BP神经网络与GA-BP农作物需水量预测模型对比

农作物需水量预测是制定合理灌溉制度的重要依据.针对BP神经网络的不足,利用遗传算法(GA)具有全局搜索能力强的特点,建立基于GA-BP神经网络的农作物需水量预测模型.以广州辣木农庄试验田农作物作为研究对象,结果表明:基于BP神经网络农作物需水量预测模型测试集均方误差和确定性系数分别为0.037和0.648;GA-BP神经网络农作物需水量预测模型测试集均方误差和确定性系数分别为0.013和0.882,GA-BP农作物需水量预测模型收敛速度、确定性系数和性能均优于BP农作物需水量预测模型.

水量平衡法不同测试手段测试农作物需水量差别研究

综合国内外的情况,农作物需水量的测试方法大致可分为水量平衡法、能量(热量)平衡法和生物学方法。仅就水量平衡法的不同测试手段测试农作物需水量的情况作一总结,以期说明其差别,供应用参考。

气候变暖背景下河西走廊典型绿洲主要农作物需水量变化研究

作物需水量作为农业用水的主要组成部分,是确定灌溉制度和灌溉用水量的基础。文章在假定未来温度上升1~4℃的情境下,对河西走廊典型绿洲农业灌溉区主要农作物需水量变化和河西走廊绿洲农作物灌溉需水量进行了深入研究,结果表明:气候变暖对不同地区、不同作物需水量有不同程度的影响,当温度升高1~4℃时,敦煌、金昌棉花需水量将增加16.75~85.15mm,玉米需水量将增加14.17~82.88mm,小麦需水量将增加9.26~50.70mm。当温度升高1℃的情境下,金昌3种农作物需水量增幅大于敦煌,而在升温2~4℃时,金昌3种农作物需水量却小于敦煌。按照敦煌和金昌的农业种植结构,在温度升高1~4℃的情境下,整个河西走廊绿洲主要农作物需水量将增加0.46×10^(8)m^(3)~2.46×10^(8)m^(3),可致使区域内农业灌溉用水价值增长约2.76×10^(6)元~14.76×10^(6)元。该研究成果对区域内合理调整农业种植结构和相关政策的制定具有重要的意义。

民勤绿洲种植业结构调整及其对农作物需水量的影响

论文引入虚拟水理论,构建种植业结构调整需水模型,分析近33 a民勤绿洲种植业结构调整对农作物需水量的影响。结果表明:1)民勤绿洲粮食作物、经济作物与其他作物面积比重之比由1978年的84∶12∶4调整为2010年的25∶72∶3。粮食作物播种面积比重的下降主要是由小麦播种面积比重的快速减少所致。2)民勤绿洲农作物需水总量由1978年的2.15×108m3增加到2010年的2.49×108m3,粮食作物和经济作物需水总量之比由1978年的88∶12变化为2010年的31∶69。3)民勤绿洲种植业结构调整的生态节水效应在不同时段存在差异,1979—1998年,种植业结构调整对于农作物需水而言,未起到节水作用;1999—2008年,种植业结构调整的节水效果明显;2009—2010年,种植业结构的进一步调整导致需水量的快速增加,未起到节水作用。单位面积需水量较高的蔬菜、小麦、玉米等5种农作物面积比重之和的大小对节水效果起到决定性作用。

不同测试手段测试农作物需水量探讨

作物种类、土壤、气候、生产力水平等都构成农作物需水量的影响因素,为此必须结合项目区实际情况进行农作物需水量的预测。文章基于阿克苏河灌区实际情况,采用简测法与田测法对项目区水平年农作物需水量进行了理论测算,结果表明,植株间土壤蒸发量是作物需水量中不可分割的部分,通常先确定作物各生育阶段植株间土壤蒸发和作物叶面蒸腾比例关系,进而估算农田土壤水分变化的动态趋势,并借此制定合理的灌溉制度,尽可能控制并减少土壤水分无效散失,提高灌溉水利用效率。

典型北方季节性河流生态需水量研究

在供水方面北方河流存在着水资源缺乏、水质恶化等水环境问题,按照工、农、生三产水资源配比情况,北方地区农业种植业需水量占总供水量的70%以上,同时污染负荷以面源污染负荷为主。以京津冀绿色农副产品的保障基地河北省洋河流域为例,基于前期海河流域(洋河流域为海河流域的一条二级支流)河流生态需水量计算方法学研究结果,选取水文学及目标水质法计算洋河干流左卫、响水铺、鸡鸣驿和八号桥4个典型断面最小、适宜和理想生态需水量。通过Tennant法为参照,计算结果表明:①以COD指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.82、1.64、2.48亿m^3;②以NH+4-N指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.83、1.65、2.49亿m^3。同时综合考虑洋河流域对京津冀农副产品保障的灌溉功能定位,从洋河盆地的农业灌溉生态需水量角度切入,利用CROPWAT模型计算目标区域农作物需水量,提出了基于保障洋河流域作物灌溉问题生态需水量的计算,并制定了相应水库的调蓄方案。友谊水库作为洋河干流最大的水库,需向下游补灌60万m^3水源才能满足作物需水要求。

吉林省中西部地区主要农作物水分盈亏与人工增雨效益的分析研究

本文利用吉林省中西部地区21个市县5—9月份30年（61—90年）平均的降水量、蒸发量、土壤含水量资料，计算出玉米、大豆、高粱、谷子等四种主要作物在生育期内逐月需水量及缺水量，得出因缺水引起的作物减产率，并以长春地区为例对不同时段的水分增产潜力进行初步分析。分析得到如下结论：1、同种作物需水量及缺水量由西至东逐渐减少，中部地区基本上可满足各种作物的生长期需水量，西部地区干旱较为严重；2、各主要作物在5、6月份均表现为缺水，且西部地区较为严重，占全生育期缺水量的52％-71％；3、水是该地区作物产量的主要限制因素，因而根据各作物品种及在不同区域的需水和缺水状况，科学的分区、分期实施人工增雨，可以收到更好的效益。

农田节水灌溉技术及灌溉退水再利用应用探讨

全球水资源供需矛盾日益加剧,我国作为农业大国,农业是经济体系的重要组成部分。在水资源短缺的情形下,节约农田灌溉水和对灌溉退水的二次利用成为解决水资源短缺问题的重要手段,也是农业快速发展的关键。基于此,文章分析了常见的节水灌溉模式的现状与发展,以水稻等常见农作物所需水量为例进行了剖析,为节水灌溉提供理论基础;阐述了灌溉退水的基础理论以及水量平衡法、多元统计分析法等计算方法。结果表明,将多变量分析、大数据分析、系统动力学等理论与技术相结合,可以为灌溉退水研究提供新的思路,进而找到农田节水灌溉技术和灌溉退水再利用技术的创新路径。

内蒙古河套灌区节水潜力的估算

从作物需水量出发 ,考虑经济需水量、有效降水补给、生育期作物地下水利用量、输水损失、田间损失、无效蒸腾、非充分灌溉系数等因素后 ,建立了一个节水潜力的理论计算公式 ,继而利用一个调节因子 ,求得实际节水潜力。利用此方法对内蒙古河套灌区近、中、远期的节水潜力进行了估算 ,结果表明 ,河套灌区远期的节水潜力 (灌溉面积 10 0 %达到目前的节水灌溉标准 ,这在今后 2 5～ 3 0年时间里完全可以实现 ) ,在不考虑压盐用水的情况下 ,可达 2 0 .0 2亿 m3,约为现状用水量的 40 %左右。

灌区节水潜力估算的方法及应用

从作物需水量出发 ,考虑有效降水、地下水、输水损失、田间损失、无效蒸腾等因素后 ,构造了一个理论节水潜力的计算公式 ,继而利用一个调节因子 。

不同气候条件下华北粮食主产区地下水保障能力时空特征与机制

华北平原是我国小麦、玉米等粮食作物主产区,粮食产量占全国的10.6%。同时,该平原也是我国地下水超采最为严重地区之一,在13.92万km2的国土面积上分布着石家庄漏斗、保定漏斗和邯郸漏斗等地下水位降落漏斗群,漏斗面积超过9 700 km2。该灌溉农业以开采地下水为主要供给水源,农业开采量占华北平原地下水总开采量的65%以上。2009年12月《科学时报》刊发文章指出,

石家庄平原区降水变化与农业生产的适应性研究

通过对石家庄平原区降水特征及主要耗水型农作物需水规律的分析,揭示了农作物生长缺水量及缺水时段年内分布规律。结果表明,石家庄平原区降水量较小,降水集中,与农业生产之间表现出了明显的不适应性;自然降水条件下,丰水年、平水年、枯水年冬小麦-夏玉米一年两熟制种植模式缺水量分别达8.3、10.3和12.6亿m3,蔬菜缺水量分别达1.2、1.2和1.3亿m3;丰水年、平水年、枯水年时,缺水时段均主要集中在3～5月份,其缺水量分别占年缺水总量的66.8%、59.9%和57.3%。虽然从20世纪70年代开始,3～5月份降水量呈增加趋势,但增加有限,远不能抵消作物生长缺水量,仍需大量开采地下水补充灌溉。

Impacts of climate change on agricultural water resources and adaptation on the North China Plain

Climate change is having a considerable impact on the availability of water resources for agricultural production on the North China Plain （NCP）, where the shortage of water is currently disturbing the stability and sustainability of agricultural production with respect to the drying tendency since the 1950s. However, although potential evapotranspiration （ET） has shown a decreasing trend under climate change, actual ET has slightly increased with an acceleration in hydrological cycling. Global climate model （GCM） ensemble projections predict that by the 2050s, the increased crop water demand and intensified ET resulting from global warming will reduce water resources surplus （Precipitation-ET） about 4%-24% and increase significantly the irrigation water demand in crop growth periods. This study assesses possible mitigation and adaptation measures for enabling agricultural sustainability. It is revealed that reducing the sowing area of winter wheat （3.0%-15.9%） in water-limited basins, together with improvement in crop water-use efficiency would effectively mitigate water shortages and intensify the resilience of agricultural systems to climate change.