多模式集合模拟未来气候变化对水稻需水量及水分利用效率的影响

在模拟水稻水分利用对未来气候变化响应的研究中,考虑气候模式以及降尺度方法的不确定性,有助于获取更加稳健的模拟结果。本文采用SDSM和BP神经网络两种统计降尺度模型分别对Had CM3和CGCM3两种大气环流模式的3种气候情景(A1B,A2和B2)进行统计降尺度模拟,再基于贝叶斯模型平均方法(BMA)集合降尺度结果,并由此驱动ORYZA2000水稻模型,模拟21世纪中后期(2050s和2080s)3种情景下水稻生长周期、产量、需水量及水分利用效率。结果表明:BMA相对于简单模型平均法(SA)可以更有效地减小气候模式的偏差;在未来的两个时期内,由于气温的不断升高以及辐射的下降,水稻产量显著下降,生长周期明显缩短;需水量随着辐射的降低而降低,但在2080s,气温的迅速上升带来了需水量的升高,但仍低于历史基准期水平,而需水量的下降并不能抵消产量下降对水分利用效率的负面影响。     

水肥耦合对水稻生长、产量及氮素利用效率的影响

为了探讨水稻生产中适宜的灌溉方式以及与其匹配的施氮量,以C两优华占水稻品种为试验材料,使用大田试验的方法,进行了水肥耦合试验。试验设灌水量和氮肥水平两个因素。以淹水灌溉的灌水量为基准,设置4个水分处理,即W1 (淹水灌溉100%)、W2 (轻度干湿交替灌溉66.7%)、W3 (中度干湿交替灌溉33.3%)和W4(雨养,灌溉0),不同水分处理灌溉频次相同,当W1水层消失时同时灌溉。设置6个氮肥梯度,0、90、135、180、225、270 kg/hm~2。对水稻生长性状、产量以及水氮利用效率进行了研究,结果表明:在不同灌溉处理下,增加氮肥施用量,均能够显著增加水稻株高和叶片SPAD值;中度干湿交替灌溉,显著降低了低施氮量处理的株高,高施氮量一定程度上弥补了灌水量减少对株高的影响。轻度与中度干湿交替灌溉处理下,高氮处理成熟期水稻叶片SPAD值显著降低,从而改善其贪青晚熟现象。在不同灌溉处理下,随着氮肥施用量的增加,水稻有效穗数呈现逐渐增加的趋势。雨养处理会导致水稻实粒数与结实率显著降低;不同灌溉方式下,氮肥施用量与水稻产量均呈现二次方的关系,不同水分处理下的水稻产量峰值出现时的施氮量不同,当施氮量达到135 kg/hm~2之后,继续增加施氮量,不同水分处理对水稻产量影响显著,在水分亏缺条件下继续增施氮肥会导致产量明显下降。综上所述,施氮量的多少应该与灌水量相匹配,轻度干湿交替灌溉条件下,施用180 kg/hm~2氮肥会达到较好的水肥耦合模式,可以在减少灌水量的条件下,获得了较高的产量,并且保持较高的氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力。     

我国南方水稻需水量与需水系数的研究

水稻是我国南方主要粮食作物之一,由于水稻在生长过程中,大部份时间是田间持有水层的灌溉方法,其需水量就大于其他作物。根据我国南方主要稻区水稻灌溉试验资料的分析研究,阐述了不同区域、不同水稻种类需水量及其变幅。需水系数是衡量灌溉水有效利用率的高低,需水系数的大或小取决于水稻单位面积的产量,产量越高,需水系数越小,灌溉水的利用率就高;产量低,需水系数就大,水的利用率也就低。     

湟水流域蚕豆需水量试验研究

本文对青海省湟水流域中、上游地区的蚕豆全生育期需水量、需水规律、需水强度与产量的试验分析表明，在一定的产量水平条件下（产量４５００ｋｇ／ｈｍ＾２），畦灌需水量４５００￣５２５０ｍ＾３／ｈｍ＾２，由此说明水是影响产量的主要因素，若要再提高产量水平，则主要取决于土壤肥力、作物品种和农业技术措施。当土壤水分少，即不能满足蚕豆需水要求时，产量与需水量成正相关；相反，土壤水分基本满足蚕豆需水要求时，需水量随     

基于ORYZA 2000模型的鄂北地区水稻水分生产函数构建

湖北省北部地区水资源短缺,有限降水难以满足水稻需水量,需要实施灌溉以补充水分。为此,根据长渠灌溉试验站水稻灌溉试验成果,基于ORYZA 2000模型构建了鄂北地区水稻生长模型。根据不同受旱阶段及受旱水平设置了多种受旱方案,利用构建的模型模拟分析了不同受旱方案水稻需水量和产量的变化规律。结果表明随受旱程度的增加,水稻需水量与产量呈现降低的变化趋势。在模拟成果分析基础上,根据最小二乘法原理,计算分析得到了Jensen模型中不同生育阶段敏感系数,构建了鄂北地区水稻水分生产函数,对指导当地水稻灌溉具有重要意义。     

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。     

稻田控制灌溉技术及节水增产机理分析

水稻控制灌溉技术根据水稻不同生育阶段的耗水量规律和适宜水分指标,充分利用天然降水和土壤的调蓄能力,要求水稻生长期稻田土壤水分状况的多样化,在保证水稻正常生长的前提下,确保水稻关键需水期的水分供应,减少灌水次数,抑制田间水分的无效消耗,使有限的水资源获得更高的产量,提高了水分生产效率,而且获得节水高产优质的良好效果。     

大气CO2浓度升高对长江中下游地区水稻灌溉需水量的影响

利用1981—2013年长江中下游地区127个气象站的观测资料与历史大气CO₂浓度数据,对考虑和不考虑大气CO₂浓度变化的水稻需水量进行模拟,分析了大气CO₂浓度上升对长江中下游地区水稻需水量的影响。结果表明：不考虑大气CO₂浓度时,长江中下游地区水稻需水量多年平均值为400.16 mm,空间分布具有明显差异;考虑大气CO₂浓度会使水稻需水量比未考虑大气CO₂浓度时平均下降1.6%左右;大气CO₂浓度每上升1μmol/mol,研究区水稻需水量平均下降0.071 mm;各子流域的灌溉需水量因有效降水量不同而具有一定差异,考虑大气CO₂浓度变化时,长江中下游地区水稻年需补充灌溉总量减少4.24 km³。     

利用作物—土壤—气候模拟制定灌溉计划

作物－土壤－气候模拟是确定每次灌溉的时机选择和灌溉水量的主要工具。它有助于规划、设计和运行有效的灌溉系统，也有助于改善灌区的水管理系统。为进行本研究，收集了印度奥里萨邦巴里巴特纳灌区的气象资料，该灌区主要种植水稻、马铃薯和花生。根据作物生长过程资料，计算其日需水量。利用日降雨资料和土壤含水量平衡表法，计算出有效雨量和这三种作物的灌溉需水量，从而编制出作物的灌溉计划。     

不同生育阶段水分亏缺对水稻干物质与产量的影响

为探讨不同施氮条件下不同生育阶段水分亏缺对水稻生长的影响,通过盆栽试验研究了不同生育阶段水分调控后水稻生育后期干物质和产量的变化。结果表明:分蘖后期水分亏缺处理水稻产量较对照持平略有增加,水稻生长在亏缺复水后表现出明显的补偿效应;拔节孕穗后期和抽穗开花期水分亏缺处理干物质积累显著低于对照,并且抽穗开花期水分亏缺造成了水稻产量的显著下降;较高的氮素水平可以提高水分利用效率,减小水分亏缺给作物造成的危害,达到以肥补水、以水调肥的效果。     

淠史杭灌区2013年中稻需水量试验研究

本文通过田间试验的方法,观测水稻生长期间主要气象因素,并与多年平均气象资料进行对比分析。分析观测数据得到2013年水稻生长期间本田期的需水量、降雨量、灌水量,为淠史杭灌区的水资源优化调度提供了科学依据。     

抗旱新水源——干水

干水是一种复合型抗旱新水源,是节水农业、造林、防风治沙等领域的一个革命性产品,是由美国科技人员发明创造的。 特点:干水是一种人造水源产品,是一种以冻状胶体形式存在的束缚水,当它与土壤中的微生物接触时,干水就会以一定的速度分解为液体水。干水能在一定时间内对作物进行“浇灌”,可以为苗木供应水分达3个月以上,其供水速率由植物生长快慢而定,能够大幅度提高植物的成活率,促进植物生长发育。由于干水只是使植物根系及根系周围局部土壤得到水分(见图1),而不为周围的地表提供水分,这样不仅保证了其高达95％的节水效果,同时也大大减少了非目的的植物和杂草的产生。     

水对水稻生态环境的影响与改良措施的探讨

现代科学认为“水——土壤——植物——大气”是一个宏观综合体,即在生态系统中进行能量、热量的转换。而水分的合理利用和管理是充分利用水资源提高作物产量的一项重要内容。在水稻生产中,不适当的灌溉方法及不利的水环境(如渍害稻田),会使水稻得不到适宜的生长生态环境,引起生态环境失调,造成水稻减产。因此,这就涉及到水与水稻生态环境关系的问题,即水稻的环境水利问题。本文试通过叙述水与水稻生态环境的主要关系问题,进一步讨论利用供水与排水方式,不仅要满足水稻生长各阶段对水分的要     

节水灌溉模式对单季水稻生长特性的影响

通过测筒蒸渗器试验研究不同灌溉模式对单季水稻田间水分消耗和生长特性的影响。研究结果表明,薄露灌溉和间歇灌溉等节水灌溉模式相比常规灌溉可有效降低稻田水分消耗,控制单季水稻的营养生长,促进干物质向籽粒转移,从而增加单季水稻的产量。     

避雨条件下水分胁迫对中稻不同生育期生长指标及产量的影响

为了查清不同程度的干旱胁迫对中稻生长指标及产量的影响,以杂交稻“天优华占”为材料进行盆栽试验,在分蘖期、孕穗期、抽穗期和乳熟期设置轻旱、中旱、重旱三个水分胁迫水平,以正常间歇灌溉为对照（CK）,监测土壤含水率,测量各生育期不同水分梯度下的株高、分蘖数、叶绿素含量和叶面积,分析各生育期不同干旱胁迫对水稻生长指标和产量的影响。结果表明：干旱胁迫在拔节—孕穗期对株高抑制最显著,分蘖期对分蘖数和叶面积影响最明显,抽穗—开花期对叶绿素的合成影响最大且日需水量最高;干旱胁迫对产量最敏感的时期是抽穗—开花期,不同胁迫水平均会减少水稻的有效穗数、千粒重和结实率,三个胁迫水平较正常水平（CK）分别减产27.57%、44.23%、46.32%;采用相关分析得出影响产量相关度从大到小依次为千粒重、结实率和有效穗。因此,确保抽穗—开花期的水分供给能够有效改善水稻的千粒重、有效穗和结实率,提高水稻的产量和水分利用效率。     

立体种植条件下作物需水规律研究

提出了立体条带种植高效用水中存在的问题，对其中作物需水量和产量计算关键性问题进行了初步研究。在考虑冠层、根系分布和土壤水分分布等特点的基础上，为了充分利用已有的单作种植作物需水量和水分生产函数研究成果，引入需水量和产量计算修正系数概念，提出了立体条带种植条件下作物需水量和产量计算模式。以山西省黎城县漳北渠灌区灌溉试验站1998年度进行的冬小麦套种玉米复播甘蓝立体种植模式试验结果为实例，分析得出了该立体种植模式中各作物的需水量和产量计算修正系数。结果表明本文所提出的计算方法是可行的。     

水稻稀植栽培条件下的需水特性

水稻是需水较多、耐水性较强的作物，在系统发育过程形成了适应于水层下生长的特性．对于土壤水分的要求比较严格，水分过多过少，都会影响各种生理活动的正常进行，以至影响后期的产量。黑龙江省东宁县三岔口水稻法溉试验站，多年来对水稻花溉技术的试验研究表明，在稀植条件下淹灌水层与需水量是有一定特性的。水稻需水量受环境的影响很大，稀植栽培条件下，构成了个体发育健壮、群体协调稀少的种植特征，反应在水田耗水的需水量中出现蒸腾耗水和蒸发耗水相齐不下的需水特性，而且其耗水与灌水方式、生态环境及自身的发育程度亦有密切联系…     

不同覆膜模式下调亏灌溉对土壤积温和玉米生长的影响

为了揭示不同覆膜模式下调亏灌溉对土壤温度、玉米生长和产量的影响效应,于2021年在兰州市永登县试验站基地开展玉米覆膜与调亏灌溉试验,设计覆盖普通白色地膜(M1)、黑色地布(M2)、生物降解膜(M3)、液态地膜(M4)4种覆膜模式,设置充分灌溉(D1)和轻度水分胁迫(D2)2种补充灌溉制度,共8个处理。以普通白色地膜覆盖结合充分灌溉(D1M1)为对照,分析各处理对土壤温度、玉米生长和产量的影响。结果表明：普通白色地膜(M1)增温效果最好,液态地膜(M4)增温效果最差;相同覆膜模式下,不同水分胁迫处理间土壤温度差异不显著。不同覆膜模式对玉米生长和产量等影响有所不同,轻度水分胁迫对玉米产量影响不显著,覆膜模式和水膜交互作用对玉米产量影响极显著(P<0.01),表现为覆膜模式的影响大于水膜交互作用的影响。D2M1(白色地膜覆盖结合轻度水分胁迫)处理产量最高,为19 761.32 kg/hm²,显著高于其他处理。D1M3(生物降解膜覆盖结合充分供水)处理产量稍高于对照,考虑环境友好因素D1M3种植模式有利于灌区可持续发展。     

气候变化对南京主要作物需水量的影响

采用Mann-Kendall方法计算南京1951—2005年的作物需水量,结合气象因素的变化趋势,分析气候变化对南京主要作物需水量的影响,提出应对气候变化的措施。结果表明:夏作水稻、棉花和玉米的需水量减少,主要与夏季增温不明显以及降雨增加、日照时数减少和风速显著降低有关;冬小麦和油菜需水量呈增加趋势,主要因为冬春季增温趋势率最大,日照时数减少和风速的下降不足以抵消气温升高和湿度降低的影响。认为温度变化会改变作物种植制度,可能带来作物总需水量的增加,因此实施节水灌溉非常必要,尤其是推行水稻蓄水控灌,可减少灌排定额,减小温室效应,降低气候变化对水稻生产的影响。     

辽河下游水稻需水规律分析

我国目前水稻的主要栽培方式是育苗移栽。水稻育苗期间的需水量很少,故一般水稻的需水量主要指移栽后该田间的蒸腾量。文章主要以水稻淹灌、水稻浅湿灌实验资料对比,对水稻在不同灌溉方式下的水稻需水量和需水规律进行分析。同时对优化灌溉模式、节水灌溉及对水资源评价的意义提出了建设性建议。