作物优化灌溉制度的研究

文中对非充分灌溉条件下作物优化灌溉制度如何制定进行了研究。其特点是将作物产量模型、耗水规律模型和土壤水分变化动态模型相结合，以产量最高为目标函数，建立了计算机优化决策系统。该研究成果可使有限的水量在作物生育期内发挥最大的效率，对优化配置水资源，实现农业高效用水具有重要作用。实例研究结果说明，所建模型及求解方法是合理与可行的。     

大田灌溉作物水分生产函数的研究进展与应用

文章综述了我国主要农作物水分生产函数的研究现状、各个模型的优缺点以及适用情况等,明确作物水分生产函数在灌溉制度优化中的应用,并说明在应用过程中存在的问题以及解决问题的对策等,为作物在有限水资源情况下制定合理灌溉制度、有效促进作物生长从而提高作物产量和水分利用效率提供理论依据。     

非充分灌溉条件下春小麦优化灌溉制度及推广应用

着重介绍降雨保证率为７５％、９５％的水文年份、几种灌溉可用水量的春小麦优化灌溉制度及推广应用效果。即从灌溉制度和调整作物种植比方面来考虑经济用水问题，使灌区在有限水量条件下取得最高收益。     

作物水分生产函数的研究与发展

介绍作物生产过程中产量和水量之间关系的数学表达———作物水分生产函数(CWPFS)的基本原理和一些典型模型,并对其可行性分析及地区移用性研究加以探讨,同时也分析了CWPFS在灌溉设计上的应用,对作物水分生产函数今后的研究及发展方向作了探讨     

多维多目标模糊优选动态规划及其在农业灌溉中的应用

本文提出了多维多目标模糊优选动态规划理论及其解法，并将该理论及解法应用于农作物非充分灌溉制度设计，建立了在考虑作物种植风险指标时，非充分灌溉制度的多目标优化模型。本文结合实例对不同供水方案下冬小麦的灌溉制度、单目标模型及多目标模型进行了分析对比。结果表明，本文提出的多维多目标的模糊优选动态规划及其解法是可行的，能够保证作物在有限灌溉条件下，可提高水分生产率，使作物的阶段平均含水率保持在适宜的范围。     

基于AquaCrop和NSGA-Ⅱ的灌溉制度多目标优化及其应用

为了有助于在干旱区非充分灌水条件下制定合理的灌溉制度,构建了基于作物生长模型(AquaCrop)及多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的灌溉制度多目标模拟-优化模型。利用甘肃石羊河绿洲2014—2015年不同灌水和覆膜处理下的春小麦田间试验数据对AquaCrop模型进行了率定与验证,并采用历史气象数据(1963—2016年)通过优化适线法确定了降水量保证率为25%、50%、75%的不同典型年,以最大产量及最小灌水量为目标对模型进行求解,得到了不同条件下灌水量与产量之间的关系曲线,分析了覆膜对于优化结果的影响,并分别对农户与农场两种类型的生产者进行了决策分析。结果表明:(1)作物的边际产量随着灌水总量的增加而减小,优化灌溉制度后的作物水分生产函数可以表示为二次函数。(2)覆膜的增产效应随着灌水量的增加而减小。(3)灌水次数对不覆膜条件下的产量影响较大,因此总灌水量小时应选择灌水次数少的灌溉制度,而总灌水量较大时,可采用灌水次数多的灌溉制度。(4)对不同的决策者采用不同的功效系数可以实现多样化的灌溉决策。     

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。     

基于AquaGIS模型的盈科灌区制种玉米农业用水效率分析

盈科灌区是黑河流域中游绿洲典型灌区之一,该灌区农业用水效率较低,农业用水矛盾十分突出。制种玉米是灌区主要种植作物,研究制种玉米的优化灌溉制度对实现该区域农业用水可持续发展具有十分重要的意义。利用分布式作物模型AquaGIS模型,基于盈科灌区土壤质地的空间变异性对该灌区制种玉米灌溉制度进行了优化,提出了适合灌区实际配水情况的最佳灌溉制度。通过灌溉制度优化,灌区制种玉米蒸散发量减少36~53mm,水分生产率WPET增加5%左右,灌溉水生产率WPI增加25%~48%,极大地提高了灌区农业用水效率。同时,对该灌区不同水文年灌溉制度进行优化,综合对比灌区制种玉米WPET、WPI和产量,其中丰水年灌溉3次、平水年灌溉4次、枯水年灌溉5次可以实现农业用水效率最高,为灌区高效节水灌溉提供理论指导。     

我国烟草节水优化灌溉和水肥耦合技术综述

总结了我国节水优化灌溉技术在烟草种植方面的应用和烟草水肥耦合技术的研究现状,提出了目前我国烟草生产中亟待解决的问题,探讨了烟草节水优化灌溉和水肥耦合技术研究的具体设想.指出应通过建立合理的节水灌溉制度,以及对这种灌溉制度下烤烟的水肥交互作用的研究,进一步提高我国烟叶的等级和质量,保障烟叶生产的可持续发展.     

作物蒸散量计算模型探讨

作物蒸散量是拟定灌溉制度，计算农业灌溉用水及其总量的重要依据。对作物蒸腾、蒸发量的研究动态以及计算模型进行了初步探讨。     

宁夏扬黄灌区玉米限额补充灌溉制度研究

结合宁夏中部干旱补灌区限额供水的特点,集成覆盖保墒技术、大田微集水技术、限额补充灌溉技术,开展玉米限额灌溉制度试验研究。综合分析作物需水关键期、限额灌溉技术、土壤含水率、产量、水分利用效率,提出宁夏中部干旱区适宜的玉米限额灌溉制度。     

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．     

节水控盐灌溉制度的优化设计

本文根据作物水盐动态响应函数，分析了作物生长与土壤水盐运动关系，建立了节水、控盐、高产灌溉制度优化设计模型，为节水灌溉和微咸水利用提供了决策依据。实例分析表明，本文提供的模型及方法是合理的；实施节水、控盐灌溉制度能带来明显的经济效益和环境效益。     

作物缺水条件下灌溉供水量最优分配

针对灌区水源短缺情况，建立了一种对有限水量在多种作物之间进行最优分配的两层分解协调模型：第一层为基于作物水分生产函数，求解单作物非充分灌溉条件下最优灌溉制度的动态规划模型；第二层为将有限水量在多种作物之间进行最优分配的动态规划模型实例计算表明，模型是合理可行的     

Optimizing Deficit Irrigation Scheduling Under Shallow Groundwater Conditions in Lower Reaches of Amu Darya River Basin

Water demand for irrigated agriculture is increasing against limited availability of fresh water resources in the lower reaches of the Amu Darya River e.g., Khorezm region of Uzbekistan. Future scenarios predict that Khorezm region will receive fewer water supplies due to climate change, transboundary conflicts and hence farmers have to achieve their yield targets with less water. We conducted a study and used AquaCrop model to develop the optimum and deficit irrigation schedule under shallow groundwater conditions (1.0–1.2 m) in the study region. Cotton being a strategic crop in the region was used for simulations. Capillary rise substantially contributes to crop-water requirements and is the key characteristic of the regional soils. However, AquaCrop does not simulate capillary rise contribution, thereby HYDRUS-1D model was used in this study for the quantification of capillary rise contribution. Alongside optimal irrigation schedule for cotton, deficit strategies were also derived in two ways: proportional reduction from each irrigation event (scenario-A) throughout the growth period as well as reduced water supply at specific crop growth stages (scenario-B). For scenario-A, 20, 40, 50 and 60 % of optimal water was deducted from each irrigation quota whereas for scenario-B irrigation events were knocked out at different crop growth stages (stage 1(emergence), stage 2 (vegetative), stage 3 (flowering) and stage 4 (yield formation and ripening)). For scenario-A, 0, 14, 30 and 48 % of yield reduction was observed respectively. During stress at the late crop development stage, a reduced water supply of 12 % resulted in a yield increase of 8 %. Conversely, during stress at the earlier crop development stage, yield loss was 17–18 %. During water stress at the late ripening stage, no yield loss was observed. Results of this study provide guidelines for policy makers to adopt irrigation schedule depending upon availability of irrigation water.     

应用大系统递阶模型优化配置区域农业水资源

以经济效益最大为目标，建立灌溉供水量最优分配的分解协调模型。以作物子系统为第一层，建立求解单作物非充分灌溉条件下灌水量在各生育期的最优分配的动态规划模型。然后以区域大系统作为第二层，建立不同作物之间水量最优分配的模型。在此基础上，提出了协调模型求解方法步骤。根据作物布局和地下水分布给出了不同作物在各生育期地下水的最优分配量，以提高区域农业水资源承载能力。     

Optimal Reservoir Release Policy Considering Heterogeneity of Command Area by Elitist Genetic Algorithm

A number of models with conventional optimization techniques have been developed for optimization of reservoir water release policies. However these models are not able to consider the heterogeneity in the command area of the reservoir appropriately, due to non linear nature of the processes involved. The optimization model based on genetic algorithm (GA) can deal with the non linearity due to its inherent ability to consider complex simulation model as evaluation function for optimization. GA based models available in literature generally minimize the water deficits and do not optimize the total net benefits through optimal reservoir release policies. The present study focuses on optimum releases from the reservoir considering heterogeneity of the command area and responses of the command area to the releases instead of minimizing only the reservoir storage volumes. An optimization model has been developed for the reservoir releases based on elitist GA approach considering the heterogeneity of the command area. The developed model was applied to Waghad irrigation project in upper Godavari basin of Maharashtra, India. The results showed that 19% increase in the total net benefits could be possible by adopting the proposed water release policy over the present practice keeping same distribution of area under different crops. The model presented in this study can also optimize the crop area under irrigation. It is found that irrigated area can be increased to 50% of ICA (Irrigable Command Area) from the existing 23% with resulting addition to total net benefits by 31%. The effect of adopting the proposed irrigation schedule and increased irrigation areas would be to increase the net benefits to existing farmers.     

新疆灌溉渠系水资源优化配置技术分析

本文介绍了灌溉渠系优化配水模型在国内外的研究进展,渠系优化配水模型的一般形式及其求解的一般方法,以及建立的优化配水模型的应用和在管理中存在的问题,论述了灌溉水量配置不合理现象,分析了造成灌溉水的利用率和利用效率低下的原因,对进一步研究建立干旱灌区渠系水量优化调配模型具有借鉴意义。