石羊河流域主要农作物水分生产函数及优化灌溉制度的初步研究

当前,在水资源日益短缺,农业灌溉用水不能增加,而粮食需增收的背景下,如何将有限的灌溉用水在作物不同生育期优化配置,以及对作物进行精量灌溉控制,使灌溉效益最高,越来越成为农田灌溉领域的研究热点。本研究以甘肃省河西走廊石羊河流域为例,对其主要农作物的水分生产函数及灌溉制度优化模型作了初步研究,取得了以下成果:　 1)　根据收集的有关试验资料,绘制了春小麦、春小麦-玉米带田、籽瓜、白兰瓜、棉花和亚麻等几种主要农作物产量与耗水量的关系曲线,结果表明,产量与耗水量之间一般存在着线性与非线性的关系。产量随着耗水量的增加而增加,当达到一定数值将不再增加,反而有下降的趋势。 2)　依据石羊河流域凉州和古浪春小麦和亚麻非充分灌溉试验资料,利用现有的Jensen 、Blank、Stewart 和Minhas 水分生产函数模型求解作物的缺水敏感指数。结果表明:1985-1986 年凉州春小麦Jensen 模型、Blank 模型和Stewart 模型的敏感指数变化规律接近一致,在前期较小,中期增大,最后再减小。1987-1989 年古浪春小麦水分生产函数以Jensen 模型和Stewart 模型拟合较好,其敏感指数变化规律比较一致,敏感指标值前期较小,中期增大,后期又减小。1983-1985 年凉州亚麻水分生产函数以Jensen 模型、Blank 模型和Minhas 模型敏感指标值变化规律比较一致:先减小,后增大,最后再减小。1987-1989 古浪亚麻敏感指数出现负值较多,模型拟合较差。 3)　建立单作物种植条件下灌溉定额与灌溉面积的确定的非线性规划模型,将有限的水量按照充分供水,95%、75%和50%供水来分配水资源,以经济效益最大为目标函数,得出三组灌区灌溉面积和效益结果,其中以效益最大为最优解。从计算出的三种相应的灌溉面积和灌溉定额来看,春小麦和棉花三种频率下都是以第一种计算结果为最优,其次是第三种,第二种。古浪三种频率下以第一种计算结果为最优,其次是第二种,第三种。相同供水条件下三个频率的灌溉定额相差不大,灌溉面积按50%、75%和95%降雨频率逐渐减少,在四种供水条件下,同一个降雨频率下灌溉定额不变,灌溉面积按100%、95%、75%和50%供水条件逐渐降低。　 4)　建立石羊河流域主要农作物生育期有限灌溉水量优化分配模型,即动态规划模型,将有限的水量在作物生育期内进行分配,以达到最优的产量,并绘制作物可