单作物系数法在作物需水量计算中的应用

作物需水量主要受土壤、气候及作物生长特性等影响,其计算精度直接影响到灌区设计规模。笔者结合秘鲁南部水资源综合规划项目中的灌溉专题研究工作,以Tambo流域为例,通过收集整理研究区影响作物生长的气候条件、各个阶段作物生长周期、生长参数、土壤参数等基本资料,利用联合国粮农组织推荐的彭曼蒙太斯(Penman-Monteith)公式计算得出参考作物腾发量ET0,并利用单作物系数法计算标准条件下作物腾发量,结合研究区的降雨资料进一步计算作物的需水量,计算成果为灌溉规划以及制定灌溉制度提供依据。     

作物需水量计算研究进展

评述了作物需水量的计算,并着重分析了基于参考作物蒸发蒸腾量计算作物需水量的方法.提出了作物系数、土壤水分修正系数需要进一步研究的观点,并指出作物系数不但随作物生长发育时间而变化,也受气温和土壤水分状况累积效应的影响,土壤水分修正系数也有建立包含作物根系深度等因素的计算模型的必要.     

鲁北地区秸杆覆盖对冬小麦需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算区域水资源平衡的重要参数,不同气候和不同栽培条件下作物系数和需水量会发生变化。通过大田试验,以Penman-Monteith公式计算小麦播种~成熟期间参照作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算作物实际蒸发蒸散量,进而对小麦秸杆覆盖和露地栽培条件下各生育阶段的作物系数进行计算。结果表明,鲁北地区小麦秸杆覆盖栽培比露地栽培生育期内作物需水量减少40.3 mm,作物系数降低9.1%,水分利用效率增加18.0%。冬小麦产量提高10%左右。     

利用彭曼公式计算作物需水量

作物需水量的计算方法很多，过去常采用经验公式，即采用主要气象因子与作物需水量的经验关系进行估算，误差较大。近年来，国内外采用较多的是利用彭曼公式计算作物需水量，即通过采用参考作物需水量ETO与作物系数KC的计算方法。彭曼公式理论基础可靠，计算精度较高，但计算较复杂。本文简要介绍利用彭曼公式计算作物需水量的方法和过程。     

冬小麦作物需水量计算分析下的节水研究

选取冬小麦作为试验作物,以Penman-Monteith公式计算的参考作物需水量为依据,采用单作物系数法计算作物需水量.结果表明,冬小麦需水量总体变化趋势表现为越冬前期较大,越冬时期最小,春季返青后需水量呈现大幅度的上升,在拔节至灌浆最大,再逐渐减少.其需水规律与多年平均值的变化呈现出较好的一致性,可作为农业灌溉制度制定和相关研究的重要参考依据.需水量计算值相较于多年平均值具有很大的节水空间,认为实际灌溉中应遵循作物自身的需水规律,依据作物需水量,适当适宜的灌溉,既促进作物生长,又节约水资源,创造节水效益.     

鲁北地区麦秸盖田对夏玉米需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算水资源平衡的重要参数,不同气候和栽培条件下作物系数和需水量会发生变化,试验旨在明确鲁北地区麦秸盖田对夏玉米作物系数和需水量的影响。通过大田试验以水量平衡法计算作物需水量,以Penman-Monteith公式计算参照作物蒸散量和作物系数。结果表明麦秸盖田比露地栽培生育期内作物需水量减少30.4 mm,作物系数降低7.2%,水分利用效率增加21.0%。     

节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究

考虑土壤水分调控所产生的作物生长滞后效应与补偿生长效应,对节水灌溉条件下作物蒸发蒸腾量ETc的理论计算模型进行了研究。根据灌溉试验资料,确定了冬小麦、夏玉米、棉花及水稻作物的作物系数Kc,得出节水灌溉条件下主要农作物土壤水分修正系数Ks的计算公式。覆膜旱作节水灌溉模式的水稻需水量计算实例结果显示,计算值与实测值较为吻合,模型具有较高的精度。     

立体种植条件下作物需水规律研究

提出了立体条带种植高效用水中存在的问题，对其中作物需水量和产量计算关键性问题进行了初步研究。在考虑冠层、根系分布和土壤水分分布等特点的基础上，为了充分利用已有的单作种植作物需水量和水分生产函数研究成果，引入需水量和产量计算修正系数概念，提出了立体条带种植条件下作物需水量和产量计算模式。以山西省黎城县漳北渠灌区灌溉试验站1998年度进行的冬小麦套种玉米复播甘蓝立体种植模式试验结果为实例，分析得出了该立体种植模式中各作物的需水量和产量计算修正系数。结果表明本文所提出的计算方法是可行的。     

基于修正作物系数模型半干旱区玉米腾发量估算

为准确估算半干旱区玉米腾发量,该研究通过田间实测气象数据、株高、叶面积指数、覆膜情 况、水分及盐分胁迫等信息对基本作物系数（Ｋｃｂ）和蒸发系数（Ｋｅ）进行修正,并基于Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ 模型,采用修正作物系数估算玉米蒸散量,并利用水量平衡法计算得到的玉米实际蒸散量对估算结果进 行验证。结果表明修正作物系数法对于各生育阶段计算误差均低于３％,整个生育期的计算误差仅为 １．９％,其计算精度优于单作物系数法和双作物系数法,可较为准确估算玉米各生育阶段及整个生育期 的腾发量。     

温室滴灌西瓜作物系数的计算及模拟

根据设施栽培蔬菜需水量试验资料,采用FAO-56推荐的单作物系数法计算了大棚西瓜的温室系数。以温室内气象因素为变量对西瓜作物温室系数进行了模拟。结果表明,作物温室系数与温室内气象因素表现出较好的线性与非线性多项式关系,F检验结果也表明两者之间表现出显著相关性。     

应用双作物系数模型估算温室番茄耗水量

准确估算作物耗水量对于合理利用有限的水资源和制定合理的灌溉制度至关重要。本文利用3个生长季的西北地区日光温室番茄水量平衡计算耗水资料,率定和验证双作物系数模型SIMDual Kc在日光温室条件下的适用性。结果表明耗水模拟值与实测值有较好的一致性。模型估算的平均标准误差为0.55 mm·d-1,平均绝对误差为0.44 mm·d-1。模型估算的番茄初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.50、0.85和0.55。番茄生育初期蒸发占耗水的比例最大为22.8%;发育期最小,仅为3.2%。3年全生育期总蒸发量占总耗水量的比例平均为5.9%,表明温室生产中植株蒸腾为耗水最主要部分。     

Spatial variation of reference crop evapotranspiration on Tibetan Plateau

This study is based on meteorological observation data collected at 38 weather stations on the Tibetan Plateau over several decades. Daily reference crop evapotranspiration (ET0) was calculated with the FAO-56 standard Penman-Monteith formula. A test of normality was performed with Statistica 6.0 software, isotropic and anisotropic semi-variogram analysis was conducted with the GS+ (geostatistics for the environmental sciences) system for Windows 7.0, and the characteristics of spatial variation of daily ET0 were obtained. The following results can be obtained: Daily ETo for different periods on the Tibetan Plateau are distributed normally; Except for daily ETo in the E-W (east-west) direction in the summer, which showed a slight negative correlation with distance change, the Moran's indexes of daily ET0 for different periods in all directions on the Tibetan Plateau within a 100-km distance were positive, demonstrating a positive correlation with distance change; Variograms of daily ET0 in June, the dry season, the wet season, as well as annual average daily ET0 fit well with the Gaussian model; A variogram of daily ET0 in December fit well with the exponential model; Variograms of daily ET0 for the four seasons fit well with the linear with sill model.     

农田控制排水与补充灌溉对作物产量和排水量影响的模拟分析

农田控制排水是减少硝态氮流失最直接有效的方法之一。本文利用典型涝渍区-淮北平原砂姜黑土地区实测土壤、气象、作物等资料,用DRAINMOD模型进行了长序列模拟分析,结果显示在当地气象条件下,干旱是影响冬小麦产量的主要因素,而涝渍则是影响棉花产量的主要因素。补充灌溉条件下,采用传统排水与控制排水两种措施的模拟结果显示,灌溉可使冬小麦产量得到大幅提高,但对棉花产量的影响不大。采取控制排水措施后,地下排水量大大减少,排水总量也显著降低,从而有利于区域水质的保护。     

基于LSTM深度学习模型的华北地区参考作物蒸散量预测研究

为有效提高华北地下水漏斗区参考作物蒸散量ET_0的预报精度,本文以华北地区7个气象代表站1958—2010年ET_(0-PM)(Penman-Monteith,P-M)的历史时间序列为训练集构建LSTM模型,以2011—2017年ET_(0-PM)的时间序列为验证集将LSTM模型与其他4种经验模型进行对比分析。结果表明:LSTM在华北地区预测的整体评价指标Gpi(Global performance indicator)排名第一,该模型可以作为华北地区逐月ET_0预测的推荐模型,为我国精准农业灌溉预报提供科学的依据。     

基于小波消噪原理的参考作物腾发量预测模型研究

将小波分析与随机分析结合,提出了基于小波消噪的随机模型并将之用于太子河流域参考作物腾发量(ET0)的模拟和预测。其思路是:首先对时间序列进行小波消噪;根据消噪序列的变化特性建立适合的随机模型;最后应用模型进行预测。     

基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型

海河流域水资源供需矛盾突出,其中农业灌溉所占用水量和耗水量比例最大,而其水分利用效率相对偏低,因此节水潜力较大,为合理调控区域灌溉用水,本文将田间试验观测为基础的灌溉节水理论和方法与遥感数据反演区域耗水(ET)的点面优势相结合,提出了基于作物耗水定额管理的农业灌溉管理模型,通过控制区域上的作物耗水量分布,促进区域灌溉水资源的合理调配和利用,实现资源性节水。模型主要功能包括遥感反演数据统计分析、区域耗水目标分解、作物ET定额分配、种植结构调整、节水潜力分析以及净灌溉需水量估算。可实现从区域综合耗水控制目标向主要作物ET定额的分解,并转化为灌溉用水管理中可控制的灌溉定额,通过逐年设置主要作物的ET控制定额和种植结构情景方案,分析区域的节水潜力,消除奢侈耗水,实现不同水文年和耗水控制阶段目标下的灌溉定额管理,为区域灌溉水管理提供技术支持。     

野外条件下作物根系吸水模型的建立

根据带有作物根系吸水项的垂向一维土壤水分运动方程，通过有限差分方法，用野外实测资料计算了作物根系吸水率．根据计算结果，用多元非线性回归的方法，得出了作物根系吸水的数学模型     

作物生长田间水分平衡的系统模拟

以作物生长模型MACROS(L1D)为基础，建立了土壤水分运动和作物生长耦合关系综合模拟系统. 着重介绍了SPAC体系水分运动子模型，并对土壤水分运动模拟的结果和各类参数的灵敏度等进行了分析.最后，应用该模拟系统对南方多雨地区冬小麦田土壤水分平衡和土壤渍害的发生过程进行了模拟分析。