江淮地区不同灌溉方式对再生稻产量及水分生产率的影响

研究江淮地区再生稻水分高效利用的灌溉方式,有利于水资源的科学合理配置以及再生稻高产栽培。鉴于此,于2022年和2023年再生季设置了2种不同节水灌溉处理(T_(1):再生季发苗期间歇1~3 d,孕穗期和抽花期间歇0~1 d,乳熟期间歇1~3 d的灌溉方式;T_(2):再生季发苗期间歇5~7 d,孕穗期和抽花期间歇3~5 d,乳熟期间歇5~7 d的灌溉方式),并以常规淹灌为对照(CK),研究间歇灌溉对水稻产量及水分生产率的影响。结果表明,在2022年,随着间歇时间的增加,再生稻需水量、灌水量、排水量整体呈逐渐减少趋势,产量及其构成因素无显著变化,处理T_(2)的水分生产率较高;在2023年,处理T_(2)与CK各指标(再生季结实率除外)均差异不显著,这主要是由于再生季雨水较多造成的。因此,采用再生季发苗期间歇5~7 d、孕穗期和抽花期间歇3~5 d、乳熟期间歇5~7 d的灌溉方式,可以稳定再生稻产量,减少水分投入,提高水分生产率。

青海大通退耕还林地林分水分生产力研究

为了解青海东部黄土高原寒区退耕还林地人工林的水分生产力水平，2001～2003年对青海省大通县退耕还林的人工林进行了群落蒸散测算、标准地生物量调查和解析木分析。并研究了青杨灌木混交林、白桦紫果云杉混交林、华北落叶松纯林、紫果云杉纯林、白桦纯林等11种林分类型退耕还林人工林的林木水分生产力。结果表明：1）3000株／hm^2左右密度的林分是该区较为适宜的造林密度标准；2）在目前的技术经济水平条件下，2100～3333株／hm^2密度的青杨灌木混交林成林、白桦纯林、紫果云杉纯林和白桦紫果云杉混交林水：分生产效率居所有林分之首，其水分生产力指标可作为该地区常规造林技术条件下乔木成林的水分生产力标准；3）3000株／hm^2左右密度的青杨灌木混交林、白桦紫果云杉混交林、紫果云杉纯林和白桦纯林成林的水分生产潜力基本达到了目前当地林木的最大生产能力。表明上述林分类型的造林模式可作为今后退耕还林工程和林业生态工程建设的发展方向。

关键生育期补灌对陕北旱作区大豆产量与水分生产力的影响

为探究关键生育期补灌对陕北旱作区大豆生长、产量与水分生产力的影响,开展为期两年的田间试验,设置6个处理:分枝期补灌至田间持水量(θ_(f))的80%(BI_(80))、分枝期补灌至100%θ_(f)(BI_(100))、开花期补灌至100%θ_(f)(FI_(100))、分枝期补灌至80%θ_(f)+开花期补灌至100%θ_(f)(BI_(80)+FI_(100))、分枝期补灌至100%θ_(f)+开花期补灌至100%θ_(f)(BI_(100)+FI_(100))和出苗后雨养(CK),探究分枝期和开花期补灌对大豆株高、叶面积指数(LAI)、土壤储水量(SWS)、蒸散量及其生育期分配、干物质积累与转运、产量(SY)、水分生产力(W_(p))和灌溉水利用效率(IWUE)的影响。结果表明:与雨养处理相比,BI_(80)+FI_(100)可以获得适宜的株高和LAI,并同步提高花前、花后干物质积累与转运量,其中SY显著提高28.03%~38.71%(P<0.05),W_(p)显著提高3.80%~13.51%。分枝期将补灌上限从80%θ_(f)增至100%θ_(f),可引起LAI冗长,加速土壤水分消耗,造成花后SWS和蒸散量下降,降低了花后干物质积累与转运量,与BI_(100)+FI_(100)相比,BI_(80)+FI_(100)的SY无显著差异,且其W_(p)较BI_(100)+FI_(100)提高1.23%~9.33%,IWUE显著提高37.69%~60.20%(P<0.05),灌水量较BI_(100)+FI_(100)减少18.54%~20.21%。在BI_(80)+FI_(100)处理下,LAI介于6.66~7.48,ET a/ET b稳定在0.85~1.04,花后干物质贡献率稳定在80.78%~81.07%,均处于适宜范围,实现了当季最高SY、W_(p)和IWUE。综上所述,BI_(80)+FI_(100)处理可以平衡营养生长与生殖生长的水分供需矛盾,为大豆提供一个更稳定和高效的生产环境,推荐在陕北旱作农业区采用该补灌制度。

“关中—天水经济区”粮食作物水分生产力时空演变及其驱动力分析

基于2001~2020年粮食产量数据和土地覆盖、植被指数、地表温度、蒸散量等多种MODIS产品,通过对粮食产量空间化与MODIS数据重构,从而估算得到作物水分生产力,辅以趋势分析、Hurst指数分析、地理探测等方法,探讨了关—天经济区作物水分生产力时空变化特征、未来变化趋势以及其驱动力。结果如下:(1)2001~2020年关—天经济区粮食作物水分生产力呈现出明显的降低趋势,降低趋势为-0.59×10^(-2)kg/m^(3)/a,作物生长水分利用效率不断降低。(2)从粮食作物水分生产力未来变化特征可知,粮食作物水分生产力持续减小区面积比例达49.07%,主要分布于咸阳南部以东的中东部地区,集中于渭南大部分耕作区。关—天经济区中东部的粮食作物水分生产力将面临严峻考验,而经济区中西部区域粮食作物水分生产力将表现出较大的提升空间。(3)地表参数类因子对于粮食作物水分生产力分布的影响程度最高,其次为气象因子和地形因子,三类因子对粮食作物水分生产力分布的影响程度随时间变化均呈增加趋势,且地表参数影响程度增加趋势最为显著。因此,有效减少粮食作物蒸散量和地表温度,从而增加土壤贮水量是提高粮食作物水分生产力的直接途径,如施行秸秆还田、有机培肥、合理灌溉等措施。(4)从灌溉时间来看,第33~81天、第113~161天以及第193~209天q统计值均大于q均值,三个时段适当进行灌溉对提高粮食产量具有重要作用,其中在第65天(3月上旬)和第193天(7月中旬)土壤水分的变化对作物水分生产力的影响尤为显著。

涝渍胁迫条件下水分生产函数研究

为预估涝渍综合胁迫对农业生产的影响,以皖北平原典型作物夏大豆和典型涝渍胁迫过程先涝后渍为研究对象,依据2021年6-10月在五道沟水文水资源实验站作物与水关系试验场开展的夏大豆涝渍胁迫试验,建立了涝渍胁迫程度与作物产量间的关系。通过设置不同的涝渍胁迫形式及程度的试验,分析单涝、单渍的理论减产作用,对涝渍综合胁迫过程中的涝害指标SFW和渍害指标SEW_(30)进行统一,对多个水分生产函数进行改进,并对函数参数进行率定、验证及评价。结果表明:在涝渍胁迫敏感因子识别方面,由改进的Blank模型、Singh模型和Hiler模型得到的作物对涝渍胁迫敏感程度更为可靠。在涝渍胁迫条件下的产量预测方面,以Blank模型对大豆不同生育期受涝渍综合胁迫时产量预测精度最高,综合绝对平均误差(MAE)为0.116,并且纳什系数(NSE)最接近1,模型质量最好,其次为Jensen模型、Hiler模型和Singh模型;Stewart模型质量最差,对涝渍胁迫下大豆产量预测MAE达到0.294,RMSE达到0.323,不适合作为涝渍胁迫下水分生产模型使用。研究内容为扩展涝渍胁迫条件下作物水分生产函数计算方法提供了参考,为涝渍综合胁迫下作物相对产量预测提供了理论依据。

鲁西平原冬小麦水分生产力时空格局及其变化分解

提高作物水分生产力(Crop Water Productivity,CWP)是减少农业用水、实现可持续发展的重要途径,掌握CWP的时空特征则是通过管理生产和耗水提高CWP的重要前提。本文综合作物遥感蒸散数据和农业生产数据,分析了鲁西平原冬小麦CWP的时空格局,并利用因素分解方法探讨了单产和蒸散对CWP变化的直接贡献。结果表明:2002年以来,鲁西平原冬小麦单产显著提高(P<0.05),推动冬小麦总产稳步提升,但2010年以后,单产贡献量逐渐减弱。2010年以后,种植面积具有正向效应(种植面积增加、总产增加,或种植面积减少、总产减少)的县域数目呈减少趋势。2006年以后,鲁西平原冬小麦CWP显著增加(P<0.05),2016年达到1.64 kg/m^(3)。空间分布特征表明,德州和济宁是CWP较高的“热点”地区。冬小麦CWP的变化直接受单产和蒸散的影响,2010年以后,单产具有正向效应(单产增加、CWP增加,或单产减少、CWP减少)的县域数量减少,蒸散具有正向效应(蒸散增加、CWP减少,或蒸散减少、CWP增加)的县域数目维持在较高水平,蒸散在CWP变化中起着越来越重要的作用。在单产增长趋于平缓的现状下,通过管理蒸散成为提升鲁西平原冬小麦CWP的重要途径,但也需要进一步挖掘单产的提升潜力。本研究可为鲁西平原冬小麦生产和耗水管理决策提供参考。

干旱区绿洲水分生产力影响因素研究

根据干旱区绿洲——民勤绿洲1985—2007年的统计资料和相关试验资料,运用灰色关联分析理论,对影响绿洲农作物水分生产力的主要因素进行了排序研究,指出灌水量是提高作物水分生产力的关键因素。依据水分生产函数概念,建立了水分生产函数模型,在此基础上,运用边际效益理论得出经济合理的灌溉定额为5 690.55 m3/hm2(379.37 m3/亩),对应的作物水分生产力为1.26 kg/m3。

干旱区主要经济作物滴灌条件下作物系数和水分生产率试验研究

为摸清新疆主要经济作物滴灌条件下作物系数、水分生产率及生长指标的变化规律,进行了3年小区试验,以棉花、油菜、工业番茄、甜菜、胡萝卜、打瓜、葵花7种经济作物为试验对象,设置灌水定额单因素4水平:T1(300m 3/hm 2)、T2(375m 3/hm 2)、T3(450m 3/hm 2)、T4(525m 3/hm 2),采用随机分组的灌溉试验方案,利用测坑传感器实测各处理各年份作物需水量,通过气象数据计算作物参考蒸发蒸腾量,通过考种测产分析产量和灌水量关系,记录分析各作物年际间生长指标的变化规律。结果表明:7种滴灌作物系数总体趋势为前期由小到大,作物生长旺盛期最大,后期逐渐减小。各作物系数在不同生长阶段变化趋势及分布特征相似。灌溉水分生产率由小到大顺序为:油菜、打瓜、葵花、棉花、甜菜、胡萝卜、工业番茄。从建立的水分生产函数看,拟合度好,T3处理的产量较其他3个处理高,同一作物,随着灌水定额试验处理水平增加,产量和灌溉水量同步增加,而水分生产率则同步递减,高水分处理试验结果表现为灌溉水量增加而产量却相应减少。可见,作物水分生产率并非愈大愈好,灌水量并非越多越好,只有适宜取值,才能提高水分利用效率。

锡林河流域主要作物水分生产率及尺度效应分析

从不同角度揭示水分生产率的影响因素及尺度效应，以锡林河流域为研究对象，分别从田间小尺度和区域中尺度，分析了该流域主要作物水分生产率的变化。结果表明，灌水方式显著影响作物水分生产率，时针式喷灌条件下作物水分生产率比卷盘式喷灌和低压管道灌溉偏高10％以上；小尺度作物水分生产率能较全面的反映某点作物对灌水、降雨和土壤水的利用效率，而灌溉水分生产率可有效地把灌溉管理用水与农业生产相结合，实现灌溉用水的高效性；灌溉水分生产率是作物水分生产率的1．2-1．6倍，说明灌溉对该地区农业生产具有重要意义；区域中尺度水分生产率可较好的反映宏观区域上的水分利用状况，比农田小尺度作物水分生产率偏低约2％-lO％。

盘锦市稻田水分生产率及水分生产函数研究

为寻找提高灌溉水分生产率的途径和突破口,采用统计资料、卫星遥感数据和地面气象数据相结合的方法,计算了2005—2013年间盘锦市稻田面积上水稻生育期内的有效降水量、蒸发蒸腾量、各年稻田的总灌溉耗水量,以及稻田蒸发蒸腾水分生产率和灌溉水分生产率,并建立以地级市为单元水稻水分生产函数。结果表明,近9年来盘锦稻田蒸发蒸腾和灌溉水分生产率年平均值分别为2.718、1.170kg/m^3;水稻生育期内的年平均蒸发蒸腾量为341.2mm,年有效降水量为139.3mm,年平均灌溉耗水量为720.4mm,有效降水对蒸发蒸腾量的贡献率为40.8%,灌溉对蒸发蒸腾量的贡献率为59.2%;修正的Jensen模型适合于盘锦市多年间稻田面积上"作物-水分"关系表达,统计值和模拟值线性关系显著,7月份敏感指数最小,9月份敏感指数最大。本研究旨在为区域稻田蒸发蒸腾量不同水分来源的构成分析及Jensen模型在区域中的应用提供思路和借鉴。

海河流域冬小麦水分生产率特征分析

以海河流域为研究对象,以农田总供水水分生产率(WUEa)和灌溉水分生产率(WUEi)为评价指标,运用对流域内典型灌区的调查资料,计算了海河流域主要作物冬小麦的用水效率并进行特征分析,得到了其水分生产率的分布和变化规律。结果表明,WUEa在田间尺度上均值为1.50 kg/m3、灌区尺度上均值为0.97 kg/m3,WUEi在田间尺度上均值为2.21 kg/m3、灌区尺度上均值为1.24 kg/m3,整体而言处于较高水平;水分生产率在空间分布上表现出南高北低的变化趋势;在海河流域现状供水条件下,冬小麦平均产量达到6 075 kg/hm2,随供水量的增大增幅较小,而水分生产率随供水量的增大而明显减小,为使冬小麦获得较高的水分生产率同时也使水资源在区域上得到更合理的分配,可适当降低冬小麦的农田供水量。

日光温室西瓜产量影响因素通径分析及水分生产函数

该文以温室小型西瓜为试材,采用日光温室内E601型蒸发器蒸发量值控制灌溉水量,在西瓜的不同生育阶段设置4个灌水水平,研究不同生长阶段不同土壤水分条件对产量的影响,得出产量与水分之间的函数关系;以株高、茎粗、叶面积指数(LAI)、地上部干质量和根干质量为产量影响因素,通过通径分析方法,计算它们与产量之间的直接通径系数和间接通径系数。结果表明:温室西瓜在滴灌条件下总产量与总耗水量之间呈二次函数关系,最佳灌水量为107mm;水分敏感指数在果实膨大期最大,开花坐果期次之,苗期和成熟期水分敏感指数较低;产量与茎粗、LAI和根干质量之间的单相关系数均达到显著和极显著水平,而茎粗和根系干质量可作为评价小型西瓜高产的单个因素。

旱地小麦不同栽培模式对土壤水分和水分生产效率的影响

在陕西渭北黄土高原沟壑区,通过田间试验研究冬小麦不同栽培模式对旱地土壤水分和水分生产效率的影响.试验设栽培模式、施氮和密度等3种因子,栽培模式设露地栽培 常规 、秸秆覆盖 覆草 、地膜覆盖 平膜 、垄上覆膜沟中覆草垄沟种植 垄沟 4种方式;施氮设不施氮、施120kg/hm2N和240kg/hm2N三个水平;密度设播量180kg/hm2和225kg/hm22个水平.试验结果表明,不同栽培模式下土壤水分在不同生育期的变化趋势基本一致;平覆膜与垄沟种植均有良好的保墒和集水作用,平覆膜水分的生产效率比常规模式增加41.3%～52.4%;垄沟种植比常规模式增加38.8%～64.6%.覆草具有一定的保墒作用,在小麦生长前期及40cm以上的土层中效果明显,其水分生产效率高于常规种植的24.1%.氮肥对土壤贮水量具有极显著影响,但不同密度对土壤贮水量基本上无影响.

干旱半干旱地区日光温室黄瓜水分生产函数的研究

在日光温室春茬盆栽嫁接黄瓜条件下,以不同生育时期的土壤水分水平为试验因素,采用正交设计研究了在开花前期、初瓜期、盛瓜期和结瓜后期不同土壤水分条件对黄瓜蒸腾量和产量的影响,得出黄瓜的耗水规律、产量与水分之间的函数关系。研究结果表明:黄瓜对水分的消耗基本呈现为开花前期与初瓜期小、盛瓜期大、结瓜后期小的规律,耗水高峰出现在盛瓜期,并对各生育期耗水量进行了量化;黄瓜总产量与总耗水量之间呈二次抛物线关系,最佳灌水量为393mm;水分生产函数的敏感指数按盛瓜期→结瓜后期→初瓜期→开花前期的顺序依次降低,与黄瓜耗水规律基本一致。

不同灌溉方式对水稻产量和水分生产率的影响

以杂交水稻两优培九和Ⅱ优725为试验材料,利用测筒栽培条件,比较了4种不同灌溉方式下的水稻产量、品质及水分生产率。结果表明:与淹水灌溉相比,间歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培下两优培九全生育期的耗水量分别减少了10.65%、25.70%、34.68%,产量分别增产7.38%、减产17.29%和减产41.01%;Ⅱ优725耗水量分别减少了12.49%、22.08%、32.24%,产量分别增产8.54%、减产20.00%和减产46.43%。水分生产率以间歇灌溉最高,半干旱栽培次之,淹水灌溉和干旱栽培较低。间歇灌溉下稻粒的整精米率、精米率、粒长均高于其他处理,但垩白粒率、垩白度低于其他处理;随着稻田耗水量的减少,稻粒的直链淀粉含量降低,而胶稠度和蛋白质含量提高。试验结果表明间歇灌溉为南方稻区较适宜的灌溉方式。

调亏灌溉对玉米需水规律和水分生产效率的影响

在山西省洪洞县霍泉灌区通过大田试验、研究了苗期调亏灌溉对玉米需水规律和水分生产效率的影响。结果表明：调亏处理玉米在苗期、拔节期及抽雄期需水量减少，叶面积、蒸腾速率和光合速率下降，在灌浆期则相对增加，作物的总需水量减少。叶面积、蒸腾速率和棵间蒸发减少是调亏灌溉需水量降低的主要原因。调亏灌溉能够延缓灌浆期叶片衰老，提高光合速率，使光合同化物向籽粒分配的比例增加。调亏灌溉处理产量有所下降，但水分生产效率提高。

小麦水分生产函数及其效益的研究

我国北方地区水资源短缺, 有限的降水不足以满足小麦生长所需的水量, 为了避免因缺水造成的减产, 需要实施灌溉以补充水分。本文讨论了灌水与小麦产量的关系, 并以小麦田间试验数据为基础, 采用最小二乘法原理, 拟合了小麦的水分生产函数模型, 通过耗水资料的分析整理, 揭示了小麦的水分效应及需水规律。对典型灌溉制度下小麦水分生产函数的分析表明, 水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率的最高点和产量最高点, 小麦灌水效益最佳点的确定原则为边际收益等于边际成本, 合理利用小麦灌溉生产函数及其规律, 可以实现小麦节水、高产、高效的较好统一。

基于RS数据和GIS方法的冬小麦水分生产函数估算

以冬小麦遥感监测耗水与产量为数据支持,开展了多种水分生产函数模型的对比研究,探求与研究区相适宜的水分生产函数模型及其参数,其中全生育期水分生产函数模型分别选择直线模型、抛物线模型、D-K模型及指数模型;而分生育阶段水分生产函数模型分别选择Jensen、Minhas、Blank、Stewart及Singh模型。研究结果表明,冬小麦全生育水分生产函数模型推荐采用抛物线模型;而分生育阶段水分生产函数模型推荐采用Stewart模型;冬小麦对水分最敏感的阶段是抽穗期,其次为扬花-成熟期,而出苗-拔节期最小。为此,在北京市大兴区的冬小麦灌溉应优先满足抽穗灌浆期的需水,而在出苗-拔节期适度减少灌溉量,可达到节水增效目的。

基于遗传程序设计的作物水分生产函数研究

利用遗传程序自动搜索模型结构能力强的优点,建立了基于遗传程序设计的作物水分生产函数模型。该方法通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先建立具体数学表达式的不便。将基于遗传程序设计作物水分生产函数模型同BP神经网络模型、Jensen模型以及Blank模型进行比较,实例表明,遗传程序设计的作物水分生产函数模型适应性强,拟合精度高,为作物水分生产函数的计算提供了新的有效方法。

蓄水控灌模式对水稻产量和水分生产效率的影响

蓄水控灌模式主要是基于水稻对旱、涝的双重适应性,通过降低灌溉控制下限,同时抬高稻田的雨后拦蓄深度和延长降雨在稻田的滞蓄时间来提高雨水资源利用效率的一种灌溉模式。以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验进行了3年试验观测,研究了水稻蓄水控灌模式对降雨利用效率、灌排水量、灌排次数、籽粒产量和水分生产效率的影响,并与常规淹水灌溉和控制灌溉试验进行了分析比较。结果表明,蓄水控灌模式可减少灌排次数和灌排水量,雨水利用效率和水分生产效率明显提高,而产量并未降低。但蓄水深度过大,水稻有小幅减产。上述结果表明水稻蓄水控灌是一种节水、高效、省工的灌溉模式,适于南方多雨地区使用。