干旱区绿洲膜下滴灌棉田蒸散过程

水资源是干旱区农业发展最关键的限制因素。近年来,随着节水灌溉技术的发展,对缓解水资源供需矛盾、扩大灌溉面积起到了重要作用。理解非充分灌溉条件下的农田蒸散发过程,对于揭示农田水分循环和指导节水实践均具有重要的科学意义。本研究基于乌兰乌苏农业气象站2012年的涡度相关数据,分析了膜下滴灌棉田不同生育阶段的蒸散过程,通过FAO-56 Penman-Monteith方程估算参考作物蒸散量,在此基础上确定了干旱区绿洲膜下滴灌棉田的作物系数。结果表明:膜下滴灌棉田阶段蒸散耗水量和日蒸散强度在花铃期最大,阶段蒸散耗水量为248.51 mm,平均日蒸散强度为3.94 mm·d-1;蕾期次之,阶段蒸散耗水量为98.34 mm,平均日蒸散强度为3.78 mm·d-1;播种-出苗期最小,阶段蒸散耗水量为10.70 mm,平均日蒸散强度为1.07 mm·d-1;全生育期蒸散量为487.14 mm,平均作物系数为0.42;通过棉花不同生育阶段蒸散量和作物系数的确定,为棉花生育阶段不同灌溉时期和灌溉量的确定以及田间水分管理提供科学依据。     

膜下滴灌对新疆棉田生态系统净初级生产力、土壤异氧呼吸和CO2净交换通量的影响

2009年4-10月,通过田间试验,以传统无膜漫灌为对照,研究了膜下滴灌对我国新疆棉田生态系统净初级生产力、土壤异氧呼吸和CO2净交换通量的影响.结果表明:膜下滴灌和无膜漫灌处理下,棉田生态系统净初级生产力、土壤异氧呼吸通量和CO2净交换通量均呈先增大后减小的变化趋势.与无膜漫灌相比,膜下滴灌显著提高了棉花地上、地下生物量和净初级生产力,降低了土壤异氧呼吸通量.在整个生长季节,膜下滴灌处理的年土壤异氧呼吸通量为214 g C·m-2,低于无膜漫灌处理的317 g C·m-2;膜下滴灌处理的棉花年净初级生产力为1030 g C·m-2,显著高于无膜漫灌处理的649 g C·m-2;膜下滴灌处理比无膜漫灌处理多固定大气CO2479 g C·m-2.膜下滴灌栽培措施既提高了作物生产力,又降低了土壤CO2排放,是干旱地区一种重要的农业固碳减排措施.     

北疆地区棉花作物需水量时空演变及其气象影响因子

基于北疆25个气象站1961—2013年的气象资料和棉花生育期资料,利用 FAO 推荐的 Penman-Monteith 公式及作物系数法,对棉花各生育阶段的作物需水量和灌溉需水量进行估算.结果表明: 过去53年,北疆地区棉花需水量在各个生育期总体呈下降趋势,其中,花铃期作物需水量下降趋势最为显著,变化率为-0.15 mm·a^-1;各生育期内存在多尺度的周期变化,其中在30年左右的大周期尺度上,各生育期作物需水量大致呈现“偏高-偏低-偏高”的变化过程,在15～17年的中周期尺度上,经历了“偏低-偏高-偏低”的变化过程,而在较小年际尺度上,作物需水量无明显的周期特征;在空间分布上,作物需水量、灌溉需水量和水分盈亏指数多年均值总体上大致呈现自西向东递减的分布特征;突变结果显示作物需水量在各生育期均呈显著减少趋势,且在北疆西北和西南地区最为明显.各个生育期内,棉花需水量与平均风速、日照时数和平均气温都呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.研究结果可为北疆棉花适时定量灌溉和提高水分利用效率提供基础数据支撑.     

滴灌条件下温室番茄需水量估算模型

基于修正后的Pnman-Monteith方程,通过分析作物系数与积温的关系,构建了基于常规气象资料的滴灌条件下温室番茄需水量估算模型,并分别采用2009年5月2-13日(开花坐果期)和6月9-20日(成熟采摘期)2个时段内的实测蒸腾量和实测棵间土壤蒸发量对模型模拟结果进行验证.结果表明:修正后的Penman-Monteith方程适用于温室参考作物需水量(ET0)的计算;温室番茄作物系数与积温呈抛物线关系;所建需水量模型模拟值的平均相对误差小于10%,可用于估算滴灌条件下温室番茄需水量.     

基于气候适宜度的东北地区春玉米发育期模拟模型

以春玉米的生理生态发育过程为基础,基于作物生理发育时间恒定原理,建立了可推广应用的作物发育期模拟模型.本文充分考虑光、温、水对作物生育进程的综合影响,设计了基于气候适宜度来动态确定作物生理发育日数的算法,为模型的大范围推广应用奠定了基础.利用东北地区农业气象站2009、2010年观测资料对模型进行了分析和验证,模型运行结果与实际观测情况比较吻合,全生育期的均方根误差(root mean square error,简称RMSE)为3.8d,营养生长阶段发育期模拟结果的相关系数在0.84以上,生殖生长阶段发育期模拟结果的相关系数在0.77以上.模型生物学意义明确、精度较高、数据易获、可操作性强,能够在农业气象业务服务中应用于玉米生育进程的模拟与预测.     

基于GIS的黄淮海平原旱灾遥感监测研究——作物缺水指数模型的实现

研究黄淮海平原旱灾监测中作物缺水指数模型实现的方法,特蝇是以与遥感图象相同的分辨率来计算作物缺水指数采取的对气象数据,以及在ＧＩＳ的支持下,对矢量格式的地形图及遥感图象的不同处理,以实现图象、图形、数据的一体化。从而得到所需的研究区旱情分布图等不同形式的结果。实时监测表明：本文法精度高,可靠性强,基本上达到了准确、实时监测干旱的目的。     

不同气象数据空间内插对区域玉米生长模拟结果的影响

作物模型区域模拟已成为作物模型应用的一个新方向。运用作物模型进行区域研究时,遇到的问题之一就是输入模型的空间数据质量问题,研究不同空间内插法获得的气象数据对作物模型区域模拟结果的影响,可以为区域模拟对输入数据的敏感性研究提供一定的参考。利用区域校准的CERES-Maize模型,将3类内插方法(几何内插、统计内插、动力模型内插)产生的网格化天气数据分别输入到CERES-Maize模型中,模拟了50km×50km网格水平下1961—1990年我国玉米生产状况,并选取1980—1990年模拟的平均产量与同期农调队调查产量进行比较,以了解区域模拟中,不同空间内插方法所得的逐日气象数据对区域模拟结果的影响。结果表明:(1)作物模型区域应用时,所采用的3种内插方法都能满足作物模型区域模拟对网格化天气数据的要求,采用3种天气数据的区域模拟结果都能反映出玉米平均产量的空间变化特征,与网格调查平均产量之间具有极显著的相关关系,但采用不同内插天气数据对模拟结果造成了8%以内的偏差。(2)采用不同内插天气数据,在进行作物区域模拟时,各方法的模拟结果之间呈极显著的相关关系,但这些模拟结果之间,在全国大部分地区是差异显著。     

深圳地区参考作物蒸散量计算方法适用性分析

根据深圳1998～2007日值气象资料,以4种方法计算参考作物蒸散量,并以FAO Penman-Monteith公式计算结果为标准,评价其他各公式在深圳的适用性。结果表明:Irmark-Allen公式的月平均参考作物蒸散量及年参考作物蒸散量与Penman-Monteith公式结果没有显著差异,与Hargreaves公式和Pristley-Taylor公式计算结果差异显著,Hargreaves最大,Pristley-Taylor最小;Irmark-Allen公式、Pristley-Taylor公式与Penman-Monteith公式的相关性较高,而Hargreaves相关性较低。Irmark-Allen法可作为深圳地区缺少相关气象资料条件下计算ET0较理想的替代方法。     

西南地区水稻灌溉需水量变化规律

研究作物需水变化规律是制订灌溉计划和水资源规划的重要依据。本文基于西南地区38个气象站点1951—2012年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算水稻需水量,并分析了参考作物蒸散量分布及变化趋势、水稻生育期各阶段需水量变异性及灌溉需求指数分布。结果表明:近62年来西南地区参考作物蒸散量随时间变化不明显且随纬度增加而减少,各站点多年平均水稻生育期内参考作物蒸散量占到全年参考作物蒸散量的47.6%;对水稻生育期需水量分析发现,分蘖和抽穗阶段为水稻生长需水关键期,各阶段需水变化均为中等变异;西南地区水稻多年平均需水量、灌溉需水量和灌溉需求指数分别为304.5 mm、76.9 mm和0.24,需求指数分布自西向东呈逐渐增大,但均低于0.5,整体对灌溉依赖程度较低。     

膜下滴灌技术生态-经济与可持续性分析——以新疆玛纳斯河流域棉花为例

利用2000、2004、2006和2009年玛纳斯河流域的调查数据,以棉花为例,从生态、经济和社会可持续发展三个角度对比分析了膜下滴灌技术的应用效果.生态效益主要表现为,采用膜下滴灌比沟灌平均节水41.92％,流域内农业节约水量约为多年河道来水的9.34％,基本满足河道最小生态需水;采用膜下滴灌比沟灌节约化肥用量18.38％,节约农药用量17.00％.经济效益主要表现为,采用膜下滴灌棉花(籽棉)单产提高23.15％,水分利用效率(WUE)提高70.70％.社会效益主要表现为,采用膜下滴灌农业管理效率提高3-4倍,节约了农业劳动力.采用Bossel理论综合评价膜下滴灌技术的社会可持续性性,结果为良好.总体分析结果表明,采用膜下滴灌技术有利于区域社会经济的发展和生态环境的保护.本文的研究结果可为今后膜下滴灌技术的推广应用提供参考.