水肥耦合对水稻生长、产量及氮素利用效率的影响

为了探讨水稻生产中适宜的灌溉方式以及与其匹配的施氮量,以C两优华占水稻品种为试验材料,使用大田试验的方法,进行了水肥耦合试验。试验设灌水量和氮肥水平两个因素。以淹水灌溉的灌水量为基准,设置4个水分处理,即W1 (淹水灌溉100%)、W2 (轻度干湿交替灌溉66.7%)、W3 (中度干湿交替灌溉33.3%)和W4(雨养,灌溉0),不同水分处理灌溉频次相同,当W1水层消失时同时灌溉。设置6个氮肥梯度,0、90、135、180、225、270 kg/hm~2。对水稻生长性状、产量以及水氮利用效率进行了研究,结果表明:在不同灌溉处理下,增加氮肥施用量,均能够显著增加水稻株高和叶片SPAD值;中度干湿交替灌溉,显著降低了低施氮量处理的株高,高施氮量一定程度上弥补了灌水量减少对株高的影响。轻度与中度干湿交替灌溉处理下,高氮处理成熟期水稻叶片SPAD值显著降低,从而改善其贪青晚熟现象。在不同灌溉处理下,随着氮肥施用量的增加,水稻有效穗数呈现逐渐增加的趋势。雨养处理会导致水稻实粒数与结实率显著降低;不同灌溉方式下,氮肥施用量与水稻产量均呈现二次方的关系,不同水分处理下的水稻产量峰值出现时的施氮量不同,当施氮量达到135 kg/hm~2之后,继续增加施氮量,不同水分处理对水稻产量影响显著,在水分亏缺条件下继续增施氮肥会导致产量明显下降。综上所述,施氮量的多少应该与灌水量相匹配,轻度干湿交替灌溉条件下,施用180 kg/hm~2氮肥会达到较好的水肥耦合模式,可以在减少灌水量的条件下,获得了较高的产量,并且保持较高的氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力。     

地下水埋深较大条件下农田深层渗漏模拟研究

为了能够在设计灌溉制度时充分考虑深层渗漏的影响,以辽宁大连地区地下水埋深比较大的农田玉米种植为例,采用VADOSE/W程序建立一维有限元模型,在对多年长系列气象资料进行分析的基础上,对枯水年、中水年和丰水年3种典型年在雨养、喷灌、畦灌条件下农田土壤水分的变化过程进行了长历时的模拟,并与实测值进行对比,以分析深层渗漏的产生规律。结果表明,在地下水埋深较大的情况下,深层渗漏占有效降雨与灌溉水量的比例,雨养条件下小于5%,喷灌条件下为5%~9%,畦灌条件下为7%~13%;70%~95%的深层渗漏由灌溉引起;13%~28%的有效灌溉水量会转化为深层渗漏。在设计灌溉制度时,深层渗漏的影响不容忽视。     

确定农田灌溉定额的三种优化目标的比较

本文针对灌水量与作物产量间所经常表现出的二次抛物线的情况，就分别以追求产量、生产效率和生产弹性系数的最大值为目标的农田灌溉定额的判定结果进行了比较。研究表明，使灌水生产效率达到最大的灌溉定额只有当作物在雨养条件下无产量形成时才存在，而使生产弹性系数达到最大的灌溉定额只有当作物在雨养条件下有产量形成时才存在。考虑经济因素后的结果与此类似，区别在于此时不仅与雨养条件下能否形成产量有关，还与除灌水以外的单位面积固定费用、单位产量及单位灌水量的综合价格有关。文章同时认为，对于线性的产量与灌水量关系而论，在灌水量的取值区间内，三种优化目标的解是不存在的。     

优化灌溉制度及经济灌溉制度的研究

在限额灌溉的条件下，灌溉水量在各个生育期的最优分配，可以在根据缺水灌溉试验得到的产量水分模型的基础上，以最大产量为目标，采用动态规划的方法求得。经济灌溉制度是在一定供水量的前提下，使灌溉净效益达到最高的灌溉制度。该文给出了数学模型，并依据民勤县的试验资料给出了结果。     

庞庄水库灌区冬小麦灌溉配水优化

根据作物产量与作物耗水量的关系，考虑了某一次灌水时间提前或推后对产量的影响，不同灌水次数以及相同灌水次数因不同灌溉地块灌水时间有先有后使得产量不同等几个因素，以灌区全部灌溉地块综合平均产量最大为目标函数，建立了灌区灌溉配水优化模型。通过对庞庄水库灌区冬小麦生长期灌溉具体条件进行优化计算，获得了比较满意的结果。     

基于熵权的灰色关联模型在玉米灌溉效益评价中的应用

通过水肥互作盆栽试验,根据玉米单阶段受旱处理下的灌溉用水量和产量的试验资料,采用熵值法确定评价指标的权重,建立了基于熵权的灰色关联模型,运用该模型对玉米灌溉效益进行评价。计算过程简单,结果与实际试验得到的数据一致,适用于玉米灌溉效益评价。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究II:模型验证与应用

根据北京永乐店试验站的田间试验资料，得出冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移耦合的WheatSPAC模型计算需要的土壤参数与冬小麦遗传参数。将模型的计算值与实测值进行比较，表明模型能够较好地模拟叶面积指数、干物质重、土壤水分温度等。利用WheatSPAC模型对不同灌溉条件下的田间水热状况与作物产量进行分析，得到结论：对于北京地区的气候条件，返青后作物蒸腾消耗占净辐射的50%以上；如果返青后墒情较好，在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利；如果在拔节之后进行一次灌溉，则灌溉进行得越早对产量越有利；三水以后，随灌溉量的增加，产量的边际效益递减；返青后，降雨与灌溉的总量约240mm对冬小麦的生长比较适宜。     

不同节水灌溉模式的减排效果研究

为探讨不同节水灌溉模式的减排效果,在江西省灌溉试验中心站进行了两年的田间试验和测筒模拟试验,研究了淹水灌溉、间歇灌溉、蓄雨间歇灌溉3种节水灌溉模式对总氮、总磷和氮磷的减排效果.结果显示,与淹水灌溉和间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉能够减少早稻排水量及排水次数分别为30%、3次,减少晚稻排水量及排水次数分别为100%、1次,减少氮磷排放量幅度分别为15%、35%左右,达到了减少排污的效果.     

小麦节水高产栽培技术

针对河北省和沧州地区水资源的严重不足，提出了“节水型吨粮田”的研究计划，目标是比现行吨粮田节省灌溉用水１００ｍ＾３。通过对冬小麦现行灌溉制度的分析认为，目前的春季三水制麦田，其弊端是对过分强调通过灌溉实现产量目标，忽视土壤水的作用。为此，将提高土壤水分利用率作为突破口，改变现行春季三水制麦田以消耗灌溉水为主的耗水结构，形成以消耗土壤水为主的新的耗水结构，实现春灌一水亩产４００ｋｇ的总目标。     

基于作物水分生产函数下的限额灌溉制度优化研究

通过对小麦、玉米、棉花等主要农作物的分阶段受旱试验，获得了三年的限额灌溉试验观测数据；采用非充分灌溉条件下的土壤水分运动理论分析试验数据，建立了限额灌溉条件下的作物蒸发蒸腾模型。结合试验数据分析水分亏缺对作物产量的影响，采用多元回归分析法求解水分生产函数模型参数。采用动态规划法研究了水资源不足条件下的限额灌溉制度的多阶段优化法。研究成果表明，在产量能达到充分灌溉条件下产量的90％的情况下，可节约灌溉用水40％，能为水资源极其短缺地区的农业高效用水提供有力的技术支撑。     

作物需水量与灌溉制度模拟

从作物需水量的基本概念出发，以水量平衡原理为基础，建立了模拟农田根层土壤水循环的计算机模型-ISAREG.这一模型具有多种功能，可模拟根层土壤水分变化，评价给定的灌溉制度，计算作物需水量和灌溉需水量，也可用以制订多种供水限制条件下的优化灌溉制度．用望都灌溉试验站的小麦、玉米、棉花3种作物两年的试验观测资料对上述模型进行了验证．     

黄河下游灌区农田灌溉制度与供需平衡分析

在簸箕李引黄灌区上游和下游选择典型试验区，开展了连续两年的冬小麦一夏玉米连作种植模式下的田间试验观测，用模拟灌溉制度的计算机模型ISAREG对各试验处理进行模拟，验证了模型的模拟精度。依据模拟结果对现行灌溉制度进行了评价。模拟对比了灌区内3个县4个不同干旱程度典型年气候条件下10种主要作物的两种灌溉制度方案，包括充分灌溉和部分非充分灌溉方案，计算了不同方案的田间灌溉需水过程，分析了不同方案下灌区水资源供需平衡状况。研究表明，簸箕李灌区只有采用改进的田间灌水技术和有控制的非充分灌溉制度，才能使灌区供水和需水在平水年基本达到平衡。     

非充分灌溉预报土壤水分下限值的分析研究

根据山西临汾灌溉试验站2009年与2010年冬小麦试验资料,采用田间试验与理论分析相结合的研究方法,利用PS123作物生长模型,计算得出5种水文年型冬小麦潜在蒸发蒸腾量。以产量最大为目标,建立灌溉制度优化模型,确定5种水文年型优化灌溉制度。通过实际应用进行了检验,得出：冬小麦非充分供水条件下灌溉预报土壤水分下限值的理论计算方法,进一步完善了非充分灌溉预报理论,利于灌区动态计划用水与水资源优化配置,对于加强灌区用水管理、提高灌区用水效率具有重大的推动作用。     

河北平原井灌区冬小麦灌水定额的计算分析

根据华北半湿润偏旱井灌区节水农业综合技术示范区的建设实践，在河北平原三河井灌区，通过实时监测冬小麦田间土壤含水率，计算出其田间土壤含水量与田间持水量之差即为灌水定额；当实时监测的田间土壤含水率低于冬小麦适宜生长含水率高于凋谢系数时，便对监测地块进行灌溉。采用移动式管道喷灌或支管退行式畦灌模式进行冬小麦灌溉，使灌水定额控制在750m^3／hm^2以内，达到节水增产增收的目的，促进农业又好又快发展。     

冬小麦不同土壤水分控制下限灌溉试验研究

通过冬小麦生长期不同土壤水分下限的控制灌溉试验,提出了冬小麦在汾河灌区的耗水规律、耗水量与产量的关系,提出了试验年的优化土壤水分下限控制指标,并对其研究方法也作了论述。     

滴灌条件下脱毒马铃薯灌溉制度试验研究

马铃薯是干旱内陆河石羊河流域主要农作物之一。为了推广应用滴灌技术,对脱毒马铃薯夏波蒂进行了滴灌条件下灌溉制度试验研究,试验按土壤含水率(占田间持水量的百分数)不同设6个处理,处理Ⅰ、Ⅱ的土壤含水率下限为田间持水量的45%,上限分别为田间持水量75%、80%,灌水次数设定为4次;处理Ⅱ、Ⅴ的土壤含水率下限为田间持水量的55%,上限分别为75%、80%,灌水次数设定为5次;处理Ⅲ、Ⅵ的土壤含水率下限为田间持水量的65%,上限分别为田间持水量的75%、80%,灌水次数设定为6次。研究结果表明:适宜马铃薯生长发育的土壤含水率下限不应低于田间持水量的55%,上限在田间持水量的75%~80%为宜,灌水次数5~6次为宜,脱毒马铃薯夏波蒂生育期120 d,生育期灌溉定额控制在3 000 m~3/hm~2左右。     

冬小麦节水高效灌溉制度试验研究

通过冬小麦生长不同时期、不同土壤水分下限控制水平的灌溉试验,提出了冬小麦在当年水文和生产条件下的耗水规律、耗水量与产量的关系,提出了冬小麦试验年的优化土壤水分下限控制指标和灌溉制度,并对其研究方法也作了论述.     

Technical Communication: Two-Phase Stochastic Dynamic Programming Model for Optimal Operation of Irrigation Reservoir

A two-phase stochastic dynamic programming model is developed for optimal operation of irrigation reservoirs under a multicrop environment. Under a multicrop environment, the crops compete for the available water whenever the water available is less than the irrigation demands. The performance of the reservoir depends on how the deficit is allocated among the competing crops. The proposed model integrates reservoir release decisions with water allocation decisions. The water requirements of crops vary from period to period and are determined from the soil moisture balance equation taking into consideration the contribution of soil moisture and rainfall for the water requirements of the crops. The model is demonstrated over an existing reservoir and the performance of the reservoir under the operating policy derived using the model is evaluated through simulation.