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基于模拟技术及遗传算法的作物灌溉制度优化方法 总被引：1，自引：3，他引：1
通过土壤水量平衡模型对作物生育期内的土壤含水率及田间腾发过程进行动态模拟，并利用作物水分生产函数的Jensen模型估算作物产量，建立了以灌溉日期为决策变量、最大相对产量为决策目标的灌溉制度优化模型，并采用保留最佳个体的遗传算法求解作物最优灌溉制度。结合山西潇河灌区2003年冬小麦返青后的实际气象状况，用上述模型对冬小麦灌溉制度进行了优化与分析。对动态规划、单纯形搜索法及遗传算法的求解结果进行了比较，表明保留最佳个体的遗传算法能搜索到全局最优解，且结果稳定。不同情况下的灌溉制度优化结果表明抽穗初期是冬小麦的生长关键期，其次是拨节期。随着灌溉水量的增加，最优灌溉制度下的田间腾发量及冬小麦产量也相应增加，但增加幅度逐渐减小。 相似文献
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在非充分灌溉条件下,为解决灌区内作物之间和单作物生育期内不同生育阶段的灌水配置问题,依据大系统递阶分析原理,建立了一个能同时优化作物灌溉制度、种植结构和灌溉定额的双层模型。模型第一层以作物相对产量最大为目标,采用动态规划,优化了作物灌溉制度;第二层以灌区内农业净效益最大为目标,采用非线性优化,优化了作物种植结构和灌溉定额。该模型应用范围较广,既能为政府部门提供宏观决策,又能为农民提供具体的灌水办法。以民勤灌区为例,优化结果表明,在75%保证率下比现状节水1.29亿m3,农业生产总值和净效益分别增加5.99,4.25亿元。 相似文献
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水资源约束条件下的县域冬小麦节水灌溉制度 总被引：3，自引：2，他引：1
在高效节水灌溉工程技术难以在大田作物中推广应用的形势下,优化制定节水灌溉制度是提高灌溉水利用效率的可行途径。该研究以河南省新郑市为研究区,在对冬小麦全生育期及不同生育阶段的作物需水量、天然供水量、灌溉需水量进行估算的基础上,针对农田灌溉水源不足的条件约束,以冬小麦产量最大化为目标,采用Jensen模型反向求解法,将现有的冬小麦水分敏感性研究成果应用于非引灌区县域节水灌溉制度的制定,通过实施非充分灌溉制度,缓解水资源供需矛盾。结果表明:1)新郑市平水年和干旱年冬小麦全生育期供水总量小于需水总量,难以满足农田灌溉需求,需要实施非充分灌溉制度;2)采用Jensen模型不能直接优化解算冬小麦不同生育期的灌水定额,但是可以通过优化解算出的冬小麦不同生育期的腾发量间接确定灌水定额;3)优化解算得冬小麦苗期、越冬、拔节、抽穗、灌浆等不同生育期的腾发量占全生育期的比例分别为15.8%、5.4%、23.4%、34.9%、20.5%,与不同生育期敏感性指数的大小成正比;4)新郑市冬小麦丰水年灌溉关键期为灌浆期,平水年灌溉关键期为抽穗期和灌浆期,干旱年灌溉关键期为抽穗期,但是苗期、拔节、灌浆期均需要适量灌溉。该研究表明采用Jensen模型反向求解法可优化确定冬小麦不同生育期的灌水定额,研究提出的非充分灌溉制度制定方法对推进现有理论研究成果在农田灌溉实际工作中的应用具有重要的实践意义。 相似文献
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非充分灌溉条件下农田水分转化SWAP模拟 总被引：7，自引：4，他引：3
非充分灌溉改变了农田水分转化过程,以往的研究较少讨论作物根系层以下的土壤水分转化动态及其对作物耗水的影响。该文在北京市典型农田开展了冬小麦-夏玉米非充分灌溉试验,在对SWAP模型率定与验证基础上,模拟分析了非充分灌溉农田耗水规律与水分转化过程,并应用模型得到了研究区不同降水年型的最优非充分灌溉模式。结果表明:非充分灌溉的实施促使作物消耗大量土壤贮水,当降雨或灌溉量较小时,土壤水可占作物耗水量的46.1%;根区和储水区之间土壤水分交换明显,转化通量变化范围为-2.67～0.45mm/d,而储水区底部水分通量较小且无明显变化,根区土壤水分渗漏出现在灌溉或较大的降雨之后,储水区水分向上补给主要发生在作物需水关键期;与常规灌溉相比,最优非充分灌溉模式在丰水年、平水年和枯水年分别节水375、225和225mm,储水区底部深层水分渗漏量分别减少了89%、17%和2%。 相似文献
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采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明：1）冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2 m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2）试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3）氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%-30%,但未达显著水平;4）不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。 相似文献
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华北平原小麦－玉米两熟制节水潜力与灌溉对策 总被引：5，自引：2，他引：3
利用详细校正的农业系统模型可以综合土壤、气候及作物等因素综合评价节水灌溉制度,为农田水分优化调控提供理论和技术支持。该文利用根系水质模型（RZWQM-CERES）模拟分析了华北平原2个代表性站点（禹城和栾城）小麦-玉米两熟制下作物产量、农田蒸散和灌溉需水量多年的变化特征（1961－1999）,结果表明栾城站小麦季农田最大蒸散量与灌溉需水量多年平均分别为632和496 mm,明显高于禹城站,而玉米季最大蒸散量相近,分别为395和384 mm。2个站点灌溉需水量都集中在小麦季（3－5月）,但在栾城站播种期（6、10月）灌溉需水量较高。由于2站点气候和土壤条件的差异,作物产量对水分胁迫的响应特征明显不同,在获得相似目标产量时,禹城站灌溉需水量低于栾城站。以作物水分胁迫指数为基础的节水灌溉制度模拟评价表明2个站点冬小麦水分敏感期为孕穗期,但播前灌溉的产量效应差异明显。综合以上结果初步建立了2个站点高效用水和环境友好型的节水灌溉策略。 相似文献
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基于最优保留策略遗传算法的玉米小麦优化灌溉模型研究 总被引：6，自引：4，他引：2
在综合考虑灌溉水量、作物水分需求、作物种植结构、水分生产函数、降雨量、土壤水分平衡、缺水敏感指数、粮食市场价格、农田灌溉用水价格、最低产量需求和灌溉成本等因素的基础上,建立了适合中国国情的基于灌水收益最大的多作物多约束非线性优化灌溉模型,同时应用遗传算法的搜寻功能,对模型的实数编码解空间进行搜索。求解结果显示该模型很好地解决了玉米和小麦联合种植的优化灌溉问题,遗传算法在求解该模型中显示出了较好的搜寻能力,能在很短时间内搜寻到模型的最优解。 相似文献
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干旱区膜下滴灌条件下洋葱水分生产函数与优化灌溉制度 总被引：2，自引：0，他引：2
为探索西北内陆旱区膜下滴灌条件下洋葱节水、高产和高效的灌溉制度,开展了2 a田间试验,分析了洋葱的耗水规律及其影响因素,建立了洋葱的水分生产函数,并对洋葱的灌溉制度进行了优化。结果表明：膜下滴灌条件下洋葱的耗水量为170.1～395.7 mm,产量随灌水量和耗水量的增加而增加,水分利用效率则随灌水量的增加而降低。苗期和成熟期亏水对洋葱产量和水分利用效率无显著影响。洋葱水分敏感指数在鳞茎膨大期最大,发叶期次之,苗期和成熟期较小。膜下滴灌条件下,西北旱区干旱年洋葱全生育期灌水量为375 mm时,可获得较高的产量;其优化灌溉制度为苗期灌水30～40 mm,发叶期灌水130～140 mm,鳞茎膨大期灌水170～190 mm,成熟期灌水25 mm,灌水间隔可采用5 d。该优化灌溉制度对西北内陆旱区洋葱的节水灌溉实践具有一定参考价值。 相似文献
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咸水非充分灌溉条件下土壤水盐运动SWAP模型模拟 总被引：7，自引：4，他引：3
为了研究咸水非充分灌溉条件下土壤水盐动态变化规律,该文在2013年田间试验的基础上,利用试验观测数据,对SWAP模型进行了率定和验证,并对咸水非充分灌溉条件下土壤剖面水分和盐分通量变化过程进行了模拟和分析。研究结果表明:SWAP模型模拟值较好地反映了实测值的变化趋势,经过率定和验证后的SWAP模型能够较好地模拟土壤水盐的动态变化规律以及制种玉米的产量情况。在制种玉米苗期阶段,3种灌水处理40 cm以上土壤剖面的水分通量主要以向上为主;在灌水和降雨阶段,各处理土壤剖面的水分通量主要向下,且灌水量越大的处理,向下的水分通量越大;在土壤蒸发阶段,各处理60 cm以下土壤剖面的水分通量向下,且向下的水分通量逐渐减小。土壤盐分通量模拟结果与土壤水分通量具有类似的规律,60 cm以下土壤剖面的盐分通量主要向下,表明土壤盐分主要向深层土壤运移。研究结果可为该研究区域咸水非充分灌溉制度的制定提供理论依据。 相似文献
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小管出流亏缺灌溉对设施延后栽培葡萄产量与品质的影响 总被引：6，自引：3，他引：3
为揭示小管出流不同生育期亏缺灌溉对设施延后栽培葡萄耗水规律、产量与品质的影响,在张掖市灌溉试验站开展了设施延后栽培葡萄小管出流灌溉试验,分析了不同生育期亏水对延后栽培葡萄耗水规律、产量、水分利用效率、外观和营养品质的影响效果。结果表明,果实膨大期延后栽培葡萄耗水模系数占到50%以上,该阶段亏水减产幅度达32.53%;着色成熟期亏水可提高葡萄总糖含量、减小可滴定酸含量,葡萄营养品质总体最优;而果实膨大期亏水则导致葡萄果粒质量减小、酸涩度加重、花青苷含量降低。表明设施延后栽培葡萄产量与品质对各生育期亏水的敏感性不同,深入研究其规律对实现葡萄节水调质具有重要意义。 相似文献
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不同沟灌方式下玉米叶片气孔阻力差异 总被引：2，自引：1，他引：1
气孔调节在作物适应不同水分环境中起着重要作用,为了阐明作物在不同沟灌措施下的气孔活动规律,在大田分区试验中研究了交替非充分供水与常规沟灌下玉米叶片气孔阻力差异及气孔对水汽传导的贡献。结果表明,在叶片尺度上,玉米叶片气孔阻力自叶基至叶尖处梯度递减;在群体上,叶片气孔阻力自冠层上层向下层呈垂直递增趋势;群体上层叶片气孔阻力相对较小。玉米叶片正面气孔对CO2和水汽的传导贡献大于反面;除玉米苗期外,气孔对CO2和水汽传导贡献的80%以上来自于冠层上、中部叶片。在玉米营养生长阶段,不同叶序的叶片气孔阻力随叶龄的增大而增大,交替非充分供水加大了不同叶龄叶片之间的气孔阻力差异。在玉米生殖生长阶段,较为成熟的玉米叶片气孔阻力受叶龄的影响不明显。与常规沟灌比较,交替非充分供水增大了叶片反面气孔收缩程度,对水分亏缺反应更为敏感,冠层由顶叶至底叶的叶片气孔阻力呈垂直梯度递增,引起气孔导度快速衰减,从而提高了群体上层气孔对水汽的传导贡献。因此,玉米气孔阻力大小受到沟灌方式和土壤水分状况的调控,还与叶龄、叶面积指数等环境因素及气孔自身特性有关,其研究对控制灌溉及土壤—植物—大气连续体(Soil—plant—atmosphere continuum,SPAC)水汽循环研究具有理论意义。 相似文献
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施肥对冬小麦的水分调亏灌溉效应的影响 总被引：5，自引：4，他引：1
为了研究冬小麦在不同施肥条件下的调亏灌溉效应,通过小区试验设置了不施肥(F0)、单施复合肥(F1)和复合肥+有机肥配施(F2)三种施肥处理,并在返青-拔节期对冬小麦进行了适当的水分亏缺处理。结果表明,与F0和F1处理相比,F2处理的小麦,在水分亏缺期间光合速率没有受到显著影响,但复水后光合速率表现超补偿效应。到花期时,F2处理的调亏灌溉下小麦的叶面积、株高、每茎干质量和成穗数与未调亏灌溉时没有显著差别。抽穗后,在充分供水条件下,返青-拔节期水分亏缺对F2处理小麦的产量没有显著影响,但对F0和F1处理小麦的产量有显著负效应;在自然干旱条件下,水分亏缺对F2处理小麦的产量有显著的正效应。F2处理下,小麦的稳产性显著高于F0和F1处理。可见,在3种施肥处理条件下,复合肥与有机肥配施处理时冬小麦的调亏灌溉效应最好。 相似文献
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再生水灌溉对果菜类蔬菜产量及品质的影响 总被引：7，自引：0，他引：7
为推动再生水灌溉作物的适宜性分类,该文研究了再生水灌溉对果菜类蔬菜产量与品质的影响。结果表明,再生水处理与对照处理相比可显著增加果菜类蔬菜产量,其中,西红柿、黄瓜平均增产15.1%、23.6%。茄子、豆角增产60.7%、7.4%。再生水灌溉对果实含水率、粗蛋白、氨基酸含量、可溶性总糖、维生素C、粗灰分、硝酸盐、亚硝酸盐等品质或营养指标无显著影响,再生水灌溉处理硝酸盐、亚硝酸盐含量低于标准限值。研究为再生水适宜灌溉的作物筛选提供了技术依据。 相似文献
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华北典型区域农田耗水与节水灌溉研究 总被引：7，自引：3，他引：4
张喜英 《中国生态农业学报》2018,26(10):1454-1464
本文总结了中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心围绕华北典型地区冬小麦-夏玉米一年两熟开展的节水灌溉研究。在位于华北中北部的中国科学院栾城农业生态系统试验站的定点试验结果显示,从1980年到2017年,在充分灌溉条件下冬小麦产量增加55.7%、夏玉米产量增加59.7%。冬小麦生育期耗水(ET)从400 mm增加到465 mm;玉米耗水年平均稳定在375 mm左右;年耗水量从777.0 mm增加到834.4 mm;满足冬小麦、夏玉米生育期耗水条件下,年灌溉需水量平均300 mm,必须减少灌溉用水和田间耗水,才能解决区域地下水超采问题。研究发现在限水灌溉条件下,冬小麦拔节期1次灌溉可显著促进作物营养生长和根系生长,利于后期土壤水分高效利用,在维持作物稳产基础上,比充分灌溉年节水165.2 mm。研究发现进一步利用小定额灌溉技术,通过增加灌水频率、缩减次灌水量,可增加有限水对作物的有效性,实现作物根系、土壤水分和养分在空间上的耦合,进一步提升有限灌溉对作物的增产作用。只考虑维持播种时良好土壤水分条件、生育期不进行灌溉的最小灌溉模式,与充分灌溉模式相比,产量减少28%,但可节约灌溉水69%,田间耗水减少43%,水分利用效率提高13%,年耗水量维持在560 mm左右。相对于减熟制节约灌溉水措施,冬小麦-夏玉米一年两季最小灌溉模式总产量高于两年3作5.5%~12.0%,年耗水量低于两年3作10%~13%,可显著消减减熟制带来的休闲期土壤蒸发损失。因此,实施冬小麦、夏玉米生育期节水灌溉,如最小灌溉、关键期灌溉,可大幅度降低灌水量和作物生育期耗水量,同时又能维持一定的生产能力,是华北实施地下水限采措施下应优先考虑的技术选择。 相似文献
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基于区间多阶段随机规划模型的灌区多水源优化配置 总被引：5，自引：5，他引：0
灌区多水源灌溉系统中存在许多不确定性因素,随着系统环境的变化及不确定性因素的影响,导致其配水过程具有动态特征。针对灌区多水源灌溉系统的配水特点,该文建立基于区间多阶段随机规划的灌区多水源优化配置模型。同时,考虑灌溉水对作物产量的影响,引入水分敏感指数权重系数,并以黑龙江省和平灌区水稻不同生育阶段灌溉水资源优化配置进行实例研究。结果表明,在不同来水情境下,管理者可根据各个生育阶段水分敏感指数权重系数,判断作物不同生育阶段的需水敏感程度,当来水情境的来水量多时,会产生余水量,可调配给下一生育阶段;当来水情境的来水量少时,管理者可在减少灌溉水量与增加外调水之间进行权衡,并根据需水关键期与需水非关键期做出决策,使水资源在作物生育阶段间及作物生育阶段内进行分配,实现灌区多水源灌溉系统的动态配水。该模型的应用在确保作物产量的同时,使灌溉水资源在作物各个生育阶段进行合理配置,有效地避免了水资源浪费,对提高灌溉水利用效率、保证水资源的可持续利用具有重要意义。 相似文献
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节水灌溉管理与决策支持系统 总被引：4，自引：3，他引：1
基于灌区灌溉用水过程的复杂性和实时性,研制了节水灌溉管理与决策支持系统软件。系统根据采集到的气象、土壤水分、作物、水资源状况等信息,运用作物系数法进行作物需水量的计算,根据土壤墒情决策模型,作出灌溉预报,确定精确的灌溉时间和最佳灌溉水量,利用决策结果对灌溉设备进行自动控制与监测,从而达到高效、节水的目的。该系统不仅具有数据录入、编辑、查询、统计、输出等信息处理功能,而且能够根据采集到的信息为灌区管理和用水户提供灌溉优选和水资源优化分配的决策支持,制定精细灌溉的作业方案。该系统立足田间,面向农户,可以为用户提供节水灌溉模式咨询、具体方案优选、指导灌区优化灌溉等功能,具有较强的推广应用价值。 相似文献