汾河灌区主要作物需水量及灌溉水量分析

灌溉农业对我国粮食安全具有重要意义,为保证粮食生产,灌溉计划应与灌区现状相适应。本文利用太原气象站和介休气象站1951—2014年的气象数据,根据Penman-Monteith公式计算参考作物日蒸散发量,并结合作物系数,得到不同生长阶段冬小麦和春玉米的需水量;同时计算不同阶段的有效降水量,分析不同阶段的水分亏缺量。分析结果表明:冬小麦生育期总缺水量约为300 mm,开花灌浆期的缺水量占一半,建议生育期灌水3～4次,尤其要保证灌浆期的灌溉水量。春玉米生育期总缺水量约220 mm,拔节期和灌浆期的缺水量约占总量的一半,建议生育期灌溉2～3次。     

基于 CＲOPWAT 模型的大豆需水量及灌溉制度研究

为了研究黑龙江省西部地区气候因素变化对大豆生育期需水量的影响及本地区不同水文年型下大豆灌溉制度,基于黑龙江省哈尔滨市 1956—2015 年逐日气象数据、实地土壤数据和大豆作物参数,采用 M － K 趋势检验法进行生育期内各气象因素的规律分析,并利用 CＲOPWAT 模型对得出的黑龙江省西部大豆各生育期内需水量、有效降雨量和灌溉需水量进行分析,同时对不同水文年型下大豆需水量和有效降雨量进行耦合度对比,制定了黑龙江省西部地区不同水文年型下的大豆灌溉制度。结果表明: 整个生育期内,月平均最高气温和最低气温显著增加,月平均风速显著下降。生育期内大豆需水量以 9. 24 mm /10 年的速率下降,变化范围为 331. 5 ～ 495. 6 mm。哈尔滨地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年的大豆需水量分别为 440. 6、407. 9、377. 5 和 366. 6mm; 特枯水年、枯水年和平水年的灌溉净定额分别为 122. 5、105. 8 和 65. 8 mm。在气象因素变化情况下,该地区大豆全生育期作物需水量、有效降雨量和灌溉需水量均呈减小趋势,枯水年和平水年降雨量难以满足当地大豆高产的需求,应以不同水文年为基础在大豆开花期和结荚期进行适度灌溉。     

基于CROPWAT模型的大豆需水量及灌溉制度研究

为了研究黑龙江省西部地区气候因素变化对大豆生育期需水量的影响及本地区不同水文年型下大豆灌溉制度,基于黑龙江省哈尔滨市1956—2015年逐日气象数据、实地土壤数据和大豆作物参数,采用M-K趋势检验法进行生育期内各气象因素的规律分析,并利用CROPWAT模型对得出的黑龙江省西部大豆各生育期内需水量、有效降雨量和灌溉需水量进行分析,同时对不同水文年型下大豆需水量和有效降雨量进行耦合度对比,制定了黑龙江省西部地区不同水文年型下的大豆灌溉制度。结果表明:整个生育期内,月平均最高气温和最低气温显著增加,月平均风速显著下降。生育期内大豆需水量以9. 24 mm/10年的速率下降,变化范围为331. 5～495. 6 mm。哈尔滨地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年的大豆需水量分别为440. 6、407. 9、377. 5和366. 6mm;特枯水年、枯水年和平水年的灌溉净定额分别为122. 5、105. 8和65. 8 mm。在气象因素变化情况下,该地区大豆全生育期作物需水量、有效降雨量和灌溉需水量均呈减小趋势,枯水年和平水年降雨量难以满足当地大豆高产的需求,应以不同水文年为基础在大豆开花期和结荚期进行适度灌溉。     

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。     

不同节水灌溉方式对小麦产量及水分利用效率的影响

为有效分析和探讨不同节水灌溉方式对小麦产量及其水分利用效率的影响,对滴灌、喷灌、微喷灌和小白龙节水灌溉方式及其灌水量(45 mm、90 mm、135 mm)开展大田试验,并分别在小麦的拔节期和灌浆期之前进行灌水。结果表明:在小麦收获时,土壤的储水量表示为滴灌微喷灌喷灌小白龙,耗水量最少的为滴灌和微喷灌;小麦的千粒重伴随着灌水量的不断增加而呈现出下降的趋势,而在滴灌方式下,小麦的穗长、穗粒数表现较好。因此,灌水可以显著提高小麦的产量,并且水分利用效率会随着灌水量的不断增加而降低,其中在采取滴灌(135 mm)的时候,小麦的产量最高,而水分利用效率则以滴灌(45 mm)最高。因此四种节水灌溉方式下,滴灌方式更有利于小麦增产和节水。     

干旱区膜下滴灌棉花需水规律及灌溉制度研究

对干旱区棉花需水规律及灌溉制度进行了试验研究,结果显示:在各个生育阶段,花铃期需水量最大,该期需水量占总需水量的50%以上;不同的滴灌带配置方式下棉花全生育期总需水量略有不同,一膜二带为422~468 mm、一膜三带为448~497 mm,一膜四带为453~497 mm;基于目前棉花栽培水平,棉花全生育期需灌水7~9次,其中6月份1~2次、7月份3~4次、8月份3次,灌水周期为8~12 d;基于经济效益和节水效果两方面考虑,灌溉定额可以设为一膜二带3 750 m~3/hm~2,一膜三带和一膜四带4 050 m~3/hm~2。生产中需因地、因时选用最佳的滴灌带配置方式,以达到最大经济效益和节水效果。     

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。     

黄羊灌区小麦、玉米春季储水灌溉技术试验研究

通过土钻取土烘干法及作物指标常规测定方法测定了不同年春季储水灌溉定额及种植方式下小麦、玉米出苗率、土壤水分变化规律、耗水规律及水分利用效率,并结合气象数据比较不同灌水处理的优越性,分析了不同春季储水灌溉定额对土壤水分及作物产量的影响。研究结果表明,将冬季储水灌改为春季储水灌从技术层面上切实可行。在适宜灌水定额条件下,小麦可减少储水灌灌溉水量45 mm,水分利用效率提高16.0%;玉米可减少储水灌灌溉水量45 mm,水分利用效率提高13.06%。在实际种植生产中小麦应以春灌定额105 mm,生育期灌水2次(灌水定额105mm)为宜,玉米应以春灌定额105 mm,采用垄沟种植,生育期灌水3次(灌水定额60 mm)为宜。这样不仅可节约有限水资源,还可提高地温及水分利用效率,达到节水、增效的目的。     

灌水对麦田水分状况及耗水量的影响

在小麦生长季降水量为101.1 mm的情况下,进行了不同灌水处理的麦田各土层不同生育期的含水率变化和小麦耗水特性试验研究。结果表明:小麦越冬期主要消耗浅层水,灌越冬水对0~60 cm土层含水率影响显著;返青期消耗土壤水量较少;拔节期0~100 cm土层是主要供水层;抽穗期灌水更有利于提高土壤水分;灌浆成熟期对深层土壤水分的利用量较大。     

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。     

山西省小麦、玉米依靠降雨满足作物需水程度的分析

选择山西省播种面积较大、产量较高的小麦、玉米两种主要粮食作物，分析了全省及11个分区有效灌溉面积上作物全生育期降雨有效利用量，与相应作物需水量作比较，分析了全省及各分区水地作物依靠降雨满足其需水要求的程度。结果表明：全省平水年有效降雨量满足作物需水要求的程度，小麦为31％、尚缺水69％，玉米为50％、缺水50％；干旱年满足程度则更低。降水总体上远不能满足作物耗水需要，且缺口很大。     

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。     

气候变化对灌区农业需水量的影响研究

气候变暖不仅影响水资源量及其时空分布的变化,而且也会使农作物蒸发蒸腾量增加,从而加剧农业水资源供需矛盾。因此,研究气候变化对农业需水量的影响对保障农业用水安全具有重要的意义。本文利用陕西省宝鸡峡灌区11个气象站28 a的气象资料,分析了灌区气候变化特征;计算了主要作物需水量和农田灌溉需水量;利用单因素敏感性分析法研究了气候变化对农业需水量的影响。研究结果表明:灌区年平均气温显著上升,降水量持续下降,蒸发量明显增大,大部分地区相对湿度和风速显著下降,而日照时数有所增加;冬小麦、玉米、棉花和油菜生育期需水量明显增加;各气候因素对农田灌溉需水量影响顺序为:降水量>相对湿度>最高气温>日照时数>平均气温>风速,气温的上升、相对湿度的下降、降水量的减少以及日照时数的增大使作物需水量明显增大,而灌溉面积减小使农业需水量有减少的趋势。     

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。     

河北省降水特性与农业需水耦合关系分析

利用长系列降水资料对河北省降雨特性分析,河北省降水比较集中,汛期降水量占全年降水量的80%;通过对该区常规种植作物需水量分析,冬小麦—玉米一年两熟农业结构,少雨期正是小麦需水期,在平水年单位面积缺水量为419.2mm。而棉花生长需水期正是多雨期,在平水年,单位面积缺水量65.3mm,天然降水基本上可满足棉花正常生长的需要。因此,结合该区降水特性,调整农业种植结构,在水资源相对丰富的地区,保证粮食作物的种植面积;在水资源匮乏的区域,种植棉花作物,使得降水季节与作物需水期相适应,从而达到充分利用雨水资源的目的。     

肃南裕固族自治县天然草地植被生态需水研究

针对内陆干旱草原区水资源日益短缺,开展区内草地生态需水的研究,可为区域草原生态建设规划和水资源配置提供参考。选取肃南裕固族自治县作为内陆干旱草原区的典型代表区,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的干旱区受破坏非完全覆盖的天然植被生态需水计算方法,研究了区域植被生长季(3月-10月)参考作物蒸散发量随时间的趋势性变化及其空间分布特征,分析了不同草地类型生态需水定额和有效降雨量的特征关系,并通过对各乡镇天然草地生态需水量与生态缺水量计算发现:肃南县在不同水文年均存在一定的生态缺水现象,明花乡表现最为严重,生态环境脆弱,应积极改变牧区发展模式,保护草地生态系统的和谐与稳定。     

水塘系统对农业流域水资源调控的定量化研究

本文以一个典型农业小流域为对象，定量化研究水塘系统对流域因作物需水引起的水资源短缺的调控功能。结果表明，六岔河流域的水塘系统蓄水容量6.72万m3，在不同水文年均能有效地调控流域水资源的时空分布，满足作物生长需求。六岔河流域的多数降雨径流被水塘系统截留，减少流域径流输出；在连续流过程中，流域径流峰值急剧降低。水塘系统能够截留日降雨强度为144mm降雨产生径流的90%，径流峰值大大降低。由此说明水塘系统是雨水资源可持续利用的一种有效方法。     

宁夏引黄灌区适宜生态需水估算

欲实现黄河水资源的可持续利用，合理配置有限的水资源，大型引黄灌区水量平衡机制和耗水机理研究是一项基础性的工作，其中灌区生态需水的估算显得尤为重要。为此，在充分掌握相关资料的基础上，采用各自的计算模型对宁夏引黄灌区各类生态耗水要素的适宜需水量进行了计算。结果表明：在现状条件下，平水年份（降水频率50%）灌区周边的适宜生态需水量为11.12亿m3，枯水年份（降水频率75%）灌区周边的适宜生态需水量为12.72亿m3，这一研究结果为灌区基于生态的水资源的合理配置提供了科学依据。     

华北山前平原灌溉农田深层土壤水分动态特征及渗漏量估算

以中国科学院栾城农业生态系统试验站的大埋深土壤水分剖面观测设施为依托,利用中子水分仪对15.4m深度的土壤水分进行连续1年的定位观测,同时通过定期采集深层土壤和水分样品,对该区土壤水分变动特征和深层入渗量进行了定量研究。结果表明:土壤水分在垂直剖面上的分布受土壤质地组成控制,同时在年内受降水事件和灌溉的影响而波动,随着土壤深度的增加,土壤水分的变异性呈减弱趋势;根区土壤水分受降水(灌溉)和作物耗水的共同影响而变化剧烈,根区以下土壤水分对降水的响应有一定延迟;在观测期间,整个15.5m深度的土壤剖面上有水分的盈余,土壤水贮量增加了216mm,但在小麦生育期土壤水分表现出耗损过程(土壤水贮量减少了208mm)。最后利用氯质量平衡法估算560cm深度处渗漏量约为65mm。