南方丘陵区油茶蒸散量SIMdualKc模型估算

为探究SIMdualKc模型在南方丘陵区油茶林地的适用性,利用2 a油茶的野外实测生长季数据,率定和验证了双作物系数SIMdualKc模型在南方丘陵区油茶林地的各参数。率定后作物系数K_(cbini)=0.9,Kcbmid=0.92,K_(cbend)=0.77,土壤含水率验证结果R^(2)为0.918~0.979,MAE为0.019~0.021,RMSE为0.021~0.026,EF为0.876~0.957。通过叶面积指数数据输入方式的模拟效果比较,得出日变化叶面积指数模拟效果稍好,确定了Logistic生长函数计算得到叶面积指数的可靠性与适用性,并校准了油茶在水分胁迫条件下土壤含水率的模拟值。油茶夏梢期末以及秋梢期容易产生水分胁迫影响,2021年水分胁迫系数K的范围为[0.478,1],2022年为[0.182,1]。将水量平衡法计算得到的蒸散量作为实测值与模拟值进行比较,两者具有良好的一致性,R^(2)为0.52~0.61。研究结果可为南方丘陵地区油茶林地针对夏秋季节易发生高温干旱的自然灾害制定高效节水的灌溉制度提供理论依据。

基于双作物系数法估算晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量

冬小麦-夏玉米轮作系统是晋南地区常用的种植模式,为评估双作物系数法在冬小麦-夏玉米轮作系统应用的可靠性,掌握轮作系统耗水规律,通过双作物系数法模拟2016-2019年间冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量,以水量平衡计算结果为标准对其模拟结果进行评价,并区分植株蒸腾(T)和土壤蒸发(E)。该结果表明:在冬小麦-夏玉米轮作系统中,冬小麦初期、发育期、中期和后期的平均基础作物系数(Kcb)为0.2、0.59、0.98和0.15,夏玉米的为0.14、0.69、1.24和0.56;冬小麦的平均土壤蒸发系数(Ke)为1.24、0.63、0.07、0.42,夏玉米的为0.78、0.45、0.06、0.46。冬小麦全生育期内ETc为264.18~526.22 mm,夏玉米的为261.76~519.67 mm;发育期为耗水高峰期,冬小麦、夏玉米发育期蒸散量占各自生育期总蒸散量的比例分别为31.2%~51.3%和34.3%~58.2%;随着灌水次数的减少,冬小麦、夏玉米总蒸散量及植株蒸腾量均逐渐降低,土壤蒸发量也在灌水最少时达到最低,全生育期E/ETc,冬小麦为27.3%~46.4%,夏玉米为29.3%~44.2%。在冬小麦和夏玉米生长初期,80%以上的土壤水分以蒸发形式消耗,在中期时土壤蒸发占比最低,冬小麦为6.1%~13.4%、夏玉米为4%~7.6%。冬小麦、夏玉米各自蒸散模拟值(ETc-FAO)与实测值(ETc)呈现出较好相关性,R2为0.8~0.86,RMSE为0.5~0.6 mm/d,MAE为0.4~0.49mm/d,可见双作物系数法模拟晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统ETc具有较高精度,可为精确掌握冬小麦-夏玉米轮作系统耗水规律,进而制定合理的灌溉计划提供理论依据。

地膜残留量对新疆棉田蒸散及棵间蒸发的影响

为探讨残膜对干旱区农田蒸散耗水特征的影响,在新疆阿克苏典型覆膜滴灌棉田开展2 a小区试验研究,设计0、225、450 kg/hm2共3种不同的地膜残留量,采用水量平衡法,微型棵间蒸发仪法,于主要生育时期测定并计算土壤含水量、蒸散量、棵间蒸发量、作物蒸腾量、棵间蒸发占蒸散的比例。结果表明:随着地膜残留量增加棵间蒸发量、棵间蒸发占蒸散的比例呈增大趋势,而蒸散量及作物蒸腾量则逐渐减小。与无残膜处理相比,225和450 kg/hm2处理全生育期田间无效耗水的棵间蒸发量分别增加了9.27和22.20 mm,棵间蒸发占蒸散的比例增幅分别为2.6%和6.1%,作物蒸腾量降低34.89和55.94 mm。在棉花生育期内,棵间蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(leaf area index,LAI)呈幂函数关系,各处理间棵间蒸发占蒸散的比例对叶面积指数的响应差异不同,450 kg/hm2处理蒸发占蒸散的比例随着LAI的增加,曲线下降趋势较明显;无残膜处理棵间蒸发占蒸散的比例与LAI的决定系数最高,均在0.9以上。土壤水分利用率也随残膜量的增加依次降低,当残膜量由0增加到450 kg/hm2时,土壤水分利用率从28.25%降至24.91%,可见,残膜增大了农田的无效耗水,不利于土壤水分的有效利用。研究可为制定缓解或克服残膜危害的应变调控技术提供依据。

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 .

RS和GIS技术支持下的北京地区土壤墒情预报技术

提出了一种新的土壤墒情预报思路,依据未来一段时间里的气象要素预报因子,应用农田土壤水分平衡原理、双作物系数法与Priestley—Taylor模型,在对模型参数的本地化订正基础之上,对未来时段里的土壤水分变化状况进行动态预测,并引入RS和GIS空间技术,获取预报时的北京地区植被类型、反照率、植被覆盖度、土壤质地等重要预报模型参数,初步实现了北京地区空间范围内的土壤墒情可视化预报。

北疆滴灌春小麦耗水特征及作物系数的确定

为探索滴灌春小麦耗水特征,2012年设置315、360、405、450、495、540mm 6个滴灌春小麦水分处理,研究不同处理下春小麦各生育期土壤水分动态变化、耗水量及作物系数。结果表明,滴灌小麦根系主要吸收0～60cm土层水分,苗期、分蘖期主要消耗0～40cm土层水分,拔节期后主要消耗0～60cm土层水分,80～100cm土层含水率变化不大;水分适宜处理的春小麦生育期耗水量为523.53mm,各阶段耗水量占全生育期耗水量的12.64%、12.91%、25.36%、33.97%、15.11%,相应的日平均耗水强度分别为3.31、6.15、8.85、11.11、3.60mm/d,拔节期和抽穗期为小麦需水关键期,尤其在抽穗期对水分最敏感;小麦的作物系数各生育期分别为0.76、0.77、1.11、1.16、0.46,全生育期作物系数为0.87。

不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征。结果表明：土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数（Cv）将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层。不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地〉草地〉裸地,土壤水循环强度依次为草地〉大豆地〉裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30cm土层以下土壤水分含量依次为草地〉裸地〉大豆地。该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地〉大豆地〉裸地。

渗灌管埋深与灌溉量对枣树产量和水分利用效率的影响

探寻适宜的地下渗灌埋深和蒸发皿蒸发量系数组合对旱区枣树根系生长、产量和水分利用效率的影响。采用作物-皿系数(Kcp)作为灌溉水量计算标准,设3种地下渗灌埋深D15(15cm)、D30(30cm)、D45(45 cm)和4种灌水量W0.6(Kcp=0.6)、W0.8(Kcp=0.8)、W1.0(Kcp=1.0)、W1.2(Kcp=1.2)水平的2因素的大田试验。结果表明:随着灌水量的增加,各处理在垂直方向0~100 cm和水平距离0~80 cm土层中含水率越高;随着地下渗灌埋深的增加,土壤含水率峰值均向下移动。灌水量和地下渗灌埋深对20~80 cm土层的根系分布影响较大,D30W0.6和D30W0.8处理较其他处理提高20~60 cm土层的根系干质量密度,D45W1.0和D45W1.2处理较其他处理提高60~80 cm土层根系干质量密度。D30W1.0处理有利于增加枣树枣吊长度、每吊开花数、每吊座果数、座果率以及提高产量;2017和2018年D30W0.8处理水分利用效率最高分别为4.68、5.32 kg/m^3,并且产量较D30W1.0处理降低了9.32%、5.94%,但水分利用效率分别提高了17.88%、16.41%,D30W0.8处理水分利用效率与其他处理均有显著差异(P<0.05)。通过多元回归和空间分析方法,对产量、水分利用效率与枣树灌水方式进行优化,选择适宜的灌水量和地下渗灌埋深区间分别为:370~410mm、28~33 cm。该研究结果可为宁夏干旱地区地下渗灌枣树的高产高效管理上提供依据和技术支持。

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。

山地梨枣树耗水特征及模型

由于枣树树龄、品种、冠层形态、下垫面以及枣树种植区气象条件不同,导致榆林地区枣树耗水规律研究缺乏系统性。本文利用HYDRUS-1D数学模型对枣树耗水规律进行了研究。2008—2010年通过对榆林米脂县不同树龄山地梨枣树叶面积指数、根系分布规律,作物系数的研究,结合HYDRUS-1D模型预测所需土壤、气象等参数的测定,对山地梨枣树土壤水分动态进行了模拟,并对土壤水分模拟结果与实测值进行拟合,反推出模型计算所需的消光系数及土壤水分胁迫系数等参数。结果表明:HYDRUS-1D模型能够很好模拟该地区梨枣树土壤水分动态变化过程,该地区成年(8龄)梨枣树从发芽开始到梨枣收获期结束共耗水267 mm。

FAO56计算水分胁迫系数的方法在田间水量平衡分析中的应用

从作物水分胁迫系数的基本概念和FAO56的相关公式出发，考虑土壤临界含水量的时间变化，推导出了一个水分胁迫系数计算公式，该公式比较全面地表达了土壤供水能力、作物潜在腾发量与作物所受水分胁迫之间的关系。将该公式和另一幂函数公式应用于山西潇河冬小麦田间水量平衡分析，两者对土壤水分的动态模拟都达到了较高的精度，水量平衡计算结果也比较合理，模型的参数基本一致。与幂函数公式建立的模型相比，新公式建立的田间水量平衡模型具有待定参数少、求解结果稳定、易于收敛的优点，同时还能得到0～1m土壤临界含水量变化曲线。该曲线反映了作物在土壤水分消退的过程中遭受不同程度水分胁迫的可能性大小，并得出土壤临界含水量在冬小麦生长前期较小，中期最大，后期较大。在返青～收获期，0～1m深土壤临界含水量最大为290mm，最小为215mm，平均值为247mm。这些结论对于农业用水管理具有一定的参考价值。

基于CWSI和土壤水分修正系数的冬小麦田土壤含水量估算

2000年10月～2001年7月在西北农林科技大学灌溉实验站冬小麦田内,进行了利用作物冠层温度定量估算冬小麦田土壤含水量的试验研究。根据水分亏缺条件下作物蒸发蒸腾量计算公式及作物水分胁迫指标(CWSI)的定义,得到了基于CWSI和土壤水分修正系数Ks的不同生育阶段冬小麦田土壤含水量估算公式,其中Ks采用了康绍忠的幂函数形式(KM)及Dooreboos的线性公式(DM)。用该公式对冬小麦田土壤含水量在4个生育阶段进行了估算,并对估算值和实测值进行对比和误差分析。分析结果表明:在出苗越冬期和越冬返青期KM和DM模型对土壤水分的估算偏高,其原因是由于麦田土地裸露导致CWSI观测中出现了较大误差;在返青抽穗开花期和灌浆成熟期KM模型估算冬小麦根层土壤含水量较适宜,误差在15%以内,DM模型误差较大达到30%。

滴灌条件下冬马铃薯需水规律及作物系数试验研究

根据2010—2011年田间试验资料,应用实测法测算马铃薯作物系数,并对FAO推荐的作物系数按气象因子和株高2个主要影响因素修订。结果表明,低纬高原山区冬马铃薯全生育期的作物需水量为172.9mm,马铃薯在初始生长期、生育中期和成熟期的实测作物系数分别为0.3、1.06和0.72,其中发棵期—结署期的作物系数最大。实测法适用于低纬高原山区作物需水量及作物系数的测算。

作物蒸发蒸腾量的计算方法研究

本文用山西、陕西、内蒙、甘肃四省、区辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼(Penman)公式中的某些系数进行上修正;分析了作物系数的变化规律:提出了土壤水分修正系数的表达式;以水量平衡方程为基础建立了非充分灌溉条件下作物蒸发蒸腾量的计算模型。

河南地区夏玉米作物系数试验研究

根据郑州市华北水利水电大学农业节水灌溉试验场2013-2014年夏玉米实测数据,利用土壤水环境分析软件IrriMax的根区分析功能,对夏玉米的计划湿润层深进行修正;通过作物系数修正模型对夏玉米的作物系数进行修正,并利用土壤水分预测模型对2014年夏玉米生育期内土壤水分进行模拟,最后进行模拟结果分析。结果表明河南地区夏玉米全生育期的作物系数为0.80,2014年夏玉米整个生育期内土壤水分预测值与实测值基本吻合。

土壤水分调控对滴灌青贮玉米作物系数和水分利用效率的影响

为了探索提高滴灌青贮玉米水分利用效率,进行了连续2年的田间灌溉试验,研究了滴灌条件下不同土壤水分调控(4个灌水水平:70%θfc、60%θfc、50%θfc、40%θfc)对滴灌青贮玉米作物系数和水分利用效率的影响。结果表明,青贮玉米拔节-抽雄期受旱,比对照处理减产27150 kg/hm^(2),减产率达到41.8%,为青贮玉米需水的关键期;青贮玉米耗水量(ETa)与产量呈现出二次抛物线关系,相关性为0.9118;青贮玉米各处理作物系数在播种-苗期为0.81~0.97,苗期-拔节期0.97~1.32,拔节-抽雄期达到最大值0.98~1.63,抽雄-收割期0.59~1.07,整个生育期的作物系数呈二次抛物线形;不同降水量与水分调控条件下,降水量较小的年份,灌水量对青贮玉米水分利用效率影响较明显;反之,灌水量对青贮玉米水分利用效率影响不显著。

采用作物系数法和PM模型估算南京地区玉米田蒸发蒸腾量

蒸发蒸腾量(ET)是农田水平衡中的重要环节,ET的准确估算有助于提高农田水分管理水平。在测定农田小气候、土壤蒸发和玉米生长旺季液流量基础上,比较了单作物系数法(Kc法)、双作物系数法(Kcb法)、不同冠层阻力计算的Penman-Monteith模型(PM1和PM2法)估算南京地区玉米田ET的适用性,并对玉米整个生育期ET变化及其影响因素进行分析。结果表明以液流法和土壤蒸发测定的总ET为基准,PM1方法估算的夏玉米ET误差最小,与实际测定ET的决定系数(R2)、平均绝对误差(MAE)和一致性指数(d)分别为0.52、0.8 mm/d和0.48。以PM1模型估算的夏玉米全生育期ET为310mm,日均ET为3.16mm/d,最大值出现在拔节期和抽穗期,整体变化呈单峰型。ET与气象因素响应顺序为净辐射>饱和水汽压>温度>风速。本研究可为优化玉米田水资源管理和提高水资源有效利用提供参考。

北京地区典型冷季型草坪草灌水量模拟

为了减少北京地区草坪草灌水量、提高降水量的利用率,该文研究了充分利用降雨条件下的典型冷季型草坪草灌水量。根据典型冷季型草坪草(早熟禾、高羊茅)2003年的田间试验资料对灌溉制度模拟模型(ISAREG模型)进行了率定,然后用2004年的田间试验资料对ISAREG模型进行了验证,最后应用此模型对所研究的两种冷季型草坪草在干旱年、平水年和丰水年及不同养护条件下的灌水量进行了模拟研究。研究结果表明:生长季节内早熟禾、高羊茅的作物系数在0.5～1.0之间;在特级养护条件下,早熟禾和高羊茅所需灌水量分别为432～682mm/a、462～752mm/a;在一级养护条件下,早熟禾和高羊茅所需灌水量分别为252～432mm/a、312～492mm/a。研究结果可为北京地区冷季型草坪草的灌溉管理提供科学依据。

不同水肥处理对当归种植需水量的影响

[目的]对当归在不同水肥处理下的需水量进行研究,为当归灌溉制度研究及GAP规范化种植提供理论依据。[方法]通过小区田间试验,依据试验结果进行理论统计分析,分析了当归在不同灌水施肥处理下的土壤水分变化规律、需水量和作物系数。[结果]不同处理0～37 cm深度土壤含水率变化、表层土壤含水率变化起伏较大,随着深度增加,土壤含水率变化较小;不同水肥处理对当归阶段需水量的影响,需水量与灌水量大小成正比,灌水量越大,需水量越高;在适宜灌溉条件下,当归整个生育期的日耗水强度从0.16～4.03不等,作物系数为0.37～1.26,全生育期需水量592.98 mm;当归的整个生育期作物系数变化趋势是先增大后减小。[结论]该研究结果对制定当归种植灌溉制度和GAP规范意义重大。

多年生人工牧草“老芒麦”根系层土壤含水率对节水的影响研究

基于浑善达克沙地人工牧草灌溉试验场观测的气象、叶片的蒸腾速率、叶面积指数、有效根系层深度、土壤含水率、土壤蒸发等数据，利用双作物系数法模拟计算了2004、2005年老芒麦的日作物需水量，经与实测的作物蒸腾和土壤蒸发数据对比分析，检验了需水量模拟值与实测值间的一致性，在此基础之上，讨论了老芒麦需水量与产量、光合作用与蒸腾速率、光合作用与根系层土壤含水率的关系，结果表明：对老芒麦来说，从抑制无效蒸腾角度实现节水最直接的方法应该是有效根系层的土壤水分保持在田间持水率的51％～74％。