《节水灌溉》课件 第三章 作物水分生产函数.ppt

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1、第三章作物水分生产函数一、作物生产函数CropProductionFunctions1、定义：从投入与产出的微观经济学的观点出发，描述物作产量(干物质或籽粒产量)与其主要影响因素(或投入资源)之间的数学关系称为生产函数。生产函数一般表达为：Y=f(X)X=(X1,X2,……Xn)式中：Y为产量X为投入量投入：自然资源（土地、光、热、水、空气）物质资源（肥、种子、机械、原材料）劳动量（体力、脑力）农作物生产系统产出（农产品）2、作物生活的基本要求作物生活有五大基本要求：光、热、水分、养分和空气。可控因素（水、肥、种子）不可控因素（光、热、空气）。二、作物水分生产函数（CWPF)CropW

2、aterProductionFunctions1、定义：作物产量与水分因子之间的数学关系称水分生产函数。自变量：灌水量(W)实际腾发量(ETa)土壤含水率(θ)因变量：（产量）的指标有三个：单位面积产量(Y)平均产量(K=Y/W)边际产量(y)边际产量----指水量变动时引起的产量变动率。①因变量的确定因变量只有一个，即产量。按经济目标不同，产量可以是果实、根茎或整个地上部分。产量可以表示成绝对值，亦可取相对值如实际产量与最高产量的比值。②自变量的确定为了方便，现有的作物水分生产函数模型多以腾发量或其相对值作为自变量。2、作物水分生产函数的特征①从作物单位面积产量看：1区为非充分灌溉，2

3、区为充分灌溉，C点为最高产量点。1区2区②水分生产函数特征可分三个阶段：第一阶段af报酬递增阶段，但没发挥生产潜力。第二阶段fc报酬递减阶段第三阶段Ｃ点以后，边际产量为负，为不合理的生产行为。最合理的灌溉定义范围应是：第二阶段，即非充分灌溉制度设计的依据。第二节作物水分生产函数的数学模型1、全生育期水分生产函数的数学模型(二次抛物线形式)全生育期灌水量的数学模型（２）全生育期腾发量的数学模型2、生育阶段水分的数学模型乘法模型由各生育阶段(i)的相对腾发量或相对缺水量作自变量，用各阶段连乘的数学式构成阶段效应对产量(相对产量)总的影响数学模型，称为乘法模型，最常应用的是Jensen模型(

4、由Jensen1968年提出)。式中：Ya——为实际产量，Ym——为供水充足条件下作物最大产量λi——作物生育期第i阶段作物缺水敏感指数(幂指数型)；i——阶段序号；ETa——作物实际耗水量ETm——供水充足条件下作物需水量。乘法模型在理论上的有效性，在于各阶段缺水时乘法函数假定成立，即认为每个阶段缺水不仅对本阶段产生影响，而且经过连乘式的数学关系反应多阶段缺水对产量的总影响，乘法模型的特点在于用乘函数式考虑了多阶段间效应(即相互影响)对总产量的反应具有灵敏度的特点，也可以认为，若某i阶段ETai→0，则至此阶段结束的总产量变化由乘积得Ya→0。适于干旱和半干旱、地下水埋深较大，无灌溉的

5、缺水地区。作物缺水敏感指数λi的变化规律作物缺水敏感指数随生育期的变化类似于作物的需水量：前期小，中期大，后期小环境因数对缺水敏感指数的影响某阶段的缺水敏感指数受：土壤含水量、气温、降雨量、空气湿度、叶水势等的影响。如：干旱年份的缺水敏感指数大于湿润年份的。一般认为，为了使作物获得最高产量，在作物的各生长阶段应保证充足的水分供应，一般情况下应λi>0。凡接近于零则表示此阶段缺水与否对作物产量不发生影响或影响很小；若λi<０，则表示此阶段应适度缺水。如玉米和棉花的蹲苗期、小麦的黄熟期、水稻的烤田期。Tuner提出了水分亏缺并不总是降低产量，早期适度水分亏缺在某些作物上有利于增产的观点。冬小

6、麦Jensen模型敏感参数（λi）(2)加法模型由各生育阶段(i)的相对腾发量或相对缺水量作自变量，用各自分别影响相加的数学式构成对产量(相对产量)总影响的数学模型，称加法模型，最常用的是Blank模型(1975年提出)。式中：Ya为实际产量，Ym为作物最大产量Ki为作物不同阶段缺水对产量的敏感系数适于半干旱半湿润地区的籽粒产量计算，也适于干旱牧草区生物产量的计算。第三节　非充分灌溉原理一、非充分灌溉的理论基础(theoryoflimitedirrigationorinadequateirrigation)非充分灌溉制度是相对充分灌溉而提出的，是对水资源不足或缺水年（季）所采取的一种限额

7、（或控制）灌溉。非充分灌溉不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。非充分灌溉的其他叫法有限灌溉制度优化灌溉制度调亏灌溉等目的都是为了提高水分利用效率，达到节水增产，提高经济效益的目的。非充分灌溉的关键，是对作物需水关键期进行灌溉，适当降低适宜土壤含水量的下限。有研究表明：在春小麦不同生育期进行有限供水60mm，实践表明在拔节期产量效应最好，其次为孕穗期和灌浆期；旱地品种的灌浆期和拔节期一样，为