冬小麦水分生产函数及水肥耦合关系试验研究

分别对冬小麦水分生产函数及水肥耦合关系进行试验研究，分析了冬小麦田间水分转化与消耗规律以及水分、肥料对冬小麦产量的影响，建立了冬小麦水分生产函数的Jensen模型和人工神经网络（ANN）模型，为冬小麦节水高效灌溉制度的制订提供了基本依据。     

调亏灌溉对关中地区冬小麦产量和水分利用效率的试验研究

试验详细研究了关中地区冬小麦苗期至灌浆成熟期不同水分亏缺程度对其产量和水分利用效率的影响，结果表明冬小麦在生长发育的中后期与水分关系最为密切，为该地区冬小麦节水高效灌溉制度的建立提供了科学依据。     

延迟灌溉对冬小麦产量及水分利用效率的影响

2011—2013年在山西省临汾市灌溉试验站进行冬小麦灌溉试验,研究了冬小麦关键生育期延迟灌水对其产量和水分利用效率的影响程度,旨在优化半干旱地区冬小麦灌溉制度,提高水分利用效率,达到节水增产目的。通过对冬小麦产量及生育期耗水量观测,结果表明:不同降水年型下,冬小麦关键生育期灌水时间的延后对其产量和水分利用效率均会产生影响。通过综合分析冬小麦总耗水量、水分利用率与产量的关系,提出半干旱地区冬小麦的最佳灌水方式:丰水年份拔节水延后20 d灌溉,干旱年份灌浆水延后20 d灌溉,可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。     

冬小麦地埋滴灌试验技术研究

华北平原是我国小麦主产区之一,为探索华北平原半湿润易旱区冬小麦高效节水灌溉新模式,开展了不同埋深冬小麦地下滴灌制度及需水量研究,通过对作物耗水量、产量、水分利用率及土壤含水量的分析,结果表明冬小麦地埋滴灌对比现在实施的管灌方式节水效果显著.     

冬小麦节水供水制度研究

利用产量与水分关系递推模型和多阶段供水决策模型，制定作物节水灌溉制度，并以晋中区冬小麦为例，使用山西省潇河灌区灌溉试验站的试验资料，通过分析计算，求得冬小麦三种水文年各种供水条件下的产量与供水时间。这些计算结果可试用于区域内水资源供需平衡的系统分析和制定水资源开发利用的战略决策。同时该方法为灌区灌溉管理中进行灌溉预报、浇关键水提供了一项新的技术。分析结果表明，用此方法制定的节水供水制度较一般的灌溉制度。可提高单位水生产量０．１２～０．２５ｋｇ／ｍ￣３。     

山西省水科所部分科技成果介绍

1 山西省冬小麦、玉米和棉花节水灌溉制度 该成果应用产量与水分关系递推模型及其参数求解程序,求得冬小麦、玉米、棉花的模型参数,并采用多阶段灌溉决策动态规划模型,得出不同水文年山西省各地区冬小麦、玉米和棉花在各种供水水平及初始土壤墒情条件下的节水灌溉制度。在屯绛灌区2267公顷     

应用分布式水文模型优化黑龙港及运东平原农田灌溉制度Ⅱ：水分生产函数和优化灌溉制度

黑龙港及运东平原是河北省的主要农业区,同时也是华北平原的少雨中心,探讨适用于该地区冬小麦和夏玉米的水分生产函数类型,并应用于制定优化的灌溉制度,对于该区域节水农业的建设具有重要的现实意义。本文以经过参数率定与模拟验证的土壤水评价工具(SWAT)为手段,设置了1种充分灌溉处理和9种非充分灌溉情形,拟合得到冬小麦和夏玉米的水分生产函数,在此基础上,依据水分敏感系数(或指数)确定出灌溉的关键生育期,以不考虑氮磷胁迫的历史灌溉情景为基本情景,设置了3种优化灌溉方案。结果表明:在所确定的冬小麦和夏玉米灌溉的关键生育期,采用优化后的灌溉量,与基本情景相比,在保证冬小麦-夏玉米种植制度下的作物基本稳产(产量平均增加2.54%)的前提下,平均节省灌溉量23.55%,水分利用效率平均提高6.29%。总之,模拟得到的优化的灌溉制度对于该区域冬小麦-夏玉米轮作体系下的农田节水灌溉管理具有一定的参考价值。     

河北省平原冬小麦节水灌溉制度试验研究

河北平原水资源的日益短缺,冬小麦节水灌溉制度的研究对于农业节水将具有重要意义。根据望都试验站1991～1993两年的冬小麦试验资料,利用Jensen模型,建立冬小麦水分生产函数,求解出冬小麦作物敏感系数,编制二维动态规划程序,确定出冬小麦的灌溉制度。其结果与试验相吻合,可用于指导农业灌溉和生产。     

太行山前平原冬小麦优化灌溉制度的研究

本文根据4年的连续试验，研究了冬小麦不同生育时期水分亏缺及其亏缺程度对其产量影响和不同灌水次数、灌水时间对冬小麦产量和水分利用效率的影响，确定了冬小麦不同生育时期土壤水分下限指标，建立了优化的冬小麦灌溉制度。太行山山前平原高产区冬小麦常年灌溉次数在3～4水，如果实施优化灌溉制度，干旱年灌三水、平水年灌两水、湿润年灌1水，灌水定额60mm，可减少生育期灌水次数1～2次，冬小麦产量提高7%～10%，水分生产效率提高11%～24%，这对减缓本区地下水位的下降有重要意义。     

晋南冬小麦节水高产灌溉制度研究

根据灌溉试验资料，在分析晋南冬小麦生育期水分亏缺程度的基础上，研究拟订了该区冬小麦节水高产灌溉制度，即生育期内浇返青、孕穗、灌浆三次关键水，灌溉定额１８００ｍ＾３／ｈｍ＾２，灌水定额６００ｍ＾３／ｈｍ＾２左右，就可达到节水高产的目的。结合晋南冬小麦不同生育阶段缺水对产量的影响分析及我国北方各地对冬小麦最佳灌水时间的研究成果，对晋南冬小麦的最佳灌水时间进行了分析论证。具体实施节水灌溉制度时，根据晋南     

川中丘陵区节水栽培技术对冬小麦水分利用效率的影响

水分不足是限制川中丘陵区冬小麦生长发育及产量的重要因子。通过不同节水栽培措施条件下耗水特性、潜在蒸散量与作物系数的研究成果,对冬小麦的产量与水分利用效率进行了分析。试验结果表明：①在冬小麦全生育期,常规灌溉（保证田间持水量75%）耗水量最高,达到421mm ;依赖于降雨耗水量最低,仅为348mm 。②川中丘陵区冬小麦生育期逐日的潜在蒸散量（ET₀）的平均值在0.93～3.81mm/d 幅度内变动,并呈现出前期平稳、中后期逐渐增加的特征。③在冬小麦全生育期,各处理措施的K_c值幅0.23～1.92之间,并呈现一抛物线特征。在拔节期达到最大值,成熟期达到最低值;且秸秆覆盖+常规灌溉栽培措施平均K_c值最大,对照平均K_c值最小。④冬小麦产量以秸秆覆盖+常规灌溉处理最高,达到 6 222.53 kg/hm²,而以对照（A）最低,仅为3 852.00kg/hm²;冬小麦的水分生产率与灌水生产率则均表现为秸秆覆盖+节水灌溉处理最高,分别达到0.55kg/m³和3.62kg/m³。     

渗灌条件下水稻的节水灌溉制度和氮肥运筹技术研究

针对江苏省淮北平原地区稻麦轮作生产实际，在田间埋设塑料波纹暗管，通过调节外沟水位对水稻实施渗灌，就渗灌条件下水稻的节水灌溉制度和氮肥运筹技术进行了研究。提出了渗灌条件下以稻田地下水位和土壤含水量作为控制指标的水稻节水灌溉模式，该技术和常规浅水勤灌相比，水稻节水达16.5％，增产14.3％。试验结果还表明，水稻采用节水灌溉制度后，氮肥用量和基蘖肥与穗粒肥的比例显著影响水稻地上部分干物质积累、矿质营养、籽粒产量和营养品质，渗灌条件下水稻高产优质、浅层地下水不受NO3-N污染的施N量为270～315kgN/hm2，基蘖肥/穗粒肥为5∶5。     

覆膜棉花调亏灌溉模式的研究

调亏灌溉是一种新的作物节水灌溉技术.研究针对新疆棉花覆膜灌溉的实际,在新疆石河子乌兰乌苏农业气象站进行了棉花调亏灌溉试验研究,研究了不同灌水模式下棉花的生长状况和产量,提出了棉花的调亏灌溉模式.     

灌水、施肥与冬小麦蒸发蒸腾量及产量的关系

试验研究了晋南地区冬小麦在不同生长期的亏水灌溉、施肥条件下对其产量的影响。研究表明,冬小麦蒸腾量随着灌水量增加而增加,相应的产量也明显提高;冬小麦产量与总耗水量呈二次抛物线关系;灌水量相同,施肥量不同,对水分蒸腾量的影响较小;施肥和灌水相同条件,灌水时间不同对产量的影响明显。     

降水因素导致的水分亏缺对冬小麦产量影响的敏感期分析

降水是影响华北平原冬小麦产量的重要因子之一,该区域生长季降水无法满足冬小麦生长需求是造成粮食减产的主要因素。本研究设计不同降水情景,基于 CERES-Wheat 模型模拟不同水分亏缺情景下冬小麦生长发育过程,识别降水对冬小麦产量影响的关键期。研究发现: 不同持续时间的无降水对产量的影响存在较大差异,由 1 ～4 周不降水引起的水分亏缺对冬小麦造成的减产率范围为 3. 1% ～29. 7%。超过 2 周不降水引起的降水亏缺对冬小麦产量造成显著影响。播种－越冬期后期( 0～16 周) ,冬小麦不同生育阶段发生 1～4 周的无降水对减产率的影响差异较小; 从越冬期后期开始,1～4 周的的无降水造成的减产率差异显著增大。太行山山麓平原区、冀鲁豫低洼平原区、山东丘陵农林区在冬小麦生育期内存在三个较大的减产率峰值期,分别是越冬期后期、返青期前期、拔节－灌浆期。黄淮平原区在冬小麦生育期内存在两较大的减产率峰值区,分别在返青期、灌浆期周围。区域上不同持续时间的无降水造成的冬小麦减产率研究,能够为作物干旱影响评估和节水灌溉提供有益借鉴。     

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。     

应用分布式水文模型优化黑龙港及运东平原农田灌溉制度Ⅰ：模型参数的率定验证

为了应用分布式水文模型优化该地区的农田灌溉制度,本文首先运用洗牌复形演化(SCE-UA)算法在曲周和吴桥两个试验站对分布式水文模型(SWAT)中的作物参数进行了率定,接着以遥感监测实际蒸散(ETa)数据为目标,在该区域应用拉丁超立方-单次单因素(LH-OAT)方法对SWAT模型中的参数进行敏感性分析,选出了对ETa最敏感的参数,用序贯不确定性(SUFI-2)算法优化出一套参数范围,最后对冬小麦-夏玉米轮作体系产量的长期模拟结果进行了验证。这些参数率定和模拟验证的结果为进一步深入研究该地区节水农业中的水分生产函数和优化灌溉制度奠定了基础。     

基于耗水平衡分析的区域水资源管理

传统的供水管理和需水管理难以满足水资源可持续利用的要求,从耗水管理角度出发,以区域耗水平衡为理念,采用SWAT模型对河北省馆陶县基于蒸腾蒸发(ET)的水资源管理进行了分析,模拟了小白龙灌溉、低压管灌和喷灌3种不同节水灌溉方式下分别对应的6种作物种植结构调整模式(共18套水资源管理方案)的区域耗水水平。研究结果表明,低压管灌和喷灌两种节水灌溉方式对于减少区域ET量的作用与其所减少的取水量相比差距较大,真实节水效果并不十分显著。影响区域ET的主要因素是降水,区域ET量在湿润年份明显要高于干旱年份。这一规律并不随着灌溉方式和作物种植结构调整而发生根本性变化。灌溉对冬小麦生育期ET量的影响要显著高于对玉米生育期ET量的影响,减少冬小麦种植面积可以有效降低区域ET量。因此,馆陶县实现区域耗水平衡的最佳灌溉管理方案是灌溉方式为喷灌、冬小麦种植面积减少20%且全部改种为棉花。研究结果可为区域水资源管理和水资源高效利用提供参考。