节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究

考虑土壤水分调控所产生的作物生长滞后效应与补偿生长效应,对节水灌溉条件下作物蒸发蒸腾量ETc的理论计算模型进行了研究。根据灌溉试验资料,确定了冬小麦、夏玉米、棉花及水稻作物的作物系数Kc,得出节水灌溉条件下主要农作物土壤水分修正系数Ks的计算公式。覆膜旱作节水灌溉模式的水稻需水量计算实例结果显示,计算值与实测值较为吻合,模型具有较高的精度。     

鲁北地区秸杆覆盖对冬小麦需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算区域水资源平衡的重要参数,不同气候和不同栽培条件下作物系数和需水量会发生变化。通过大田试验,以Penman-Monteith公式计算小麦播种~成熟期间参照作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算作物实际蒸发蒸散量,进而对小麦秸杆覆盖和露地栽培条件下各生育阶段的作物系数进行计算。结果表明,鲁北地区小麦秸杆覆盖栽培比露地栽培生育期内作物需水量减少40.3 mm,作物系数降低9.1%,水分利用效率增加18.0%。冬小麦产量提高10%左右。     

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。     

单作物系数法和双作物系数法计算作物需水量的比较研究

本文采用FA0-56推荐的计算作物需水量的单作物系数和双作物系数方法，应用陕西杨凌地区的资料，分别计算了作物需水量，并和蒸渗仪的实测值进行了对比，分析了其差异及原因。结果表明，在地面部分覆盖的情况下，双作物系数法比单作物系数法更接近实测值，而在地面完全覆盖情况下，两者差别不大。     

鲁北地区麦秸盖田对夏玉米需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算水资源平衡的重要参数,不同气候和栽培条件下作物系数和需水量会发生变化,试验旨在明确鲁北地区麦秸盖田对夏玉米作物系数和需水量的影响。通过大田试验以水量平衡法计算作物需水量,以Penman-Monteith公式计算参照作物蒸散量和作物系数。结果表明麦秸盖田比露地栽培生育期内作物需水量减少30.4 mm,作物系数降低7.2%,水分利用效率增加21.0%。     

西瓜和蜜瓜咸水滴灌的作物系数和耗水规律

在采用测渗仪测得内蒙古河套地区进行的西瓜、蜜瓜咸水滴灌田间试验的数据,利用水量平衡原理,计算出在不同灌水量条件下的耗水规律,得出作物在适宜生长条件下的耗水量,即作物需水量。根据美国A级蒸发皿和中式皿的自由水面蒸发量的关系以及美国A级皿的蒸发量和参照作物需水量之间的关系,推算出了作物各生育期的参照作物需水量ETr,计算出作物各生育期的作物系数KC和以中式蒸发皿为基础的作物需水系数。所得参数可为类似地区的西瓜和蜜瓜滴灌系统灌溉制度的设计提供参考。     

非充分灌溉条件下作物需水量预测

按照晴、云、阴、雨等几种天气类型并利用历史资料来分类统计计算ET0,以实时的天气信息数据和土壤水分监测数据为基础,采用模糊聚类的方法对实时的ET0进行修正,再充分利用预报的日降水量,根据作物非充分实时灌溉预报模型和计划湿润层深,对土壤水分修正参数、作物系数进行修正。以冬小麦为例,进行作物需水量预测,结果表明,预测的作物需水量的相对误差平均值为5.29%,该方法用于作物需水量预报有效、可行,为实时优化配水提供依据。     

利用彭曼公式计算作物需水量

作物需水量的计算方法很多，过去常采用经验公式，即采用主要气象因子与作物需水量的经验关系进行估算，误差较大。近年来，国内外采用较多的是利用彭曼公式计算作物需水量，即通过采用参考作物需水量ETO与作物系数KC的计算方法。彭曼公式理论基础可靠，计算精度较高，但计算较复杂。本文简要介绍利用彭曼公式计算作物需水量的方法和过程。     

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．     

作物需不量与灌溉制度模拟

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。     

利用SPAC模型对冬小麦蒸散发的研究

根据SPAC模型对不同灌水处理下冬小麦返青至成熟期田间水热传输及转化规律的数值模拟结果，拟合了根据地表以下1m土层贮水量和参考作物腾发量进行农田蒸散发估算的经验公式。利用经验公式和SPAC模型对不同灌水处理和不同潜水埋深下冬小麦返青至成熟期的蒸散发进行了计算，结果吻合良好。     

Evapotranspiration measurements over a soybean field

Evapotranspiration data over a soybean field were obtained from a weighing lysimeter during 1988, when the month of July was marked by intense heatwave in Greece. Soil water contents were determined by neutron probe at regular intervals before and after irrigation. Meteorological measurements, including mean daily values of air temperature, relative humidity, wind speed, solar radiation and precipitation allowed the study of reference evapotranspiration and its comparison with class-A pan evaporimeter data during this period of extreme exposure conditions. Values of the Priestley-Taylor parameter, , were derived and a mean value of 1.58 was found. A generalized basal crop coefficient curve was determined from the lysimetric data and the time evolution of soil moisture profiles according to Wright's procedure. A rather high peak value, 1.4, for the soybean crop coefficient was obtained. This is mainly attributed to the very high crop evapotranspiration demands during the 1988 heatwave in Greece and the differences in the method of deriving the crop coefficient and computing the reference evapotranspiration.     

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅰ——模型

在前人研究成果的基础上，构建了土壤-作物系统农田水氮运移及作物生长联合模拟模型SPWS。模型中，采用了FAO的气象模型来完成参考作物潜在蒸散的计算，直接引用美国HYDRUS1D模型来完成土壤水热运移的数值模拟，并利用改进的溶质运移方程来实现土壤氮素迁移转化的模拟，利用改进的荷兰PS123模型实现了作物生长发育进程、干物质生产、干物质分配及光温条件下作物产量的模拟。通过对叶面积指数、根系吸水的模拟，得到了水分限制下的作物产量；通过对作物需氮量、土壤供氮量及作物实际吸氮量的模拟，得到了水氮限制下的作物产量。     

黄土高原北部淤地坝区域土壤水分模拟及水分有效性——以六道沟流域为例

为揭示黄土高原北部淤地坝区域土壤水分变化特征及其有效性,以黄土高原北部六道沟流域的一处淤地坝区域为研究区,基于实测的水文、气象数据,利用Penman公式和Penman-Monteith公式分别推求参考作物的蒸散发以及草地蒸散发,并对水分有效性进行评估;基于非饱和土壤水分运动方程式(Richards formula)构建了一维土壤水分计算模型,并对土壤水分进行模拟。结果表明:计算时段内,研究区的水分有效性参数值受同期表层土壤含水量和蒸散发的影响较大;淤地坝区域的水分有效性参数均值(0.31)比坡面均值(0.17)大;构建的一维土壤水分模型模拟精度较高,实测值与模拟值之间的相关系数以及模型的纳什效率(Nash-Sutcliffe efficiency(NSE))系数在0.90以上。研究结果可为黄土高原北部淤地坝区域蒸散发和土壤水分运动的深入研究提供基础数据和方法上的借鉴。     

河套灌区套种模式下田间灌水有效性评价

针对河套灌区典型的套种模式以及地下水位较浅的情况,基于SPAC系统应用土壤水动力学理论定量分析了作物生育期内大气水、灌溉水、作物水、土壤水和地下水的相互转化关系。应用FAO推荐的Penman-Monteith法及双作物系数法,对小麦套种玉米、小麦套种向日葵模式的实际腾发量进行了计算。从动态观点出发,在时间尺度上考虑深层渗漏量和根系层储水量对作物的有效性,对灌区田间灌溉水的有效性进行了评价。结果表明:小麦套种玉米的实际腾发量为635.8 mm,小麦套种向日葵的实际腾发量为428.2 mm;小麦套种玉米灌溉水利用率为91.9%,小麦套种向日葵的灌水利用效率为88.4%。     

Sorghum Water Loss in Relation to Irrigation Treatment

Aiming towards rational irrigation water management in a seasonally dry climate, sorghum water losses via evapotranspiration were studied during a two-year experiment in relation to irrigation treatments in Central Greece. Relative to high irrigation (IH), that provided the root depth with 458 mm of water in 1994 and 512 mm in 1995, 56 and 64% of the water was supplied by the medium (IM) and 34 and 46% by the low (IL) treatments, respectively, during the two years. A fourth treatment (IHA) was performed like (IH) until the end of anthesis, when irrigation stopped. Gravimetric soil moisture was measured, biometric measurements were taken and all meteorological parameters required to estimate evapotranspiration by the Penman–Monteith equation were logged. A model estimating sorghum actual water loss was first run with the 1994 data. During the model-establishment year, it was found that (a) surface resistance rs, consisting of a canopy rsc and a soil rss resistance acting in parallel, was almost exclusively dependent on soil water shortage, (b) under the IM and IL irrigation treatments, the lowest possible (immediately after water application) canopy resistance r'sc, higher than the (IH) minimum canopy resistance rsc (min) = 40 sm-1, was irrigation-deficit dependent and (c) the rss (min) was as high as 1200 sm-1, common to all treatments. The model established was then verified with the 1995 data and used to calculate the crop coefficient kc values for sorghum. The model, although tending to underestimate actual evapotranspiration by 4–10%, depending on the treatment, may be considered as reliable. The kc values calculated are considerably higher than the kc values suggested for sorghum by the Food and Agriculture Organization (FAO). Therefore, taking also into account that any additional mm of water supplied results in an increase of 0.052 t of dry biomass per hectare, higher irrigation water applications could be recommended, although the low irrigation treatment made slightly better use of water.     

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。