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。     

考虑水分胁迫滞后影响的作物生长模型

本文以作物生长动力学原理为基础，提出了一种可以考虑土壤水分滞后影响的作物生长模型.经与实测的小麦冠部干物质积累动态相比较，模拟与实测值吻合良好，在0.01置信水平下达到极显著相关，说明本文所建模型结构正确合理.将模型进一步应用于冬小麦生长的另外两个动态过程一根系生长和叶面积扩展，模拟与实测值均吻合良好，表明模型具有一定普遍意义.不同动态过程滞后影响时变参数对比显示，水分胁迫对叶面积的滞后影响大于对冠生长的滞后影响，对冠生长的滞后影响又大于对根系生长的滞后影响，表明对水分胁迫越敏感的作物生长过程，水分胁迫对它的滞后影响也越大.早期胁迫比后期胁迫对作物的滞后影响相对较小.     

激光红壤区水分条件对冬小麦生长的动态耦合模拟

本文讨论了土壤水分运动与作物生长动耦合模型的建立方法。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究Ⅰ:模型

本文开展了冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移的耦合研究，建立了可以同时动态模拟冬小麦生长过程与SPAC水热运移过程的动力学模型-WheatSPAC模型。模型中，采用有限元差分格式进行土壤水热运移的数值模拟；采用双层模型进行冠层水热运移的模拟；采用改进的Feddes根系吸水模型及负指数分布形式的根系密度模型，实现土壤与冠层的耦合；通过生育阶段、干物质生产、干物质分配等过程的模拟，建立了冬小麦生长的机理性模型；通过对冬小麦叶面积指数、株高、根系分布的模拟，实现冬小麦生长与SPAC水热运移的耦合。     

土壤-植物-大气连续体水分传输的计算机模拟

本文在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输机理研究的基础上,提出了包括根区土壤水分动态模拟、作物根系吸水模拟和蒸发蒸腾模拟三个子系统的SPAC水分传输动态模拟模型,设计了SPAC水分传输模拟的计算机软件,经冬小麦生育期模拟值和实测值的比较分析表明,该模型模拟田间土壤水分动态和作物蒸发蒸腾具有较高的精度。最后,分析了SPAC水分传输动态对土壤水分运动参数、气象因素的敏感性,并进行了SPAC水分传输动态的计算机仿真试验。     

土壤-植物-大气连续体水分传输的计算机模拟

本文在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输机理研究的基础上,提出了包括根区土壤水分动态模拟、作物根系吸水模拟和蒸发蒸腾模拟三个子系统的SPAC水分传输动态模拟模型,设计了SPAC水分传输模拟的计算机软件,经冬小麦生育期模拟值和实测值的比较分析表明,该模型模拟田间土壤水分动态和作物蒸发蒸腾具有较高的精度。最后,分析了SPAC水分传输动态对土壤水分运动参数、气象因素的敏感性,并进行了SPAC水分传输动态的计算机仿真试验。     

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。     

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。     

山西临汾麦田土壤水分动态模拟研究

田间土壤水变化的概念性模型包括根区土体水量平衡、根区下界面水分通量和作物蒸发蒸腾量等模型。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方法,利用作物蒸发蒸腾模型、根区下界面水分通量模型进行了麦田土壤水分动态模拟。结果表明:田间土壤水分变化概念性模型计算的麦田土壤储水量与实测值有较好的一致性,模拟计算值和实测值的相关系数为0.958 7,拟合精度和预测精度均较高,相对误差为4%～12%。     

冬小麦—夏玉米种植模式下的农田水量平衡模拟及人渗补给规律分析

在大量室内外实验及田间土壤水分动态监测基础上，模拟描述了雄县试区常见作物种植模式下层状土体的田间水量动态平衡过程，根据宏观根系吸水模型假设和根系吸水函数确定了冬小麦、夏玉米的实际蒸腾率。并依据模拟值与田间实测土水势值拟合最佳为准则估算作物的实际裸间土面蒸发，在田间水量平衡基础上，得到３３０ｃｍ土体底层处的下渗补给量，分析了区内降雨（灌溉）入渗补给规律及地下水变化特征。     

利用SPAC模型对冬小麦蒸散发的研究

根据SPAC模型对不同灌水处理下冬小麦返青至成熟期田间水热传输及转化规律的数值模拟结果，拟合了根据地表以下1m土层贮水量和参考作物腾发量进行农田蒸散发估算的经验公式。利用经验公式和SPAC模型对不同灌水处理和不同潜水埋深下冬小麦返青至成熟期的蒸散发进行了计算，结果吻合良好。     

基于作物冠气温差的精量灌溉决策研究及其田间验证

根据相关研究结论和田间试验结果,构建了精量灌溉中基于作物冠层红外温度和土壤水分等模糊决策模型,并进行了冬小麦田间试验的实际运行和结果考核.结果表明,冠层红外温度是一个较好的反映作物水分状况的灌溉决策指标;冬小麦日内冠气温差的变化规律是在10点和14点出现双峰现象,最佳灌溉决策时机应该考虑到这两点的观测数据.充分考虑作物的水分信息状况和土壤水分情况(田持的60%时),将可以使作物的灌溉决策和管理达到“适时“和“适量“.所开发的基于作物红外冠层温度的精量灌溉决策模型,可以在进一步的试验观测基础上进行改进和完善,有较强的通用性和实用性.     

水肥耦合对冬小麦生长和产量的影响

对干旱地区小麦产量、品质与水、肥关系已有过较多研究。本文通过盆栽试验进行了水肥耦合对长江下游雨水较为丰富地区冬小麦生物学特性及产量影响的试验研究,探讨了水肥耦合对冬小麦生理性状及产量的影响和机制,分析了冬小麦生理指标对于农田土壤水肥状况的响应,并建立了冬小麦产量的水肥耦合模型。     

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。     

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。     

黄土旱区作物-水分模型

本文依据田间试验数据，采用Jensen模式，研究了黄土旱区冬小麦、春玉米这两种优势作物的 水分模型。研究结果表明，小麦在播种～返青期缺水敏感指数(λ)最大，对缺水最为敏感；拔节～抽穗期次之，然后是抽穗～灌浆期，而灌浆～成熟期和返青～拔节期的敏感性最小。总耗水量在320～420mm之间，灌水量为260～300mm左右、且分布在冬前和拔节～抽穗期是节水高产高效的灌水模式。玉米拔节-抽穗期和抽穗-灌浆期对缺水最敏感，拔节前和灌浆-成熟期敏感性小。说明拔节后到抽穗期补水对产量作用最大，其次为抽穗-灌浆期。这为黄土旱区制定灌溉制度提供了重要理论依据。     

微型蒸发器田间实测麦田与裸地土面蒸发强度的试验研究

本文介绍了用两种不同规格的微型蒸发器测定麦田和裸地土面蒸发强度的方法，并对实测结果进行了对比分析．从实测的土面蒸发变化过程得到了小麦各生育阶段土面蒸发与总腾发量的比例关系，分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系．通过对试验过程和实测数据的分析，总结出两种微型蒸发器的优点和需要进一步研究解决的问题     

作物腾发量实时预报与田间试验验证

获得实时、有效的作物腾发量数据是进行实时灌溉预报的基础和难点.本文根据公共的天气预报信息,提出了实时的估算作物腾发量的方法流程,并利用作物根区土壤水量平衡方程,用冬小麦田间灌溉试验的土壤水分数据对该模型和方法进行了检验;同时为检验实时参照腾发量估算方法的可靠性和实用性,对当地媒体发布的实际天气预报信息与实际气象观测值进行了对比.结果表明,在现有天气预报准确度条件下,该方法可以有效的实时估算作物腾发量,为田间实时灌溉管理与决策提供较为可靠的参数.