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。     

夏玉米节水灌溉制度的确定

根据山东省夏玉米的生长规律、特点及生产中的实际需要,采用鲁中石马灌溉试验站的实测资料,建立了产量与水分关系的递推模型,并根据该模型的动态特性利用动态规划法确定了夏玉米的节水灌溉制度。     

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。     

咸淡水交替隔沟灌溉对土壤盐分及夏玉米产量的影响

为研究时空交替模式下咸淡水灌溉对土壤盐分及夏玉米产量的影响,在河北南皮对夏玉米4个生育期(出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期)采用微咸水(4 g/L)、淡水(1 g/L)进行咸淡水交替隔沟灌溉的遮雨测坑试验。根据不同的咸淡水灌溉模式组合,分为4个处理:处理1-全生育期4条沟均为"淡咸淡咸"交替沟灌;处理2-全生育期沟1和沟3均灌淡水,沟2和沟4均灌咸水;处理3-全生育期沟1和沟3淡咸交替,沟2和沟4咸淡交替;对照CK处理-全生育期4条沟均为淡水灌溉。结果表明:夏玉米收获后,各处理土层土壤盐分和离子累积程度大小关系为全生育期灌淡水的CK处理咸淡水交替隔沟灌的处理3 咸淡水固定隔沟灌的处理2和淡咸淡咸交替灌的处理1;较全生育期淡水处理,咸淡水交替灌溉减产率为24. 8%,咸淡水固定隔沟灌溉减产率为22. 1%,咸淡水交替隔沟灌溉减产率为11. 3%;在全生育期相同咸淡水灌溉量的情况下,选择咸淡水交替隔沟灌溉方式土壤盐分累积量最小,较全淡水节约淡水量50%。可为缺乏淡水资源的华北平原灌区夏玉米灌溉提供参考。     

北京地区夏玉米滴灌下土壤水分分布及水分利用效率的研究

在北京地区开展滴灌条件下不同灌溉水量的夏玉米田间试验,通过测定土壤含水量和夏玉米产量,研究滴灌条件下不同灌溉水量对土壤水分分布及水分利用效率的影响.研究结果表明：由于2012年是丰水年份,在相同土层各灌水处理之间的土壤水分分布差异性较小;各灌水处理耗水总量随着灌水量的减小而减小,但在丰水年份均能满足夏玉米需水的需要,各灌水处理夏玉米全生育期内土壤蓄水供水基本平衡;各灌水处理水分利用效率随着灌水量的减小而增大,30豫（ ET0-P）的灌水方式可以获得较高的水分利用效率.因此,在研究区种植夏玉米若采用30豫（ ET0-P）的滴灌灌水方式进行灌溉,耗水量为368.5 mm,灌水量仅为42.9 mm,夏玉米减产幅度较低,提高了水分利用效率,从而实现高效用水的目的.     

巧灌油菜高产水

油菜生育期长，需水量大，土壤水分不足是其高产的限制因素。关中西部油菜产区因受季风影响，大陆型气候特征显著，年平均气温１３℃，温差较大；年降雨量６００ｍｍ左右，但年际变化大，年内分布极不均匀，夏、秋降雨较多，而冬、春干旱少雨，直接影响油菜的高产稳产。根据宝鸡峡灌溉试验站油菜灌溉制度试验研究资料分析，在油菜全生育期内，多年平均降雨量３８１．４ｍｍ，耗水量４４０．６ｍｍ，而实际各生育阶段降雨与耗水之差远不及此。其中越冬期需水５３．１ｍｍ，降雨供水１２．６ｍｍ，差４０．５ｍｍ；返青期需水３３．３ｍｍ，降…     

刍议灌区农作物灌水时间的预报方法

本文分析了山东省主要农作物(小麦、夏玉米、棉花)生长期内降雨量大小、分布及其利用的可能性。根据农田土壤水分平衡原理,探讨了依据旬天气降雨预报、作物多年平均旬需水规律等资料,建立了灌区作物灌水时间的预报方法,并利用该方法进行了预报验证,取得了较好的效果。     

云南省山区玉米非充分灌溉制度研究

以云南省山区旱作物—玉米为例,分析山区玉米生长期需水特性,结合云南省山区耕地分布特点,提出了云南省山区玉米非充分灌溉制度。研究结果表明:最佳非充分灌溉方式为挑浇和软管浇灌两种;最佳灌溉定额为全生育期灌溉3次,净灌水定额10.0 m3/亩。据初步研究成果,提出"小水源-小用水户-小灌水量"的山区旱作物灌溉的"三小"模式。     

三义寨引黄灌区主要作物需水量计算及趋势分析

针对三义寨引黄灌区主要作物需水量、有效降水量和净灌溉需水量的计算问题,采用参考作物法构建模型,采用联合国粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith)公式的修正公式进行计算。以惠北水利科学试验站观测数据为基础,得出冬小麦全生育期(10月中旬至第二年5月下旬)的作物需水量2000—2019年年际变化范围为395.494～796.776 mm,均值为579.425 mm,有效降水量均值为160.090 mm,净灌溉需水量均值为453.291 mm,灌溉需求指数均值为0.773,对灌溉的依赖程度较高;夏玉米全生育期(6月中旬至9月中旬)的作物需水量在1999—2019年年际变化范围为187.581～716.762 mm,均值为359.310 mm,有效降水量均值为295.776 mm,净灌溉需水量均值为149.768 mm,灌溉需求指数均值为0.371,对灌溉的依赖程度较低;棉花全生育期(4月上旬至10月下旬)的作物需水量1999—2019年年际变化范围为366.985～1 049.358 mm,均值为580.561 mm,有效降水量均值为433.519 mm,净灌溉需水量均值为266.470 mm,灌溉需求指数均值为0.421,对灌溉的依赖程度为中等。将3种作物需水量按生育期叠加,灌区净灌溉需水量最大的月份为3月,原因是冬小麦在拔节抽穗期对水量需求较大。4月、5月冬小麦处于关键的灌浆成熟期,棉花处于苗期和成长期,因此净灌溉需水量在各月中分别位于第3、2位。3种作物的生育期需水量、净灌溉需水量均为增加趋势,有效降水量均呈减少趋势,夏玉米和棉花的净灌溉需水量增加倾向率较大,主要原因是夏玉米和棉花的生育期与降水量较大的7—8月重合,因此受到降水量和气候的影响较显著。     

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.     

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。     

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。     

Temporal Variability of Water Footprint for Maize Production: The Case of Beijing from 1978 to 2008

The water footprint (WF) of crop production is a comprehensive indicator that can reflect water consumption types, quantities and environmental impacts during the crop growth period. This study assesses interannual variability of green, blue and grey WFs of maize production in Beijing from 1978 to 2008. Results indicate that: (1) The multi-year average WF of maize was 1,031 m³ ton^?1 which was 56 % green, 25 % blue, and 19 % grey; (2) the climate experienced a warm-dry period in Beijing during the period from 1978 to 2008, and this lead to the increase of crop water requirement and irrigation water requirement for maize with trends of 0.52 mm a^?1 and 2.86 mm a^?1, respectively; (3) under the combined effects of climate change and agricultural inputs, the total WF and green WF presented decreasing trends. The blue and grey WFs had clear increasing trends; (4) statistical analysis revealed that interannual variability of green and blue WFs were caused by both climatic factors (effective precipitation) and non-climatic (agricultural inputs) factors. The grey WF was mainly associated with non-climatic factors, such as chemical fertilizers consumption.     

基于熵权-TOPSIS的滴灌春玉米灌水定额研究

为准确得到适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额,设置了W₁(225 m³/hm²)、W₂(300 m³/hm²)、W₃(375 m³/hm²)、W₄(450 m³/hm²)、W₅(525 m³/hm²)、W₆(600 m³/hm²) 6个水平的灌水定额,研究灌水定额对春玉米生长发育和产量的影响。选取部分生长指标、产量指标、节水指标作为评价指标,结合耗水规律和指标显著性进行分析,并采用熵权-TOPSIS综合评价法,优选适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额。结果表明：滴灌春玉米的关键生育期为抽雄散粉期,该生育期最优灌水定额为525 m³/hm²;耗水量和耗水强度...     

新疆水资源利用与产业发展关联研究

使用脱钩理论和基于数列的匹配度计算方法,对新疆14个地州2005-2006年、2009-2010年、2013-2014年和2017-2018年水资源利用与产业经济增长关系进行研究,分析新疆产业用水量与GDP关联程度,并将两者计算结果进行对比.结果表明:使用一种方法分析指标间关系可能存在不合理的情况,应考虑地区实际情况,...     

花生耗水规律及其节水灌溉制度试验研究

通过田间试验，揭示了花生的耗水规律、耗水量与产量的关系，初步得出花生耗水规律为苗期2．67—3．13mm，花针期3．14—4．45mm，结英期4．39—5．37mm，饱果期2.89～4．01mm。全生育期总耗水量502．73—650．13mm。提出了在当地生产、气候和环境条件下花生的节水灌溉制度及适宜土壤水分控制下限。     

设施草莓耗水规律及灌水器选型试验研究

以揭示设施草莓耗水规律、明确灌溉器选型模式为研究目的,采用大型称重式蒸渗仪开展设施草莓耗水规律研究。基于生态环境要素构建了设施草莓耗水经验模型,对比试验分析了滴灌带(管)规格对土壤水分均匀度、产量、根系发育等因素的影响,按照需水特征将草莓全生育期划分为4个主要阶段:花芽分化期、越冬期、盛果期、盛果后期。研究表明:(1)设施草莓全生育期的耗水强度随生育期呈现"U"型变化趋势,其中越冬期耗水量最小,试验监测显示设施草莓全生育期(2013年9月5日-2014年5月23日)的耗水量为406mm,日均1.55mm;(2)相关性分析显示叶面积指数对草莓耗水强度影响较小;(3)在试验所处条件下,滴头间距为20cm的滴灌带(管)较为适于设施草莓灌溉。     

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。     

黏弹性人工边界地震动输入方法及实现

本文对实现黏弹性边界的常用方法进行了总结,对相应于黏弹性边界的地震动输入公式进行了详细推导,把自由场应力的求解也转化为自由场速度的求解,简化了地震动输入公式,并给出了地震动输入的简化方法。基于ABAQUS软件,进行算例分析并和理论解进行对比,验证了各种黏弹性边界实现方式及本文地震动输入方法的合理性和正确性。最后,对大朝山重力坝典型挡水坝段进行地震响应分析,通过施加黏弹性边界并输入相应地震动,评价了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行了比较。结果表明,考虑辐射阻尼效应后坝体地震响应明显降低,故在实际工程抗震分析时对其影响应予以适当考虑。