摘 要: 非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以(3)
2013-09-01 01:01
导读：在灌溉制度模拟与优化中,考虑到当地地面灌溉的实际情况,灌水定额统一为600 m 3 /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
在灌溉制度模拟与优化中,考虑到当地地面灌溉的实际情况,灌水定额统一为600 m 3 /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(600 m 3 /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209 m m 、237 m m 、265 m m 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),冬小麦最大相对产量分别达到、0.839、0.874。如果灌水提前, 则相对产量会有所减小; 如果灌水推后,则相对产量减小的速度明显快于灌水提前。其主要原因是灌水推迟后,抽穗期受水分胁迫较严重而造成减产,同时灌溉水可能得不到充分利用。在收获前灌水其效果最差,作物产量基本与不灌水相同,其相对产量只能达到最佳灌水日期的85% 左右。因此根据具体情况确定合理的灌水日期,能在一定的灌溉定额下显着提高作物产量。在平水年且返青时墒情较好时,如果只能灌次水,灌水日期最好选在5 月上旬或适当提前。
为了检验单纯形搜索法的搜索效果,设定不同的初值T0 进行寻优,可以发现T0 > 16 时,最优灌水日期绝大多数为最优值54, 个别情况下搜索结果与的差别在一周之内,其相对产量差别在0.3% 以内。因此在灌水1 次的情况下,算法搜索性能较好。
灌水2 次时的模拟优化结果灌水2 次时,需要确定相应的灌水日期t1 、t2 。
初始土壤贮水量W0 取237 m m , 随机取10 组初值进行搜索,优化结果基本一致,最佳灌水日期为返青后的第46 天、第55 天,分别位于拔节期末和抽穗期,冬小麦相对产量可达到0.933。
（科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑） 灌水3 次时的模拟优化结果灌水3 次时,W0 取237 m m , 随机取10 组初值进行搜索,根据搜索结果,最佳灌水日期为返青后的第33 天、第48 天、第59 天,分别位于拔节初期、抽穗初期及抽穗中期。此时冬小麦相对产量可达到接近于最大产量,生长过程中受到的水分胁迫比较小。
灌水对冬小麦水分消耗及产量的影响表1 给出了W0 = 237 m m 时不同灌溉定额下的最优灌水日期t、相应的腾发量E T 、相对产量y 以及以不灌水为基准的腾发量增量dE T 、相对产量增量dy。
根据不同灌溉定额下灌溉制度的模拟优化结果,有限的灌溉水量应优先考虑在抽穗期初进行灌溉,该阶段冬小麦水分敏感指数较大,需水强度也比较大。如果有更多的灌溉水量,可以考虑在拔节期进行灌溉。
腾发量随着灌水量的增加而增加,但其增加幅度随着灌水量的增加而减小。灌溉定额从增加到1 800 m 3 /h a 时,腾发量增量占灌溉水量的比例从67% 减小至55% , 灌溉水量的其余部分则增加了土壤的含水量。
冬小麦相对产量也随着灌水量的增加而增加但随灌水量的增加,灌水的边际效益逐渐减小。灌溉定额达到1 800 m 3 /ha(灌溉、降水总量为时,已基本能满足冬小麦的需水要求,相对产量可达到0.987。
结 语以灌水日期为决策变量的作物灌溉制度模拟优化模型的特点农田水量平衡以日为时段进行模拟,结果可以更细致地描述农田土壤水分的动态变化及蒸散发过程。
作物水分敏感指数采用累积函数的形式,可以反映不同时段内水分亏缺对作物产量的影响。
模型优化结果为灌水日期,便于指导农田灌溉实践。
模型既可用于作物全生育期,也可用于其中一部分生育期。
北京地区冬小麦返青后的灌溉制度模拟优化结果针对1999 年冬小麦返青后的有关条件(初始墒情较好、降水接近多年平均水平)对灌溉制度进行了模拟、优化,得出以下结论有限的灌溉水量应优先考虑在抽穗期初进行灌溉,然后考虑在拔节期进行灌溉。
