【正文】 數(shù)。中等灌水處理(105mm)的6小區(qū)和低灌水處理的23小區(qū)的騰發(fā)量則介于113之間。根據(jù)土壤特性及實(shí)測的土壤水分動態(tài)變化過程，可以確定以上公式中的參數(shù)，即可對冬小麥農(nóng)田水分消耗與轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行分析。通常情況下，被當(dāng)作一個(gè)常數(shù)處理(記作)。表32 不同春冬小麥品種產(chǎn)量試驗(yàn)結(jié)果Table 32 spring and winter wheat varieties yield results品種（系）名稱比對照增產(chǎn)（%）比對照WUE提高（%）臨豐536長6878晉麥47西農(nóng)2911石家莊8號節(jié)優(yōu)218冬小麥水肥耦合技術(shù)的小區(qū)試驗(yàn)工作，設(shè)置了不同的水、肥組合處理，在30個(gè)小區(qū)（20m2）的小區(qū)上進(jìn)行試驗(yàn)。4)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)向綜合方向發(fā)展。項(xiàng)目區(qū)所在的瀟河灌區(qū)是一個(gè)井渠結(jié)合灌區(qū)，地表水依賴于瀟河上游河道徑流，由于該灌區(qū)渠首為無調(diào)蓄低壩引水，而全年降水又幾乎集中在年度的7—8月份，因而地表來水利用率極低。新發(fā)展該類工程面積應(yīng)按照三優(yōu)先的原則積極穩(wěn)步發(fā)展，即：優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)、技術(shù)水平高、適度經(jīng)營、統(tǒng)一種植、統(tǒng)一管理的城市郊區(qū)推廣使用；優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、果樹等作物在田間或大棚中應(yīng)用；優(yōu)先在有天然水頭落差或?qū)嵤┑孛婀喔扔欣щy的地區(qū)采用。2)充分利用天然降水采用平整土地、深翻松土、秸稈還田、增施有機(jī)肥、耙耱保墑、填筑畦埂等農(nóng)業(yè)耕作措施，盡量增大土壤的降雨入滲能力和保水能力。井渠結(jié)合灌溉，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的多年調(diào)節(jié)。根據(jù)水資源可持續(xù)利用的這一基本內(nèi)涵，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)在水資源利用中存在的問題，提出項(xiàng)目區(qū)水資源可持續(xù)利用方略：1)節(jié)水灌溉是水資源持續(xù)利用的基礎(chǔ)。兩項(xiàng)合計(jì)畝均灌水量為350m3/畝，從用水總量上看，項(xiàng)目區(qū)目前的地面水和地下水用水比例為1:1左右。除現(xiàn)有的管灌管網(wǎng)外，井灌明渠的防滲率可達(dá)50%左右。瀟河灌區(qū)以瀟河為界分為南北兩個(gè)灌區(qū)。土壤耕作層深度一般為20～25cm，質(zhì)地粘壤到中壤。其東部邊界與洪積傾斜平原相連。大型、中型、。滴灌技術(shù)隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而不斷進(jìn)步。水和土地是糧食生產(chǎn)的戰(zhàn)略資源，在我國尤其如此，農(nóng)作物生產(chǎn)中灌溉面積上的生產(chǎn)占有舉足輕重的作用，近80%的糧食產(chǎn)于灌溉農(nóng)田。但如今隨著世界人口和經(jīng)濟(jì)的增長，人類對自然資源過度開發(fā)，導(dǎo)致水資源不斷遭到破壞，再加上基礎(chǔ)設(shè)施投入嚴(yán)重不足等因素的影響，水資源的供應(yīng)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類生產(chǎn)和生活的需要，這嚴(yán)重制約了社會和經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展，如今水資源短缺問題已經(jīng)受到世人的密切關(guān)注，成為21世紀(jì)亟待解決的全球性問題。太原理工大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文多水源灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)研究摘 要目前水資源利用中存在的主要問題是：一是重視水利工程建設(shè)，輕視農(nóng)業(yè)水資源管理。水資源是一種戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，更是一個(gè)國家綜合國力的重要組成部分，在國家經(jīng)濟(jì)和民生中起著舉足輕重的作用。因此，在未來的半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，～2億t,才能基本滿足人口增長和生活水平提高的糧食需求。在美國干旱的西部17個(gè)州噴灌得到了廣泛使用，1996年美國噴灌面積達(dá)到了1082萬hm2，占全美國灌溉面積的44%，其中圓形和平移式大型自走噴灌機(jī)的噴灌面積占全國噴灌面積的64%；羅馬尼亞的噴灌面積占全國耕地面積的80%以上，絕大部分是移動管道式噴灌。，大型灌區(qū)灌溉用水量占總灌溉用水量的比例最高，%，中型、小型、%、%％。第二章 項(xiàng)目區(qū)基本情況 地形地貌該項(xiàng)目區(qū)位于太行山脈西麓，屬洪積傾斜平原地貌和沖積平原地貌，由瀟河洪沖積物堆積而成。主要分布有草甸土和褐土兩種主要類型的土壤。南、北沖沙閘各5孔，,總設(shè)計(jì)泄洪量500m3/s。但其布置服從洪灌渠系等框架。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目區(qū)年地下水灌溉用量在1000萬m3左右，畝均160～170m3/畝，灌水次數(shù)2～3次。因此，水資源持續(xù)利用是區(qū)別于傳統(tǒng)資源利用的一種改革和新模式，是可持續(xù)的水資源開發(fā)、利用、保護(hù)和管理綜合一體化的總稱。在瀟河灌區(qū)早年興建的井片，凡是忽略河水灌溉或興井廢渠的地方，都已經(jīng)形成了區(qū)域性的地下水位下降。如年度內(nèi)可在河水枯季利用井水灌溉騰空地下庫容，在汛期則引洪灌溉，補(bǔ)充地下水；在年際間的枯水年份可超采地下水，在豐水年份則需補(bǔ)足超采部分，實(shí)現(xiàn)多年均衡調(diào)節(jié)。6)噴微灌在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有條件地穩(wěn)步發(fā)展首先應(yīng)鞏固現(xiàn)有的噴、微灌工程設(shè)施，使之盡快充分發(fā)揮節(jié)水高效的作用。為了進(jìn)一步提高糧食產(chǎn)量、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，在以下幾個(gè)方面必須給予足夠的重視：1)解決好水資源不足的問題。同時(shí)，要加強(qiáng)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，包括蓄水保墑的耕作技術(shù)、適雨種植的作物合理布局、提高作物抗旱能力的栽培技術(shù)、秸稈或地膜覆蓋的保墑技術(shù)、限額灌溉及節(jié)水抗旱作物品種選育等。以當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行品種京411為對照，抗旱節(jié)水新品種（系）的增產(chǎn)效果及水分利用效率（WUE）提高幅度如表32。當(dāng)時(shí)，即作物不受水分脅迫；當(dāng)時(shí)，作物受到一定程度的水分脅迫。以上建立的農(nóng)田水量平衡模型中，土壤水分脅迫系數(shù)可以利用式(35)或式(39)來確定，相應(yīng)的水量平衡模型分別稱為指數(shù)模型和FAO模型。返青后高灌水處理(225mm)的16小區(qū)，騰發(fā)量最高，(FAO模型)(指數(shù)模型)；無灌水的13小區(qū)，騰發(fā)量最低，(FAO模型)(指數(shù)模型)。1) 冬小麥水分生產(chǎn)函數(shù)的Jensen模型Jensen模型是水分生產(chǎn)函數(shù)研究中最常用的模型之一，其形式為： (311)式中為作物生育階段數(shù)；為生育階段編號；、ETmi分別為第階段的實(shí)際騰發(fā)量（mm）、潛在騰發(fā)量（mm）；為實(shí)際騰發(fā)量對應(yīng)的實(shí)際產(chǎn)量（kg/hm2）；為潛在騰發(fā)量對應(yīng)的作物潛在產(chǎn)量，即充分供水條件下的作物產(chǎn)量（kg/hm2）；為第生育階段的水分敏感指數(shù)，反映階段缺水對產(chǎn)量的影響程度。圖中表示輸入層至隱含層的權(quán)值，表示隱含層至輸出層的權(quán)重，和分別是隱含層和輸出層的閾值。HH1471013MH1619222528MM2581114MΦ1720232629LL1821242730ΦΦ3691215試驗(yàn)觀測項(xiàng)目主要包括：氣象、土壤水分（中子儀觀測深度0～，每20cm一層；取土烘干，0～，每20cm一層）、土壤養(yǎng)分、作物生長狀況、產(chǎn)量及考種等。通過灌溉水資源在區(qū)域、時(shí)間上的優(yōu)化配置，可以將有限的灌溉水資源發(fā)揮最大的效益，是一種投資少、見效快的管理節(jié)水措施，在農(nóng)業(yè)節(jié)水中也日益受到重視。2) 不同尺度下水資源轉(zhuǎn)化與消耗規(guī)律不同尺度下水資源的轉(zhuǎn)化過程具有不同的特點(diǎn)。實(shí)際上，不同階段的灌水對產(chǎn)量的影響可能是不一樣的，在進(jìn)一步的研究中需要考慮階段灌水量或階段騰發(fā)量對產(chǎn)量的影響，建立分階段水肥生產(chǎn)函數(shù)模型。但二者都反映了冬小麥中間生育階段（返青～灌漿）水分敏感性大，而前期和后期水分敏感性小的共同規(guī)律。BP網(wǎng)絡(luò)是一種前饋型網(wǎng)絡(luò)，由1個(gè)輸入層、若干隱含層和1個(gè)輸出層構(gòu)成，圖35為常用的三層BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。的最大值出現(xiàn)在4月30日左右，達(dá)到290mm。(2) 從1m深土壤水分動態(tài)模擬結(jié)果(圖32)來看，返青后有灌水的123小區(qū)，模擬的精度要高一些，而返青后沒有灌水的13小區(qū)則要差一些，后期的觀測值與模擬值相差較大。最后建立與之間的關(guān)系。與氣象因素有關(guān)，可根據(jù)FAO推薦的PenmanMonteith公式計(jì)算。在調(diào)研的基礎(chǔ)上選取了適合當(dāng)?shù)氐挠衩灼贩N6個(gè)（晉單35號、晉單42號、農(nóng)大10農(nóng)大313沈單10號、沈單16號），并進(jìn)行了相應(yīng)的灌溉試驗(yàn)。因此，進(jìn)一步提高田間管網(wǎng)密度、實(shí)行小畦灌溉，是實(shí)現(xiàn)井水集約灌溉的關(guān)鍵。同時(shí)，要建立各個(gè)灌區(qū)的宏觀可用水量分配指標(biāo)和不同作物、不同地區(qū)灌溉定額，以此作為控制用水、推行節(jié)水的科學(xué)依據(jù)。5)把改進(jìn)提高地面灌水技術(shù)作為節(jié)水農(nóng)業(yè)田間建設(shè)的主攻方向和噴灌、微灌等灌溉方式相比，傳統(tǒng)的地面灌溉在現(xiàn)在和將來一段時(shí)期內(nèi)仍將是我省水澆地灌溉的主要形式?？刹捎蒙钏筛⒔斩捀采w、免耕等土壤水調(diào)節(jié)與利用措施。2)實(shí)現(xiàn)井渠結(jié)合、地表水地下水聯(lián)合利用的灌溉方式。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)營業(yè)收入、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)總收入、農(nóng)民人均純收入、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力等主要指標(biāo)均排名全省十強(qiáng)之中，被省委、省政府命名為全省首達(dá)小康市。另外，管灌面積上的畦長仍與洪灌條件下的畦長一致，一般長度在150～220m之間。日提水估計(jì)可達(dá)20萬m3。樞紐之上流域面積3090km2。作物生長季節(jié)太陽輻射的日照相當(dāng)充足，且與高溫多雨相結(jié)合，為農(nóng)作物進(jìn)行光合作用提供大量能源，光能利用潛力很大。本文的技術(shù)路線如下：1. 調(diào)查、篩選國內(nèi)外與本課題技術(shù)集成有關(guān)的先進(jìn)成熟技術(shù)，以農(nóng)業(yè)高效用水和水環(huán)境改善為最終目標(biāo)，擬定技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理、實(shí)用、簡單而又具有超前性的技術(shù)集成方案、試驗(yàn)方案等；以既定的技術(shù)指標(biāo)為目標(biāo)，按試驗(yàn)方案對重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行小區(qū)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)達(dá)標(biāo)或優(yōu)化，為總體技術(shù)集成提供具體的技術(shù)支持；按照所擬定的技術(shù)集成方案，組合裝配，進(jìn)行技術(shù)集成試驗(yàn)和效果觀測，實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成。截止2008年底，全年凈增灌溉面積1061萬畝；，占耕地總面積的48%，全年凈增農(nóng)田有效灌溉面積1035畝。經(jīng)過不斷發(fā)展和研究，逐步發(fā)展到噴灌、微噴灌、滴灌、滲灌、涌泉灌等節(jié)水高新技術(shù)。長期以來，由于技術(shù)和管理水平落后、灌溉設(shè)施老化失修等原因，目前我國灌溉水的利用率僅為45%左右,與發(fā)達(dá)國家80%的利用率相差甚遠(yuǎn)，農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力很大。隨著世界人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源將嚴(yán)重不足。針對目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)水資源利用中存在的主要問題，本課題選取了典型的井渠結(jié)合灌溉灌區(qū)，就晉中市井渠結(jié)合灌區(qū)普遍存在的水資源利用不合理、水環(huán)境惡化、節(jié)水措施單一、節(jié)水效果得不到充分發(fā)揮、灌溉效益不高等一系列問題進(jìn)行技術(shù)研究和探索，將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和水資源的可持續(xù)利用發(fā)揮重要作用，同時(shí)對類似地區(qū)也有重要的指導(dǎo)意義。預(yù)計(jì)到2030年，我國畝均水資源1900m3，相當(dāng)于世界畝均占有量的4/5。一些先進(jìn)的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和現(xiàn)代化的管理措施得不到大面積推廣，大部分灌區(qū)灌溉水利用率低、灌水定額偏大，造成水資源的大量浪費(fèi)；二是對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境重視不夠。世界上節(jié)水灌溉比較發(fā)達(dá)的國家，都是根據(jù)各自的國情，綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境和技術(shù)因素，采取適合本國特點(diǎn)的農(nóng)業(yè)高效灌溉措施 [3436]。因此，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，提高灌溉水的利用效率是緩解我國水資源緊缺狀況、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最有效、最根本的途徑。由于長期引洪淤灌的結(jié)果，區(qū)內(nèi)微地形起伏較大，多數(shù)地帶形成了洪灌渠道地形高、向南兩側(cè)微傾斜的微地形。3）水資源該項(xiàng)目區(qū)所處瀟河灌區(qū)，流域共有大小河流12條，分別是瀟河、涂河、龍門河、圪塔河、牛耕河、麻海河、澗河、黑河、白龍河、泉子河、河口河、涑水河，據(jù)榆次市水資源管理委員會的資料，該井灌區(qū)所在地榆次區(qū)水資源總量為13118萬m3，其中地表水資源總量為5400萬m3，地下水資源總量為9416萬m3，重復(fù)量為1698萬m3。%；斗渠75條， ，農(nóng)渠446條。地面排水系統(tǒng)基本健全，但標(biāo)準(zhǔn)較低，特別是20世紀(jì)70年代以后，由于井灌井排使區(qū)域地下水位下降。農(nóng)業(yè)灌溉基本靠地下水源，近年來發(fā)展了為數(shù)不少的噴灌、管灌等節(jié)水農(nóng)業(yè)面積，地表水主要引用瀟河來水。干旱缺水限制了灌溉，也限制了農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，必須在汛期加大引洪灌溉力度，通過多種方式逐年定量進(jìn)行回補(bǔ)地下水。今后要更加重視配套采用農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)，注重各種高新技術(shù)的組合集成，使之成套化和系統(tǒng)化，達(dá)到事半功倍的效果。在灌溉管理節(jié)水方面，應(yīng)從理念上明確，我省灌溉水源嚴(yán)重不足，農(nóng)田灌溉只能實(shí)行非充分灌溉或調(diào)虧灌溉，要加強(qiáng)土壤墑情監(jiān)測和預(yù)報(bào)，要在灌溉試驗(yàn)和多年灌溉實(shí)踐的基礎(chǔ)上，制定非充分灌溉條件下的優(yōu)化灌溉制度，將有限的灌溉水資源用于農(nóng)作物對缺水最敏感的生育期，提高灌區(qū)的水分生產(chǎn)率。但節(jié)水效果仍不顯著，水資源不足的問題依然存在。如管灌和田間改進(jìn)地面灌水技術(shù)結(jié)合，渠灌、管灌與噴灌的結(jié)合，各種節(jié)水灌溉技術(shù)和農(nóng)藝技術(shù)如耕作技術(shù)、覆蓋技術(shù)等結(jié)合，形成節(jié)水的綜合體系和集成技術(shù)。1) 農(nóng)田水量平衡模型水量平衡模型是一種概念性模型，根據(jù)一定時(shí)段內(nèi)土壤水分的輸入和輸出來確定土壤水分的變化。FAO56認(rèn)為的計(jì)算應(yīng)同時(shí)考慮土壤供水能力的大小和作物潛在騰發(fā)量的大小，并據(jù)此提供了一套具有更為明確的物理意義的計(jì)算公式(以下簡稱FAO法)。N）冬小麥試驗(yàn)資料對以上參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，得到的參數(shù)見表34。將表35的結(jié)果與氣候相似地區(qū)的冬小麥需水量資料相比較，其結(jié)果還是比較合理的。線附近，表明結(jié)果較為合理，可用于產(chǎn)量預(yù)測。利用以上BP網(wǎng)絡(luò)對不同受旱情況下的小麥產(chǎn)量進(jìn)行模擬，其結(jié)果見圖38。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最小二乘回歸，得到回歸方程為： (316)根據(jù)上式計(jì)算的產(chǎn)量與實(shí)測產(chǎn)量的對比見圖311。如果灌區(qū)內(nèi)自然、作物等條件比較接近，也可以不劃分子區(qū)，建立2層分解協(xié)調(diào)模型即可。在灌區(qū)水量優(yōu)化分配中，一定灌溉水量下的作物非充分灌溉制度優(yōu)化是一個(gè)基礎(chǔ)工作，可以為作物間、子區(qū)間水量的合理分配提供依據(jù)。圖310 底肥和追肥對冬小麥產(chǎn)量的影響Figure 310 base fertilizer and top dressing on winter wheat yield (a) 多元回歸模型 (b) BP網(wǎng)絡(luò)模型圖311 模型計(jì)算產(chǎn)量與實(shí)測產(chǎn)量的比較Figure 311 Model calculation of production and the measured yield3) 冬小麥產(chǎn)量－灌水量－施肥量關(guān)系的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在BP網(wǎng)絡(luò)描述冬小麥產(chǎn)量與灌水量、施肥量間的關(guān)系時(shí)，輸入層單元數(shù)為3，分別表示返青后灌水量、底肥、追肥量；輸出層只有一個(gè)單元，代表產(chǎn)量。返青～拔節(jié)、拔節(jié)～抽穗、抽穗～灌漿階段在水分適度虧缺時(shí)對產(chǎn)量影響較?。划?dāng)水分虧缺達(dá)到一定程度（，）時(shí)，此3階段的受旱將對產(chǎn)量造成