求解。尽管如此,但是该算法仍存在所求目标函数值不稳定的缺陷,需经多次计算再选最优,因此模拟退火算法仍有待改进。     

基于DSSAT模拟的冬小麦作物水分利用效率评价指标分析

作物水分利用效率,是农业节水研究的主要指标之一,为研究分析不同的华北地区冬小麦作物水分利用效率评价指标之间的相关性及其适应性,采用作物生长模型DSSAT,基于田间试验数据率定优选的参数,采用数值模拟的形式,模拟地面灌溉条件下不同水平年华北地区冬小麦生长过程及产量分布,获得不同灌溉制度情景方案下的作物模拟产量,基于模拟结...     

浅析甘蔗节水灌溉机械化技术在广西的推广应用

对广西甘蔗生产现状、节水灌溉机械化技术应用及存在问题、采取对策等几方面进行分析,探讨在小规模经营体制下,甘蔗节水灌溉机械化技术的推广应用,并提出了甘蔗联户经营的设想及可行性。     

亏缺灌溉对石羊河流域主要作物产量和耗水量的影响

采用固定灌溉次数和时间、调整不同生育期灌水定额的方法,研究了亏缺灌溉对石羊河流域春小麦、春玉米、制种油葵、色素辣椒和小麦/玉米等5种作物的产量和耗水量的影响。结果表明,对春小麦、制种油葵和色素辣椒进行亏缺灌溉时,可以在少量减产(4.1%~10.1%)的情况下,分别减少耗水量118.9 mm6、6.4 mm和142.3 mm,提高水分利用率27.4%、15.9%和24.7%,提高灌水效益24.7%、22.6%和36.4%。对春玉米和小麦/玉米带田进行亏缺灌溉时,分别减少耗水量121.9 mm和207 mm,提高水分利用率-6.6%和0.2%,提高灌水效益21.7%和28%,但会造成大幅减产,与充分灌溉相比,产量分别减少30%和20%。     

卷盘式喷灌机在广西甘蔗灌溉中的应用

甘蔗是亚热带的高杆作物，是广西的主要农作物，由于其独特的生长特性，一般种植在旱坡地，缺乏灌溉，产量及品质均较低。喷灌是目前解决甘蔗灌溉的比较好的模式。本人着重介绍了卷盘式喷灌机对甘蔗灌溉的适用条件及使用要求，为推广卷盘式喷灌机在甘蔗喷灌中的应用提供建议。     

亏缺灌溉对风沙区春小麦生长发育及水分生产效率的影响

2000年在内蒙风沙区对春小麦进行了各生育阶段不同程度亏缺灌溉的试验研究，结果表明：春小麦不同生长时期、不同程度的水分亏缺对其生长发育、产量构成及水分生产效率会产生不同的影响。拔节－孕穗期受旱对株高、叶面积、穗粒数影响最大，减产最多，其次是抽穗－开花期干旱；灌浆成熟期受旱主要影响千粒重。在同一生育阶段，水分亏缺越严重，春小麦受害越深。在春小麦生长前期适度的水分胁迫不但对产量无显著影响，反而有利于提高水分生产效率。     

亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响

1998～ 1 999年 ,研究了滴灌和地面灌二种灌水方式下 ,亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响。试验结果表明 ,在亏缺灌溉条件下 ,花铃期干旱对棉花生长发育和产量影响最大。但随着亏缺灌溉程度由重到轻 ,即随着供水量的增加 ,棉花生长发育趋向良好 ,总耗水量和产量相应增加 ,二者均呈现出良好的直线关系 ;与地面灌相比 ,因滴灌是一种小定额灌溉 ,供水时段、水量分配较为均匀 ,又直接把水送至棉花根部 ,故灌水前后土壤湿度变幅小 ,棉花株高、果枝、蕾、铃的生长发育和叶面积系数乃至产量均优于地面灌方式     

基于综合生长评价体系的番茄亏缺灌溉制度研究北大核心

为研究亏缺灌溉对秋冬茬设施番茄生理、生长、品质和水分利用效率的影响,以“盛丰5号”为试材开展番茄亏缺灌溉试验。在番茄花果期至采收期实施0~4次灌水(分别对应处理T1、T2、T3、T4、T5)栽培试验,观测了设施内空气温、湿度及土壤含水量数据,利用层次分析法(AHP)的形式构建番茄综合生长评价体系,一级指标为生理、生长、品质和水分利用效率指标,生理指标包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片含氮量、叶绿素;生长指标包括根冠比、生物量;品质指标包括番茄红素、Vc、总糖、可滴定酸;水分利用效率指标包括WUE_(y)、WUE_(b),利用熵权法对二级指标进行权重计算,并使用TOPSIS评价法进行排序。在生理指标评价体系中,T3的相对接近度0.769最接近理想解;在生长指标评价体系中,T1的相对接近度0.555最接近理想解;在果品品质评价体系中,T5相对接近度0.617,可认为是表现最优处理;水分利用效率指标体系中,T1为最优处理。利用模糊Borda评价法对一级评价指标的评价序值和排名信息进行组合评价,T1~T5模糊Borda得分依次为8.87、4、5.14、5.77、5.15。结果显示,定植水后除追施水溶肥时少量灌水,秋冬茬设施番茄花果期至采收期0水处理不仅可以使植株生长良好,同时显著提高了水分利用效率,在番茄综合生长评价体系中表现最优。该灌溉制度有效减少了河北地区秋冬茬设施番茄用水量,实现了农业提质增效。     

基于WIN ISAREG模型的辣椒沟灌灌溉制度优化研究

为研究河套灌区经济作物辣椒的节水灌溉制度,进行了连续两年的田间灌溉试验。根据辣椒"水涝易死秧"的特点,采用沟灌对辣椒的灌溉制度进行研究。在田间试验的基础上,利用ISAREG模型对实际灌溉制度进行了评价,并模拟了多种组合方案,得到了受黄河来水时间约束和井渠结合不受来水限制的优选方案。优化结果表明辣椒生育期内共灌水4次,总灌水量在220mm左右,产量下降率为5%左右。在不严重减产条件下水分利用率提高了12.73%。因此制定合理的灌溉制度,有利于为当地充分和有效的利用水资源提供依据。     

亏缺灌溉对风沙区春小麦生长发育及水分生产效率的影响

20 0 1年在内蒙风沙区对春小麦进行了各生育阶段不同程度亏缺灌溉的试验研究 ,结果表明 :春小麦不同生长时期、不同程度的水分亏缺对其生长发育、产量构成及水分生产效率会产生不同的影响。拔节—孕穗期受旱对株高、叶面积、穗粒数影响最大 ,减产最多 ,其次是抽穗—开花期干旱 ;灌浆成熟期受旱主要影响千粒重。在同一生育阶段 ,水分亏缺越严重 ,春小麦受害越深。在春小麦生长前期适度的水分胁迫不但对产量无显著影响 ,反而有利于提高水分生产效率     

新疆棉花亏缺灌溉叶面积指数模拟研究

建立了充分灌溉和亏缺灌溉条件下新疆棉花叶面积指数的动态模拟模型。模型以基于beta函数的每日热效应为时间尺度,在考虑土壤水分胁迫效应的基础上,使用Logistic函数的一阶导数描述叶面积指数的变化速率,叶片衰老过程同样采用Logistic函数的一阶导数,并假设从初花期开始发生。该模型还考虑了土壤水分胁迫和温度对叶片衰老的加速效应。最后使用石河子棉花灌溉试验观测结果对模型进行了参数率定、验证和敏感度分析。验证结果显示:充分灌水条件下叶面积指数的均方根误差(RMSE)为0.22 m2/m2,残差聚集系数(CRM)为-0.01;20%和40%亏缺灌溉条件下叶面积指数的RMSE和CRM分别为0.37 m2/m2、-0.05和0.23 m2/m2、0。此外,叶面积指数的模拟值与实测值间R2为0.96。说明该模型准确地模拟了新疆棉花叶片全生育期的动态变化过程。敏感度分析结果表明,在充分灌水条件下,叶片潜在衰减面积、叶片日最大增加面积和衰减面积、初花期开始时间是影响模型的主要参数。     

亏缺灌溉试验中土壤水分胁迫水平设置新指标

以相对含水率指标应用局限性分析为基础,指出了亏缺灌溉试验中土壤含水量下限控制处理法的缺陷:①不同质地土壤间有效水分相对含量值变化范围不一致,使得同样的相对含水率设置水平不具可比性;②在预设土壤水分胁迫水平时,该种方法容易忽视凋萎系数的存在,致使土壤水分胁迫水平设置过低,甚至低于凋萎系数.针时这些问题提出了一个新指标--相对胁迫水平(DW),在亏缺灌溉试验中设置土壤水分胁迫水平时,不用再区分土壤质地,均可统一地设置几个不同的DW水平值.