河套灌區(qū)畦田節(jié)水改造關(guān)鍵技術(shù)和灌溉決策研究.pdf

1、全球95％的灌溉面積采用地面灌溉技術(shù)，內(nèi)蒙古河套灌區(qū)以傳統(tǒng)的地面灌溉為主，在灌區(qū)種植模式和種植結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整以及水資源供需矛盾日益突出的條件下，研究畦田節(jié)水改造關(guān)鍵技術(shù)和灌溉決策具有重要意義。本文針對上述問題引入了模擬地面灌溉的SIRMOD模型對畦田節(jié)水改造中的土壤入滲參數(shù)、田面參數(shù)和畦田規(guī)格等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究；采用具有評價和優(yōu)化功能的ISAREG模型研究不同種植模式下糧食作物和考慮灌水技術(shù)制約時經(jīng)濟(jì)作物的灌溉制度；利用具有決策支持系統(tǒng)功

2、能的SADREG模型對小麥畦田進(jìn)行灌溉決策研究。 本文的主要研究成果有：（1）分別采用SIRMOD、Maheshwari、Esfandiari、非線性回歸和線性回歸模型估算了小麥、玉米畦田的土壤入滲參數(shù)，研究結(jié)果表明：不管是對均一土質(zhì)還是分層土壤，SIRMOD模型和非線性回歸模型估算土壤入滲參數(shù)的精度較高，需要的觀測數(shù)據(jù)相對較少、計(jì)算工作量較??；入滲參數(shù)隨著灌水次數(shù)的增加逐漸減小，其中第1次灌水對入滲參數(shù)的影響最大，第2次灌水時

3、的入滲系數(shù)比第1次灌水時降低約5.0％～11.0％，入滲指數(shù)降低約5.0％～1 5.0％，第3次灌水時土壤的入滲性能逐漸趨于穩(wěn)定，并且灌水對粉土密實(shí)性的影響比粉壤土大。 （2）采用SIRMOD模型、SRFR模型和田間實(shí)測法分別對小麥、玉米不同規(guī)格畦田的灌水質(zhì)量評價結(jié)果表明：SIRMOD模型模擬畦田灌水質(zhì)量的效果較好；同規(guī)格的畦田在灌水量相同的條件下，改善灌水質(zhì)量可以提高作物產(chǎn)量和水分利用效率，而不同規(guī)格的畦田隨著畦寬的增大，在增

4、加較大灌水量的情況下，灌水質(zhì)量改善不明顯，而水分利用效率明顯降低，因此對較大規(guī)格畦田進(jìn)行縮塊改造十分必要；根據(jù)灌水質(zhì)量的對比結(jié)果，建議灌區(qū)采用畦田規(guī)格Ⅱ（畦長45m、畦寬7.5m，約為0.5畝），考慮到當(dāng)前的農(nóng)業(yè)耕作水平，應(yīng)減少使用面積1.0畝（畦長45m、畦寬15.0m）的畦田，限制使用面積1.5畝及以上的畦田。 （3）SIRMOD模型對影響灌水質(zhì)量各因素的模擬結(jié)果表明：田面平整精度對水流的推進(jìn)與消退過程具有顯著影響，較低的平

5、整精度值（較佳的田面狀況）可獲得較好的灌水效果，為此則需實(shí)施激光控制精細(xì)土地平整；田面糙率對水流的推進(jìn)與消退過程影響較大，較小的田面糙率其水流推進(jìn)和消退過程較理想，隨著田面糙率的增大，水流推進(jìn)和消退過程變?yōu)榘纪共黄降那€，灌水效率明顯下降；灌水量和單寬流量對灌水效果的影響也非常明顯，增大灌水量可以提高灌水均勻度，同時降低了灌水效率，增大單寬流量，可以明顯改善灌水質(zhì)量，但并不是單寬流量越大灌水質(zhì)量越高，不同條件對應(yīng)不同的適宜單寬流量；不同

6、灌水要素和田面參數(shù)條件下有不同的最佳田面坡度，選定適宜的田面坡度可以獲得較佳的灌水效果，模擬得出了常規(guī)和激光平地時不同畦田規(guī)格的最佳田面坡度，根據(jù)模擬結(jié)果建議畦長控制在45—60m，畦寬小于10m。 （4）對ISAREG模型所需的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，并對作物的實(shí)際灌溉制度進(jìn)行了評價，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了不同作物的多種灌溉制度方案，根據(jù)模擬結(jié)果得出了灌水日期不受黃河來水日期約束時和現(xiàn)狀供水狀況下的小麥畦灌優(yōu)化灌溉制度，考慮灌水技術(shù)制約

7、的番茄畦灌和溝灌以及辣椒溝灌和隔溝灌優(yōu)化灌溉制度，考慮種植模式的小麥間作葵花和小麥間作玉米的優(yōu)化灌溉制度。（5）根據(jù)SIRMOD和ISAREG模型各參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果，采用SADREG模型對小麥畦田灌溉的13個方案進(jìn)行多目標(biāo)分析評價，通過對不同方案效益、成本和環(huán)境效應(yīng)的各性能指標(biāo)的對比分析，并以總效用函數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)，評價得出了方案10（畦長45.0m、畦寬7.5m）為較理想的畦田規(guī)格，通過組合其對應(yīng)的優(yōu)化田面參數(shù)和灌溉制度，得到小麥最佳灌溉決