气候变化对华北地区主要作物需水量的影响

在未来温度上升1～4℃的情景下，研究了气候变暖对我国华北地区主要作物需水量的影响。结果显示，气候变暖对不同作物需水量的影响程度不同。其中对冬小麦需水量的影响最大，对棉花的影响次之，对夏玉米的影响最小。当生长期内温度上升1～4℃时，冬小麦需水量将增加2.6%～28.2%，相当于11.8～153.0mm；夏玉米需水量将增加1.7%～18.1%，相当于7.2～84 1mm；棉花需水量将增加1.7%～18.3%，相当于7.9～96 2mm。说明冬小麦对未来气候变暖的适应能力很差，而夏玉米和棉花的适应能力相对较强。气候变化对作物需水量的影响存在一定地域性差异。其中对济南的作物需水量影响最大。当温度增加1～4℃时，冬小麦、夏玉米、棉花需水量将依次增加15.4～153.0mm、8.3～84.1mm、9.6～96.2mm。对太原的作物需水量影响最小。当温度上升1～4℃时，3种作物的需水量依次增加11.7～114.5mm、6.9～68.3mm、7.9～78.0mm，比济南分别低24%～２５％、17%～19%和18%～19%。按华北地区目前的种植结构估算，温度上升1～4℃将使整个地区冬小麦的需水增加14.7～191亿m 3；夏玉米的需水增加5.87～68.6亿m3；棉花的需水增加1.35～16.5亿m 3。未来气候变暖将使华北地区业已紧张的水资源供需矛盾将更加突出。     

山东发展灌溉趋势分析

1 山东省灌溉发展现状 山东省人均耕地面积0.07hm2,土地开发利用程度高,人多地少的矛盾比较突出。农作物基本以冬小麦、夏玉米、棉花和花生为主,从全省来看,冬小麦需水量一般为482-562mm、夏玉米为322-376mm、棉花为608-671mm、花生为550-600mm,全省多年平均降水量为676.5mm,单从降水量和每种作物的需水量来比较,降水量完全可以满足作物的生育需水要     

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。     

关中地区粮食作物灌溉需水量的探讨

以往设计灌溉制度时，由于对作物需水规律掌握的不够全面，特别是忽视了产量水平的高低，往往脱离实际，为了探讨这一问题，中以关中地区冬小麦、夏玉米为例，论述了其需水量与籽粒产量的关系、适宜土壤含水量下限以及利用土壤储水的特性等，提出了计算其灌溉需水量的方法和关中地区一般干旱年的灌溉需水量，为了充分利用水资源，建议今后适当加大作物土壤计划层深度，发展地膜覆盖栽培，改革加强作物节水灌溉科研工作，并设法筹集     

河北省主要作物系数时空分布特征

为进一步提高农田蒸散量和灌溉量计算的准确性以及优化农业灌溉水资源配置,基于河北省1955—2014年逐日气象数据,借助分段单值平均作物系数法分析河北省冬小麦、夏玉米和棉花作物系数的时空分布特征。结果表明:1955—2014年冬小麦、夏玉米和棉花作物系数均呈不显著下降趋势,全生育期内年际间平均作物系数分别为0.86、0.85和0.83;不同生育期内,3种作物系数变化区间分别为[0.40,1.29],[0.49,1.24],[0.30,1.29]。全生育期内,冬小麦和夏玉米作物系数均呈以邢台为低值中心向四周逐渐增大的空间分布特征,棉花则是由西向东逐渐增大;不同生育期内,冬小麦和棉花的大部分生育期作物系数呈由西向东逐渐增大的空间分布特征,而夏玉米则是由邢台向四周逐渐增大。风速和日照时数的降低是引起3种作物系数减小的主要原因。     

洛阳地区节水高效小麦玉米连作灌溉制度分析

我国粮食需求增量与耕地减少的矛盾已然成为焦点,尤以北方干旱半干旱地区水资源严重不足更显突出。提高农业水资源利用效率,完善节水高效灌溉体系,提高作物产量已势在必行。针对河南洛阳半干旱地区主要种植模式———冬小麦夏玉米连作,通过作物需水特征分析、生育期降水时序耦合分析,突出一水两用理念,控制水分胁迫时间,依据旱作物土壤计划湿润层水量平衡方程提出最佳供水过程。同时,考虑不同灌溉技术条件下的适宜灌水技术参数,探索不同灌溉方式的灌水量、灌水时间以及实施办法,最终提出不同频率年、不同灌溉模式的适宜灌溉制度。     

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。     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。     

覆膜种植夏玉米需水规律的试验研究

通过大田试验研究了覆膜种植夏玉米需水规律,并计算得出覆膜种植条件下相应作物系数Kc值为0.552~1.184以及作物水分利用效率达16.93 kg/(hm2·mm)-1,得出覆膜种植能有效提高作物水分利用效率。为更精确的确定覆膜种植夏玉米灌溉制度提供理论基础,从而为干旱地区发展覆膜节水农业技术提供一定的理论依据。     

冬小麦节水高效灌溉制度试验研究

以广利灌区冬小麦为研究对象,通过测坑试验,研究确定在新的生产条件下作物各生育阶段的日需水强度、阶段需水量和全生育期需水量。同时调查不同水分条件下冬小麦产量变化情况,在此基础上,分析作物各生育阶段耗水量与产量的关系,建立作物水分生产函数模型,分析确定作物的需水主、次关键时期和灌水关键期。结合不同供水条件下冬小麦各生育阶段的水分状况、冬小麦耗水量和最终产量的观测结果,分析确定冬小麦生育阶段的适宜土壤水分控制指标,为制定节水高效灌溉制度提供参考依据。     

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。     

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。     

德州地区主要作物不同生育期需水、降水吻合性及种植结构优化探讨

分析了德州地区主要作物不同生育期需水量与降雨量的吻合性,提出了适合当地气候条件的主要作物及栽培模式,并根据德州地区目前作物种植结构及水资源现状,提出了作物种植结构调整建议。目前水资源亏缺条件下若将春棉花种植面积提高9.3%,冬小麦和夏玉米种植面积减少9.3%,该地区水资源供需可实现平衡。     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的验证与情景分析

在就禹城试验站对根系层水质模型（RZWQM）的参数进行灵敏度分析和标定的基础上,模拟了1960—2005年该试验站冬小麦- 夏玉米轮作条件下的冬小麦和夏玉米产量、水分利用效率及氮肥偏生产力,并将模拟的冬小麦和夏玉米产量与禹城市农业统计年鉴显示的 1985—2005年的产量进行了对比。结果表明：经过标定后的RZ?WQM能够较好地模拟夏玉米产量（平均相对误差为-13.3%）,可以模拟冬小麦产量在年际间的变化趋势（平均相对误差-54.2%）。针对所设计的9 种节水省氮的灌溉与施氮方案开展了多组情景模拟分析,结果显示较好的情景是：冬小麦在播前、拔节和开花期各灌溉75mm的水;夏玉米当平水年和丰水年时在播前灌溉一次56mm的水,当枯水年时在播前和抽穗期各灌溉84mm的水,当特枯水年时在播前和抽穗期各灌溉111mm的水。冬小麦在播前和拔节期分别施氮77.7kg/hm2 155.3kg /hm2,整个生育期施氮量为233kg/hm2;夏玉米在苗期（播后5d）和大喇叭口期各施氮70.7kg/ m2和141.3kg/hm2,整个生育期施氮量为212kg/hm2。这样优化的灌溉与施氮方案能够取得较好的增产效果和较高的水氮利用效率,即：冬小麦- 夏玉米轮作体系的粮食产量为10302kg/hm2、水分利用效率为1.40kg/m3、氮肥偏生产力为23.2kg/kg。     

不同施氮量对小麦、玉米产量和土壤养分分布的影响

在河北省中西部黄壁庄水库上游流域,通过田间试验,分析不同施氮量对该区小麦和玉米产量、氮肥偏生产力、农户纯收益和土壤中氮素累积的影响,以期为该区农业的施肥管理和防治农业非点源污染的技术策略提供科学依据。试验结果表明,中肥施氮水平,冬小麦产量和农户收益最高。不同施氮水平对夏玉米产量影响差异不显著。高肥水平,春玉米产量和农户收益最高。在冬小麦和夏玉米轮作农田,硝态氮在90cm土层出现累积。在春玉米农田,硝态氮在50cm土层出现累积。另外,随着施氮量的提高,100cm土体硝态氮储量在2010年和2011年间出现盈余。综合分析试验结果,在该区合理灌溉的前提下,冬小麦合理施氮量为225kg/hm2左右,夏玉米合理施氮量为180kg/hm2左右,春玉米合理施氮量为225kg/hm2左右。     

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。     

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。     

喷灌田间小气候对作物蒸腾影响的田间试验研究

为准确评价喷灌水利用率，以地面灌为对照，利用热平衡茎流计对喷灌冬小麦和夏玉米的蒸腾速率进行了连续2年监测，结果表明，喷灌对田间小气候的改善使得作物的蒸腾受到明显抑制，就一次灌水而言，从喷灌启始至蒸腾抑制作用消失，喷灌处理冬小麦蒸腾量仅占地面灌处理的7％～14％，由冠层截留水量蒸发导致的蒸腾抑制量为1.7～4.1mm；夏玉米喷灌处理蒸腾量占地面灌处理的23％～42％，蒸腾抑制量为 0.5～2.8mm。将截留水量与蒸腾抑制量进行比较可知，喷灌夏玉米冠层截留作用可能产生一定量的水分损失，而冬小麦冠层截留水量则在小麦耗水过程中是完全有效的。     

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．