基于叶绿素荧光遥感的江西省稻田总初级生产力估算及其气象驱动因素研究

总初级生产力(Gross primary production,GPP)是表征作物在光合作用中吸收大气CO_(2)的指标,也是作物产量形成的重要起点。本研究以江西省稻田为研究对象,基于日光诱导叶绿素荧光(Sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)遥感数据和地面通量观测数据,构建了基于SIF的稻田GPP非线性估算模型,进而对江西省2001—2020年稻田GPP进行模拟。结果表明:相较于MOD17 GPP和GOSIF GPP,基于SIF的非线性模型模拟精度更高,可以更好地捕捉水稻季和非水稻季GPP的季节变化,但对早稻-晚稻交替期模拟效果较差。2001—2020年江西省稻田多年平均GPP为(2082.8±143.2)g/(m^(2)·a),空间上呈现北侧低、南侧高的特点,稻田GPP低值主要位于南昌市及其周边,高值位于赣州市和景德镇市。2001—2020年江西省稻田GPP总体呈波动上升趋势,趋势率为24.3 g/(m^(2)·a),上升趋势最大的区域位于江西省南部,上升趋势最小或存在下降趋势的区域主要位于南昌市和九江市,可能与该地区水稻“双改单”现象有关。江西省各市稻田GPP年际变化的主要影响因素为气温,贡献率在28.3%~44.2%之间,太阳辐射对稻田GPP为负贡献,风速在部分区域对稻田GPP为正贡献,降水量和相对湿度对稻田GPP年际变化的影响最弱。研究可为模拟江西省稻田GPP以及评估气候变化背景下稻田固碳能力和产量估算提供理论依据。

从2022年干旱思考江西省农业水价综合改革工作

江西省是中国重要的粮食生产基地和水源涵养地之一。自2016年农业水价综合改革工作以来,江西省改革工作持续稳定推进,从先行先试到整县推进,从建立健全工程建设与管护机制、农业水价形成机制、精准补贴与节水奖励机制、用水管理机制4项机制到灌区现代化建设,提高了农业用水管理水平,提升了农业灌溉用水效率,减轻了干旱对农业生产和农民收入的影响,确保了粮食安全和社会稳定。结合江西省2022年干旱分布特征,从旱情下的农业用水效率、农业用水供需平衡和农业现代化的角度,分析了农业水价综合改革工作的实践与经验,旨在为全国农业水价综合改革工作提供参考。

江西省水稻需水量预报与网络发布系统开发

为了促进江西省灌区技术现代化及灌溉用水管理现代化的发展,为实时灌溉决策提供较为精确和及时的作物需水量预报数据支持,开发了江西省逐日水稻需水量预报与网络发布系统。系统通过关系型数据管理系统MySQL来获取水稻需水量预报模型计算所需的参数及基本信息,分别使用率定了的Hargreaves-Samani(HS)模型、Blaney-Criddle(BC)模型、McCloud(MC)模型和作物系数来预测江西省未来7天26个气象站点的作物腾发量ETc值。用户可登陆网址查询任意站点、任意水稻生长阶段、任意模型预报的ETc数值,页面简洁,易于操作。总体而言,率定后的4种模型均具有较高的预报精度,可用于全省的水稻需水量预报,为灌溉决策和节约灌溉用水提供科学依据。

江西省农田灌溉水有效利用系数影响因素分析

为发展节水农业,制定农田节水政策,进一步提高农田灌溉水有效利用系数提供理论依据,对以江西省近几年2008-2013年农田灌溉水有效利用系数测算分析成果进行总结为对象。通过分析不同灌区规模、灌溉水源类型、土壤、管理水平、节水灌溉工程对灌溉水有效利用系数的影响,并且分析不同年份间农田灌溉水有效利用系数的变化规律。结果表明,灌区规模越大,农田灌溉水有效利用系数越小;提水灌区大于自流引水灌区;土壤渗漏强度大,农田灌溉水有效利用系数越低;灌区渠道防渗一定程度能提高农田灌溉水有效利用系数,但总体提高幅度不是很大;灌区管理机构比较完善,管理资金和农业水费落实到位,有助于提高农田灌溉水有效利用系数;2008-2013年间农田灌溉水有效利用系数呈逐年增长趋势,但后期增速缓于前期。

江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探

【目的】探索水稻蓄雨间歇灌溉模式节水减排效益。【方法】以鄱阳湖区双季早晚稻为试验材料,采用大田和测坑试验,研究了水稻蓄雨间歇灌溉模式对灌溉定额、排水定额、降雨有效利用率、产量、稻田水分生产率,以及氮、磷排放量的影响,并与间歇灌溉和常规淹水灌溉试验进行了分析比较。【结果】与淹水灌溉、间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉灌排水量、灌排次数明显减少。双季早晚稻年平均灌水量分别减少975m^3/hm^2和1251m^3/hm^2,年平均灌水次数分别减少8次和7.5次;年平均排水量分别减少729 m^3/hm^2和893 m^3/hm^2,年平均排水次数分别减少5.8次和3.1次;蓄雨间歇灌溉降雨有效利用率明显提高。早稻降雨利用率分别提高12.40%和9.14%,晚稻分别提高6.84%和6.42%;蓄雨间歇灌溉模式下,双季早晚稻总氮排放量年平均减排7.64 kg/hm^2和3.12 kg/hm^2,减排幅度34.93%和14.26%;双季早晚稻总磷排放量0.180kg/hm^2和0.095kg/hm^2,减排幅度37.25%和70.59%。【结论】蓄雨间歇灌溉模式具有明显的节水、减排和提高降雨有效利用率的效果,在我国南方多雨地区具有较强的推广应用空间。

江西省农田管道输水灌溉工程创新模式探索

江西省结合自身条件,探索适合该省的高效节水灌溉工程技术模式和管护模式。分析江西农田管道输水灌溉存在的问题和原因,创新提出山塘水库自流管灌工程建设模式、提水管灌模式、“管灌+智慧灌溉”一体化模式三种技术模式技术特点及适宜条件,以及水管单位管护模式、政府购买服务管护模式、种植专业合作社管护模式的适用条件,为江西农田管道输水灌溉工程的高效、稳定运行奠定坚实的基础。

灌溉和种植方式对稻田水氮利用及损失的影响

【目的】旨在探究灌溉和种植方式对稻田氮素损失与水分利用的影响特征。【方法】选取手工栽插(HT)、抛秧(ST)、机插(MT)、直播(DS)4种种植方式和淹水灌溉(FI)、间歇灌溉(II)2种灌溉模式,开展晚稻大田小区试验,分析评价不同灌溉和种植方式下稻田水量平衡、水分利用效率以及氮素径流淋溶损失特征。【结果】不同灌溉模式的水分利用效率均以间歇灌溉更高,不同种植方式的水分利用效率总体表现由高到低依次为HT(ST)、MT和DS。间歇灌溉模式下各种植方式处理的灌水量、耗水量、渗漏量、蒸发蒸腾量较淹水灌溉模式分别降低9.87%~22.11%、9.65%~21.49%、1.46%~3.64%、11.18%~27.15%。种植方式和灌溉模式对氮素径流和淋溶流失量影响较大,其流失量分别占施肥量的0.02%~0.17%和2.33%~3.53%。在相同灌溉模式下,不同种植方式处理的氮素地表径流损失量和淋溶损失量均由大到小依次为DS、MT、ST和HT。受灌溉模式和种植方式的影响,不同处理淋溶量和氮素淋溶损失量在各生育期内存在差异,其中以苗期和分蘖前期损失量较高,占全生育期的比例分别为43.35%~53.79%、6.67%~22.38%。综合灌溉模式和种植方式,不同处理的产量和水分利用效率均以HT-II最高、DS-FI最低,氮素淋溶损失则以HT-II最低、DS-FI最高。【结论】间歇灌溉有利于提高水稻产量和水分利用效率,直播稻的水分消耗和氮素损失高于移栽稻,手工栽插配合间歇灌溉有利于提高水稻水分利用效率和降低稻田氮素流失。在双季晚稻生产实践中,可通过加强苗期和分蘖前期的水分管理来减少稻田淋溶和氮素的淋溶损失,从而提高稻田的环境效应。

考虑降雨预报的灌溉模式对水稻产量及需水量的影响

以早稻和晚稻为试验材料,在考虑降雨预报的前提下,研究了智能灌溉和传统淹水灌溉2种模式对水稻的产量指标以及作物需水量的影响。结果表明:智能灌溉模式能够使早稻、晚稻分别节约灌溉水量83.9、119.2 t/hm^(2),减少排水量193.8、35.6 t/hm^(2);智能灌溉模式在降雨频繁时充分满足作物在关键期的需水量,在缺少降雨时可在不影响产量、保证作物的关键期需水的情况下适当降低作物的需水量;智能灌溉模式可使早稻和晚稻的理论产量分别提高284.52、508.84 kg/hm^(2)。综上,在水稻种植过程中,考虑降雨预报的智能灌溉模式能够提高灌溉效率;优化作物的关键期需水量,降低水资源的消耗,减少环境污染,以及实现水稻增产,具有一定的环境和经济效益。

种植方式和灌溉模式对双季稻水分利用的影响

为探究不同种植方式和灌溉模式对双季稻全生育期(播种—收割)产量及水分利用的影响。通过选取手工栽插(HT)、抛秧(ST)、机插(MT)、直播(DS)4种种植方式和淹水灌溉(FI)、间歇灌溉(Ⅱ)2种灌溉模式进行大田试验,对直播稻与移栽稻全生育期稻田水量平衡及水分利用效率的变化趋势开展研究以期评价多元种植方式下双季稻的的需耗水特征。结果表明,双季稻不同水分管理产量大小关系均表现为:HT>ST>MT>DS;水分利用效率均呈现移栽稻大于直播稻、Ⅱ大于FI的趋势,不同灌溉模式下抛秧水分利用效率最高,较HT、MT、DS分别降低了3.85%~8.86%、5.59%~9.55%、34.04%~45.76%。双季稻的灌水量、渗漏量、蒸发蒸腾量、耗水量均为Ⅱ小于FI。不论FI还是Ⅱ,双季稻灌水量、渗漏量、蒸发蒸腾量以及耗水量均表现为直播稻高于移栽稻,且直播稻苗期渗漏量、蒸发蒸腾量、耗水量显著高于移栽稻,拔节孕穗期、抽穗开花期与其他处理差异较小。移栽稻各处理育秧期水量平衡各参数占全生育期比例均以HT处理最高,其耗水量占全生育期的比例为1.82%~4.51%,早稻排水量均占全生育期的3.97%,晚稻移栽后稻田无排水(育秧期占比100%)。移栽稻育秧期水分利用与消耗在全生育期水分管理中亦是极重要的一部分,不同灌溉模式以间歇灌溉+手工栽插的结合最优,在实现高产的同时,显著提高了水分利用效率。

双季稻田智能灌溉系统应用效果初探

为了明确双季稻田智能灌溉系统的应用效果,于2017—2020年连续4年8季在江西双季稻田开展了智能灌溉系统灌溉和常规有水层灌溉的对比试验,比较分析不同灌溉方式对双季稻产量、品质、水分利用和环境的影响。结果表明:双季稻田智能灌溉系统能根据土壤墒情和天气变量结合双季稻需水规律制定的灌溉规则进行精准灌溉,与常规灌溉相比,智能灌溉系统提高了双季稻产量6.4%~14.3%;并小幅改善了稻米品质,尤其是外观品质,减少了垩白粒率和垩白度;同时还能降低灌水量14.1%~90.8%,降低排水量56.1%~100%,提高水分利用效率0.07~0.59 kg/m^(3),减少径流水中总氮排放47.3%~100%,减少径流水中总磷排放44.5%~100%。综合分析,双季稻田智能灌溉系统值得在南方双季稻区推广应用。

基于气温预报的江西省参考作物腾发量预报方法比较与分析

为了提出一套比较精确的适合江西省的水稻参考作物腾发量(ET;)预报方法,采用PM公式和26个气象站点的历史气象数据来计算ET0,以此为基准值对Hargreaves-Samani(HS)模型、Blaney-Criddle(BC)模型及McCloud(MC)模型进行率定。并利用天气预报数据,评价3种ET0预报模型在江西省各个站点的适用性。结果表明:经过参数校正后,HS模型、BC模型及MC模型的ET0预报值在26个站点的平均的准确率分别为86.63%、85.81%、87.12%,平均绝对误差的均值分别为0.75、0.80、0.76 mm/d,平均的均方根误差分别为0.98、1.00、0.99 mm/d,平均的相关系数分别为0.76、0.76、0.78,有16个站点推荐使用HS模型进行ET0预报。对于江西省各个站点,预报精度最好的是HS模型,MC模型其次,BC模型最差。整体来看,采用率定后的HS模型进行预报,可为江西省灌溉预报及决策提供较为准确的ET0预报数据。

江西水稻需水规律和灌溉用水变化规律分析

分析了近30年来江西水稻参考作物蒸发蒸腾量和蒸发蒸腾量的资料,总结了近30年来江西水稻需水量变化规律,计算了作物需水系数,并分析作物需水系数年际和年内变化规律;同时,根据水稻蒸发蒸腾量、作物需水系数和有效降雨量等因素,计算了水稻灌溉用水定额,分析水稻灌溉用水定额近年来变化规律,指出应加强水稻适宜灌溉制度、耕作制度和土壤改良技术的研究和推广。

鄱阳湖流域主要早稻品种耐淹试验研究

为确定鄱阳湖流域早稻抽穗开花期的耐淹水深和耐淹历时,选取流域内种植的四个主要早稻品种于抽穗开花期进行了耐淹试验,试验结果表明:抽穗开花期淹水胁迫后各处理株高均较对照组增加或显著增加;产量及其构成分析显示,淹水胁迫导致水稻减产,淹水深度和淹水历时与有效穗数、结实率和千粒重负相关;不同品种的耐淹能力不同,泰优398和湘早籼45对淹水胁迫有一定的适应能力;以水稻减产不超过10%为评价标准,株两优171和中嘉早17在抽穗开花期的耐淹水深均为1/2植株高度,耐淹历时均为1~3 d;湘早籼45的耐淹水深为2/3植株高度,耐淹历时为1~3 d;泰优398的耐淹能力较强,耐淹水深为2/3植株高度,耐淹历时为3~6 d。

江西省水稻干旱影响因素和对策

利用水稻受旱资料、江西省灌溉试验中心站1978—2015年水稻试验资料和气象资料,结合江西省水稻生产情况,通过全省实地勘查和座谈等方法,从气候因素、工程因素、人为因素方面总结归纳了江西省水稻干旱的影响因素,并提出相应的应对之策。

江西省赣抚平原灌区降雨分布及干旱等级划分

科学分析降雨分布及合理划分干旱等级,是区域水资源优化配置,灌好关键水,减少旱情危害的关键。针对江西省赣抚平原灌区1978-2012年气象数据进行分析,研究赣抚平原灌区降雨分布及不同干旱等级分布特征。结果表明,赣抚平原灌区降雨在年内分布不均匀,年总降雨量偏度系数偏小,6-9月降雨量年际偏度系数偏大,年总降雨量值、7-9月降雨量值没有明显的趋势性变化;近35年来受旱年份占比29%,正常年份占比71%;7月份受旱年份较少,以轻旱为主;8月和9月受旱年份占比均为34.3%,较容易受旱。

江西省大中型灌区推进农业水价综合改革的实践探索

文章结合江西大中型灌区开展农业水价综合改革的工作实际,从摸清底数、问题清单,改革技术要点等方面,提出了适合江西大中型灌区推进农业水价综合改革的路径方法,为提升灌区管理能力和服务水平,促进全省农业水价综合改革工作向纵深发展提供了有力保障。

江西省双季稻蒸发蒸腾量空间分布规律及影响因素分析

蒸发蒸腾量是水利工程规划设计、水资源规划和农田灌溉用水管理的重要依据。以江西省长系列灌溉试验资料为基础,结合分析计算方法,以50%水文频率年水稻蒸发蒸腾量为代表,分析了江西省水稻蒸发蒸腾量空间分布规律及原因,采用网格无关法进行等值线图绘制。结果表明,早、晚稻全生育期蒸发蒸腾量差异较大,晚稻明显高于早稻,幅度达33.8%;早稻高海拔山区蒸发蒸腾量较低,但赣中、赣南一带蒸发蒸腾量总体较高;晚稻同样高海拔山区蒸发蒸腾量较低,但高值区分布比较分散,赣北、赣中、赣南均有部分区域;水稻蒸发蒸腾量与海拔高度及年平均降雨量呈负相关,与生育期内参考作物蒸发蒸腾量呈现正相关。

水稻生育期智能间歇灌溉系统研发及应用

结合数理统计学、机械工程学及信息控制技术,成功研发了水稻生育期智能间歇灌溉系统.通过现场试验,对自动测量数据和人工测量数据进行对比分析发现,灌水量、田间水位测量精度满足要求.水稻灌溉试验数据表明:与间歇灌溉相比,智能间歇灌溉灌排水量和灌排次数明显减少.在灌水量方面,智能间歇灌溉模式比间歇灌溉减少51.60~208.90 mm,减少幅度为24.00%~30.40%,灌水次数减少1.5次;在降雨有效利用率方面,智能间歇灌溉模式的降雨利用率较间歇灌溉模式提高了7%;在排水量方面,智能间歇灌溉模式下的田间排水量比间歇灌溉减少18.40 mm,减少幅度为17.9%;在产量方面,在肥料运筹及其他管理措施相同的条件下,早晚稻产量均呈现出智能间歇灌溉模式大于间歇灌溉模式,增产率分别为4.2%和8.9%.水稻生育期智能灌溉系统应用后具有明显的节水、增产效果,对提高中国作物需水量研究测定的科技水平具有重要意义.

水平潜流人工湿地系统工程设计与应用——以江西省乐平市众埠镇上流源自然村为例

本文针对江西省乐平市众埠镇上流源村自然特征、排污特点和治理现状,通过采用水平潜流人工湿地对其生活污水进行处理,提出了工程设计总体思路,以及工程结构各组成部分实际应用的具体方法,并分析了工程投资成本及建后运行效果,为我省低山丘陵区农村水环境治理提供可参照的模式.

灌溉和种植方式对双季稻田NH3挥发和N2O排放的影响

【目的】探究种植和灌溉方式对双季稻全生育期水分利用效率以及氮素气态损失的影响。【方法】以双季稻田为研究对象,在江西省灌溉试验中心站研究基地开展大田试验,设置手工栽插(HT)、机械插秧(MT)、抛秧(ST)、直播(DS)四种种植方式,淹水灌溉(FI)和间歇灌溉(II)两种灌溉方式,分析不同种植和灌溉方式对双季稻全生育期水分利用效率以及秧田期、本田期NH3挥发及N2O排放的影响,提出NH3挥发和N2O排放的主要时期。【结果】结果表明:(1)与传统淹水灌溉相比,间歇灌溉下水稻产量略有增加,不同种植方式间产量差异显著,HT最高,DS最低。(2)同一种植方式下,间歇灌溉下N2O排放量较淹水灌溉增加约7.9%~16.4%,同一灌溉方式下,早稻N2O损失量大小为DS>MT>HT>ST,晚稻为DS>HT>MT>ST,早、晚稻N2O排放主要发生在分蘖期、拔节孕穗期、成熟期,3个生育阶段N2O损失量占比超过70%,而育秧期MT、ST占比不到1.5%,HT为6.4%。(3)同一种植方式下,早、晚稻NH3挥发损失量淹水灌溉比间歇灌溉增加了3.0%~30.8%,同一灌溉方式下,DS相比移栽稻显著增加NH3挥发(P<0.05),HT、MT、ST之间无显著差异,NH3挥发峰值均在施肥后3 d内出现,且主要发生在苗期、分蘖期、拔节孕穗期3个时期,其NH3挥发损失量之和占整个生育期NH3挥发损失量80%以上,育秧期MT、ST占比不到2%,HT达4.2%。【结论】在不同种植方式下,间歇灌溉方式会提高双季稻产量和N2O排放,但会降低NH3挥发,从早、晚稻生育阶段来看,N2O损失主要发生在生育前期和后期,NH3挥发损失主要发生在生育前中期,且育秧期NH3挥发和N2O排放占比较低,DS在显著降低产量的同时带来了更高的N2O排放和NH3挥发。