洛阳地区夏玉米节水灌溉制度优化研究

为了提高水资源的利用率,根据洛阳地区试验田多年实测资料,建立了夏玉米的耗水量估算模型及产量与水分关系的数学模型,并分析了其相互关系。根据试验区1951—2000年降雨资料分析了全年降雨量分布特征,并与夏玉米全生育期耗水规律进行耦合性分析。结果表明:夏玉米生育期需水量与降雨量分布吻合性良好,但在枯水年和平水年,应在夏玉米生长关键期适当进行灌溉。利用Jessen模型,分析了夏玉米全生育期各阶段对缺水的敏感度,认为应在夏玉米的苗期、抽穗—吐丝期进行适量灌溉。     

泾惠灌区夏玉米合理灌溉方案探讨

全面地分析了泾惠灌区目前夏玉米灌溉中所存在的实际问题,并根据夏玉米不同生理时期对水分的需求特点,确定了相应深度土层适宜的含水量指标.针对存在的问题及夏玉米需水特点,提出了合理的灌溉方案.     

灌溉水质对土壤和夏玉米多氯联苯含量影响的试验研究

为明确不同灌溉水质对土壤和夏玉米中多氯联苯PCBs含量的影响,2015年在北京市通州区永乐店镇北京市灌溉试验中心站布置了田间灌溉试验,设置了再生水灌溉、再生水和清水(地下水)交替灌溉和清水灌溉等3个处理,每个处理设置3个重复。采用气相色谱-质谱仪分析了土壤和夏玉米籽粒中7大类PCBs含量。研究结果表明采集的表层土壤和夏玉米籽粒仅四氯联苯含量高于实验检出限,一氯联苯、二氯联苯、三氯联苯、五氯联苯、六氯联苯和七氯联苯均未检测出。表层土壤PCBs含量为ND(未检出)至0.06μg/kg,各处理间没有显著差异;土壤PCBs含量远低于加拿大农业土壤质量指导值和荷兰土壤质量标准中的干预值,且其生态风险概率小于10%。供试5个品种夏玉米籽粒产量为1.03~5.92t/hm~2;与清水灌溉相比,再生水灌溉条件下夏玉米籽粒产量增加52%~116%。甜玉米2000除外,其他品种夏玉米再生水灌溉条件下籽粒产量显著高于清水灌溉。夏玉米籽粒PCBs含量为ND至1.74μg/kg,总体上同一品种不同灌溉水质条件下籽粒PCBs含量无显著差异。夏玉米籽粒PCBs含量低于美国卫生及公共服务部建议指标。     

基于农业灌溉需水量计算的黄河三角洲作物结构优化EI北大核心CSCD

为优化黄河三角洲作物结构,以东营市垦利区为例,计算了当地主要作物各生育阶段及整个生育期内的作物需水量、有效降水量以及淋洗需水量,并对不同作物的水分盈亏情况进行了分析。结果表明:作物补充灌溉需水量从小到大依次为玉米、棉花、小麦、水稻;玉米水分亏缺程度最低,应适当增加玉米种植面积或者把冬小麦、夏玉米轮作更换为一年种植两季玉米(春玉米和夏玉米);减少棉花在中、轻度盐碱地的种植面积,对耐盐性较好的棉花改用排水回用或微咸水灌溉;兼用灌溉用水和洗盐用水种植水稻,在经水稻种植改良成轻度盐碱地的土壤上种植玉米和小麦。     

一种集成于PDA的非充分灌溉决策系统

为了将非充分灌溉理论应用到实际中,研制了集成于PDA的非充分灌溉决策系统。本系统的决策模型采用基于Jensen水分生产函数的动态规划模型和基于Stewart水分生产函数的线性规划模型。本系统是以PDA为硬件平台,用EVC 4.0开发的专用系统,与PC机相比,它具有专用性强、体积小、重量轻、价格低、操作简便等优点,方便了农业灌溉的技术与管理人员进行灌溉决策。为保证系统的实用和稳定,在技术上做了优化,并以山西潇河试验站的夏玉米为例,对系统进行了验证。     

华北轮作农田灌溉制度多目标优化模型及应用

针对华北地区冬小麦-夏玉米轮作种植模式,构建了轮作农田灌溉制度多目标模拟-优化模型,该模型利用水量平衡模型模拟不同灌溉制度下的农田耗水过程,利用水分生产函数估算不同耗水条件下的作物产量,以2种作物每次灌溉的灌水时间及灌水定额为决策变量,以两种作物产量最大为目标函数。引入动态罚函数对灌溉定额进行约束,采用改进非支配排序遗传算法进行求解,最终用理想点法对所得Pareto非劣解进行决策。不同灌溉定额下北京地区冬小麦-夏玉米轮作农田灌溉制度多目标优化结果表明:轮作模式下冬小麦的灌水关键时期为抽穗与灌浆期,与水分敏感期基本一致;夏玉米的灌水关键时期为拔节与抽穗期,受前期墒情及降水影响比水分敏感期有所提前。在最优灌溉制度下,随着灌水量的增加,两种作物产量均增加;产值呈抛物线增加,但边际产值递减;单位灌水量产值呈幂函数减小;同时作物耗水量呈对数增加,而土壤水利用量呈抛物线减少。     

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。     

不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响

为了探究北京地区夏玉米适宜的耕作和灌溉施肥方式,开展了夏玉米野外田间试验,试验设置了4个处理,分别为不起垄高灌中肥处理(AE)、不起垄低灌高肥处理(BF)、不起垄低灌中肥处理(BE)和起垄不灌低肥处理(CD)。通过测定夏玉米生育期内的土壤含水率、生长及产量指标,研究不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响。研究结果表明:起垄CD处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化不明显,不起垄处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化明显,在垄作方式相同情况下土壤含水率随着灌溉水量和施肥量的增加而增大;夏玉米产量随着灌溉水量和施肥量的增加而增大,不起垄AE处理的产量最大,为10 768 kg/hm~2,起垄CD处理与不起垄AE处理相比,夏玉米产量减产12.86%,起垄CD处理对夏玉米的产量的影响较小;起垄CD处理与不起垄AE处理具有相同的夏玉米水分利用效率,为2.29 kg/m~3。因此,在试验区种植夏玉米,采用起垄不灌溉低肥的方式可以提高夏玉米的水分利用效率,对夏玉米生长及产量影响较小,可以达到节水节肥的目的。     

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。     

不同灌溉水质对土壤和夏玉米多环芳烃含量影响研究

为明确再生水灌溉对土壤和夏玉米多环芳烃PAHs含量的影响,2015年在通州布置了灌溉试验,包括再生水、清水和交替灌溉3种处理试验,利用气相色谱-质谱仪检测了土壤和夏玉米籽粒中16种PAHs含量。研究结果显示表层土壤PAHs总量为0.20~0.21 mg/kg,不同灌溉处理间土壤PAHs总量没有显著差异(p0.05)。土样PAHs各检测组分以菲(Phe)含量最高,占PAHs总量19.63%~20.37%;其次为苯并(b)荧蒽(Bb F)、荧蒽(Fth)和苯并(g,h,i)苝(BghiP),分别占PAHs总量的15.75%~16.45%、8.87%~10.34%、8.0%~9.13%。3种处理表层土壤PAHs含量低于荷兰土壤质量标准。夏玉米籽粒PAHs总量为0.08~0.20 mg/kg,同一夏玉米品种不同灌溉处理下玉米籽粒PAHs总量无显著差异(p0.05)。夏玉米籽粒(粘玉米除外)PAHs主要组分为萘(Nap)、Phe和BghiP,含量分别为13.74~71.80、20.76~44.39和0.40~49.92μg/kg。夏玉米籽粒苯并(a)芘Ba P含量低于食品中粮食作物污染物限量规定限值。     

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。     

湖南省节水灌溉发展规划动态仿真模拟研究

将系统动力学的动态仿真原理用于节水灌溉发展规划研究 ,建立节水灌溉发展规划的动态仿真模拟模型 ,并用该模型对湖南省节水灌溉不同发展规模及其相应的效果进行动态仿真模拟 ,从而优选出湖南省节水灌溉“九五”规划。     

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。     

黄河冲积平原区玉米灌排决策支持系统研究

黄河冲积平原区在玉米生育期内旱涝灾害时有发生,为更好地解决农业生产中的灌溉排水问题,利用水量平衡原理,综合考虑玉米根系土壤水分变化情况,结合历史气象资料和天气预测模型,采用农田灌排管理和玉米生长模型相结合、硬件与软件相嵌合的方式,开发了玉米灌排决策支持系统,介绍了系统的原理、结构、功能、基本结构模块设计和灌排管理决策步骤。利用人民胜利渠灌区2010—2012年夏玉米试验资料进行了初步验证,结果表明:模型预测的土壤水分状况与实测值基本同步。     

河北省 5 个县域冬小麦-夏玉米连作灌溉需水特性分析

利用河北平原区5个县域及周边的雨量站、气象站和农气站资料,综合考虑降水、土壤和作物特性,提出修正的SCS-CN模型用于计算作物有效降水量,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算作物需水量,探讨研究区不同水文年份作物灌溉需水量的时空分布特性。结果表明,研究区冬小麦-夏玉米连作多年平均作物有效降水量、作物需水量和灌溉需水量分别为389、736和347mm,丰水年、平水年和枯水年冬小麦-夏玉米连作灌溉需水量分别为321、382和423mm。冬小麦生育期灌溉需水量271～350mm,返青-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期灌溉需水量各占全生育期的26%、26%和29%;夏玉米全生育期灌溉需水量0～49mm,抽雄期和成熟期分别占全生育期的52%和48%。作物有效降水量空间分布,石家庄3县西高东低,邯郸2县西低东高;作物需水量石家庄3县高于邯郸2县;研究区灌溉需水量空间分布不均,大致呈带状分布。     

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。     

应用农业生产系统模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的模拟验证与情景分析

应用经过参数灵敏度分析与标定后的农业生产系统模型（APSIM）,以北京市海淀区东北旺试验站为背景,探讨了不同灌溉、施肥、种植日期和种植密度等农艺措施下冬小麦和夏玉米的产量、水分利用效率及氮肥偏生产力的变化,以期探寻适合当地特定气候、土壤条件下的既能保证粮食稳产高产又能达到资源高效利用的田间管理措施。首先根据所搜集的1985-2005年统计年鉴中的产量数据对参数标定后的模型作了进一步的验证,结果表明：冬小麦和夏玉米产量的模拟值与年鉴统计值之间的平均相对误差分别是43％和21％。运用验证后的模型,基于所设计的9种不同的水氮管理情景进行了模拟分析,结果表明：冬小麦在播前、拔节期和开花期灌溉75ram;丰水年和平水年夏玉米在播前灌溉3lmm,枯水年夏玉米在播前和抽穗分别灌溉20mm,特枯水年夏玉米在播前和抽穗分别灌溉84mm;冬小麦在播前和拔节期分别施人氮肥43kg／hm^2和87kg／hm^2,夏玉米在苗期和大喇叭口期分别施人氮肥40kg／hm^2和80kg／hm^2.这样的节水省氮灌溉施氮方案不仅能够获得较高的粮食产量,还能获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。     

气候变化背景下华北平原灌溉需水及农业干旱易发区变化研究

以华北平原为研究区,选取冬小麦和夏玉米作为典型作物,采用作物系数法并依据预估的气候情景计算典型作物的净灌溉需水量,分析不同气温和降水变化幅度下冬小麦和夏玉米需水过程和需水总量。同时,结合气象干旱和需水异常程度划分了干旱易发区。所得成果可供相关研究人员参考。     

高产省水灌溉制度优化模型研究

本文针对我国干旱、半干旱地区农业水资源短缺的特点,提出了建立在非充分灌溉理论基础上的灌溉制度优化模型.该模型是一个两维状态及两维决策变量的多维动态规划模型,可利用动态规划逐次渐近法(DPSA)求解.以黑龙港地区为背景的实例研究结果说明了所建模型及求解方法的合理性和有效性,为节省缺水地区的农业水资源开辟了一条新的途径.     

封丘地区小麦节水灌溉研究

本文对一块66m×100m的雨养麦田连续5个麦季的试验资料分析表明，其雨养麦田产量为3450-5625kg/hm2。根据本区雨养麦田历年水分条件的分布特征，可推定这个产量幅度的出现概率为74.8%。对5个试验麦季的耗水过程进行了分析，得出一条麦田理想的土壤湿度动态曲线，据此提出一个节水灌溉模型.它首先根据麦播期的土壤 有效储水量(Se)和降雨量(R)预报预计灌溉定额，并进行预分配，然后在应用过程 中对灌溉程序进行修正，使其湿度与理想的土壤湿度偏差不超过±50mm。这个模型可比现行的传统灌溉模式节省灌溉用水18%。