摘 要- 非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以

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1、摘要:非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以　　摘要:非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以有效地提高作物产量及水分利用率。以农田水量平衡模拟模型、作物水分生产函数和水分敏感指数累积函数为基础,建立了以灌溉日期为决策变量的非充分灌溉制度模拟优化模型,利用单纯形搜索法来确定最优灌溉制度(以作物产量最高为目标)。针对北京1999年冬小麦返青后的实际情况,利用以上方法对冬小麦灌溉制度进行了模拟与分析。结果表明,随着灌溉定额的增加,最优灌溉制度下的田间腾发量和冬小麦产量也相应增加,但其增加幅度却逐渐减小。在灌溉水量不足的条件下,应首先保证抽穗初期的灌溉,然后考虑在拔节期进行

2、灌溉,可以达到较好的增产效果。中国网为您提供硕士。　　关键词:非充分灌溉;优化灌溉制度;土壤水量平衡;作物水分生产函数;农田腾发量在干旱、半干旱地区,农田灌溉对作物生长具有重要作用。但由于水资源量不足,可用于农田灌溉的水量也是有限的。在有限的灌溉水量下,如何通过水量在地区间、时间上的合理分配,以达到增加产量、提高灌溉水利用效率的目的,是非充分灌溉理论研究的重要内容。　　优化灌溉制度主要研究一定的水量如何在作物的生育期进行合理分配,以实现作物产量最大或效益最高的目标。目前用于确定作物优化灌溉制度的方法很多,如动态规划方法、非线性规划方法、线性规划方法等[1],其中

3、应用较多的是动态规划方法。这些方法往往是以阶段(生育阶段、月、旬或周)是否灌水、灌水定额为决策变量,能够解决不同阶段间的水量分配问题,但不能确定阶段内的具体灌水日期,阶段较长时所得到的结果不一定能达到最优效果。土壤水量平衡模型[2]和土壤水动力学模型[3]也已应用于灌溉制度的模拟和评价。（转载自.ＮＳＥＡＣ.中国评价网）　　本文以农田水量平衡模拟模型、作物水分生产函数和水分敏感指数累积函数为基础,建立了以灌溉日期为决策变量的非充分灌溉制度模拟优化模型,根据模拟优化结果可以直接得到最优灌水日期更便于指导农田灌溉实践。　　非充分灌溉条件下作物灌溉制度的模拟优化模型非

4、充分灌溉条件下作物灌溉制度的模拟优化模型包括农田水量平衡模拟与作物产量计算模型、作物灌溉制度优化模型两部分。首先通过农田水量平衡模拟得到一定灌溉制度下的田间腾发量的动态过程,利用作物水分生产函数与水分敏感指数累积函数估算作物相对产量;根据作物、灌水方法等情况确定灌水定额,根据可利用灌溉水量确定灌溉次数,然后利用一定的非线性优化方法(文中采用单纯形搜索法)确定最佳的灌水日期,使作物相对产量最大。　　农田水量平衡模拟模型水量平衡模型是一种概念性模型,根据一定时段内土壤水分的输入和输出来确定土壤水分的变化。田间水量平衡要素主要包括降雨(P)、灌溉(I)、腾发(ET)、

5、根系层底部水分交换量(Q,以渗漏为正)、地面径流(R)等,如图1所示。农田水量平衡的基本方程为Δ式中:为不受水分胁迫时的农田最大腾发量。　　根系层底部水分交换量Q可采用不同的方法进行估计,如简化法(近似认为Q=0)、零通量面法、经验方法等。在水量平衡模拟中采用经验方法比较合适,本文采用文[5]的公式计算。　　式中:a、d为经验参数;)的函数,即式中:T、m分别为k维灌溉日期向量、灌水定额向量。　　灌水定额mi与作物、土质、灌水方法等有关系可以根据实际情况确定;灌水次数k取决于可利用的灌溉水量(灌溉定额)。因此在一定的灌溉水量下,一种作物的优化灌溉制度

6、主要是确定合理的灌水日期,使得作物相对产量达到最大。因此可以建立以灌水日期为决策变量的灌溉制度优化模型,即…+mk≤由于灌溉定额与作物产量间的关系很难用一个简单的函数关系来表示,只能通过农田水量平衡模拟和作物水分生产函数模型估算出一定灌溉制度下的作物相对产量。以上模型的优化可以利用非线性规划的搜索方法来进行,由于灌水定额可以根据实际情况确定,因此只对灌水日期进行优化,共有k个变量。本文中采用单纯形搜索法进行优化求解,该方法是由Nelder和Mead提出的一种求解非线性规划的直接搜索法,具体方法见文[7]。　　在灌溉制度模拟与优化中,考虑到当地地面灌溉的实际

7、情况,灌水定额统一为600m3/ha(即因此优化变量为不同灌水次数时的灌水日期。　　结果与分析灌水1次时的模拟优化结果当灌溉水量(600m3/ha)仅能满足一次灌水需要时,可以直接模拟出不同灌水日期下的作物腾发量过程与冬小麦相对产量。模拟时初始土壤贮水量考虑了209mm、237mm、265mm等3种情况分别对应于田间实测值的平均值-标准差、平均值、平均值+标准差。模拟得到的冬小麦相对产量y随灌水日期t(返青期初1999-3-15对应于t=1,下同的变化如图2所示。对于不同的初始贮水量,灌水次时最佳灌水日期均在返青后第54天(5月7日前后(抽穗期),冬小麦最大相对

8、产量分别达到、0.839