金建新，桂林國(guó)，何進(jìn)勤，尹志榮，李 逸

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002；2.蘭州資源環(huán)境 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730021)

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基于CROPWAT模型的寧南灌區(qū)春玉米非充分灌溉制度研究

金建新1，桂林國(guó)1，何進(jìn)勤1，尹志榮1，李 逸2

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002；2.蘭州資源環(huán)境 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730021)

為探索寧南灌區(qū)春玉米非充分灌溉制度，對(duì)CROPWAT模型在非充分灌溉條件下對(duì)其騰發(fā)量和產(chǎn)量模擬的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用不同梯度灌水定額大田試驗(yàn)實(shí)測(cè)的騰發(fā)量和產(chǎn)量與CROPWAT模型模擬結(jié)果相比較。結(jié)果表明，春玉米不同生育時(shí)期騰發(fā)量與該階段灌水定額呈正比關(guān)系，灌溉定額為150 m3/hm2和630 m3/hm2處理在苗期實(shí)測(cè)日耗水量分別為1.33 mm/d、2.67 mm/d，CROPWAT模型的模擬值也表現(xiàn)類(lèi)似的結(jié)果，該日耗水量模擬值分別為1.42 mm/d、2.89 mm/d。前者實(shí)測(cè)產(chǎn)量為4 409 kg/hm2，模擬值為3 937 kg/hm2，兩者相差10.7%，說(shuō)明CROPWAT模型對(duì)于模擬不同條件下的玉米產(chǎn)量具有一定的可靠性。因此，CROPWAT模型在寧南灌區(qū)春玉米非充分灌溉制度的制定過(guò)程中具有一定的指導(dǎo)作用。

CROPWAT模型；寧南灌區(qū)；春玉米；非充分灌溉制度

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水資源短缺的問(wèn)題日益凸顯，而農(nóng)業(yè)用水資源存在空間分布不均衡等問(wèn)題[1]，導(dǎo)致傳統(tǒng)的通過(guò)充分灌溉取得最高經(jīng)濟(jì)效益的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式逐漸被以高水分利用效率的節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)所取代，所謂非充分灌溉就是在作物關(guān)鍵需水期供給作物充足或者存在適當(dāng)?shù)乃置{迫，而在非關(guān)鍵需水期采用限額灌溉，使作物在重度或者中度水分脅迫中進(jìn)行缺水適應(yīng)性鍛煉，以追求單方水利用效率最高的灌溉制度和灌溉模式，這種模式的提出對(duì)高效利用農(nóng)業(yè)水資源具有重要意義，也使農(nóng)業(yè)水權(quán)轉(zhuǎn)讓成為可能[2]。目前，通過(guò)模型對(duì)作物生長(zhǎng)和水資源配置已逐漸成為熱點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)上研究和運(yùn)用成熟模型主要有DSSAT、APSIM等，對(duì)CROPWAT模型運(yùn)用到農(nóng)業(yè)灌溉管理已有不少研究，孫世坤等[3]通過(guò)模擬西北內(nèi)陸干旱地區(qū)非充分灌溉制度對(duì)春小麥和玉米騰發(fā)量和籽粒產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明CROPWAT模型對(duì)其具有較好的模擬效果，但結(jié)果偏大，因此，在利用CROPWAT模型時(shí)需對(duì)作物系數(shù)和產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)，以提高模擬精度?？赫褴姷萚4]通過(guò)CROPWAT模型對(duì)玉米產(chǎn)量與水分的相互關(guān)系進(jìn)行模擬試驗(yàn)，結(jié)果表明灌漿期水分對(duì)玉米產(chǎn)量的影響最大，并提出適宜該地區(qū)的合理補(bǔ)灌灌溉制度。沈成等[5]通過(guò)CROPWAT模型與大田試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)玉米套種小麥進(jìn)行研究，得出合理的非充分灌溉制度。本試驗(yàn)主要從西北內(nèi)陸?yīng)毺氐臍夂蛱卣鞒霭l(fā)，利用CROPWAT模型對(duì)大田不同灌溉定額條件下的玉米產(chǎn)量、生長(zhǎng)與水分的相互關(guān)系進(jìn)行模擬，結(jié)合大田實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到寧南內(nèi)陸區(qū)春玉米的非充分灌溉制度，為該地區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

CROPWAT模型是FAO于20世紀(jì)90年代基于氣象參數(shù)、作物特征及土壤理化性質(zhì)的作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型，其主要功能為預(yù)測(cè)作物日、旬、月的蒸騰蒸發(fā)量，指導(dǎo)灌溉管理人員按照理論計(jì)算得到的灌溉定額適時(shí)地進(jìn)行灌溉，CROPWAT模型不僅能較準(zhǔn)確地模擬充分灌溉中特定氣象和土壤條件下作物的產(chǎn)量，在非充分灌溉中虧水程度對(duì)作物產(chǎn)量的影響的模擬也具有一定的適用性，但是需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件對(duì)作物虧水敏感系數(shù)和作物系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的選定。目前，CROPWAT已經(jīng)開(kāi)發(fā)出8.0版本，其主要工作原理是基于Penman-Monteith模型、Stewart模型等多種模型的基礎(chǔ)上，輸入作物參數(shù)(主要包括播種日期、作物系數(shù)、根系吸水層范圍和作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)等)、當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)(氣溫、大氣相對(duì)濕度%、2 m處風(fēng)速、當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)數(shù)、月降雨量)、土壤參數(shù)(土壤初始可供水量、土壤類(lèi)型等)作物參數(shù)(作物系數(shù)Kc、生育時(shí)期、根深、耗水模數(shù)、產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù))等參數(shù)，在模型中加以求解，得到作物日蒸發(fā)蒸騰量、理論產(chǎn)量以及灌溉制度等結(jié)果[6]。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為大田水分單因素試驗(yàn)，玉米品種為中熟性‘富農(nóng)565號(hào)’，灌水方式為膜下滴灌，滴頭選擇流量為0.32 L/s的內(nèi)鑲貼片式滴頭，其間距為30 cm，每個(gè)小區(qū)用水表嚴(yán)格控制供水量。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)9個(gè)灌水梯度，灌溉定額9個(gè)處理分別為：處理1為150 m3/hm2、處理2為210 m3/hm2、處理3為270 m3/hm2、處理4為330 m3/hm2、處理5為390 m3/hm2、處理6為450 m3/hm2、處理7為510 m3/hm2、處理8為570 m3/hm2、處理9為630 m3/hm2，整個(gè)生育時(shí)期共灌水13次，灌水周期為8 d，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為25 m2，玉米種植采用1膜2管3行布置，行距30 cm、株距30 cm，在第1～3次灌水時(shí)在首部加肥料罐隨水每小區(qū)施二胺1 kg，以促進(jìn)玉米根系的生長(zhǎng)，在4～9次灌溉時(shí)每小區(qū)追施2 kg。試驗(yàn)區(qū)土壤物理參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤物理參數(shù)

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2013年4月至10月在寧南灌區(qū)進(jìn)行，其位于六盤(pán)山西麓，東經(jīng)105°43′33″，北緯35°57′57″，屬于黃土高原干旱丘陵區(qū)，屬于典型的溫帶大陸性氣候，四季分明。年平均氣溫12.3 ℃，試驗(yàn)?zāi)杲涤炅?68.4 mm，年潛在蒸發(fā)量1 488 mm，干旱指數(shù)2.6左右，日照時(shí)數(shù)2 286 h，大于10 ℃的有效積溫為2 400 ℃，無(wú)霜期198 d，平均海拔2 400 m，地下水位10～20 m，平均礦化度1 g/L，最大凍土深115 cm，試驗(yàn)區(qū)土質(zhì)為沙質(zhì)粘壤土，降雨年內(nèi)分布不均衡，90%的降雨主要集中在7-9月，屬于典型的內(nèi)陸干旱季風(fēng)氣候(圖1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分變化及春玉米騰發(fā)量

土壤水分主要受到試驗(yàn)區(qū)有效降雨量、地下水上升補(bǔ)給及灌溉水量的影響，試驗(yàn)區(qū)地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，降雨量稀少，地下水位較深，因此，土壤水分的攝入量主要來(lái)源為灌溉，其消耗主要為玉米騰發(fā)量和顆間蒸發(fā)2部分，土壤水分是玉米生長(zhǎng)主要水分來(lái)源，其在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期是否充足，在很大程度上決定玉米的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，對(duì)土壤水分的人為控制和調(diào)節(jié)，將是實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉和提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵所在，本試驗(yàn)通過(guò)TRIME-FM3土壤剖面水分速測(cè)儀測(cè)定各小區(qū)不同深度土壤含水率，不同日期土壤水分變化情況如圖2所示。

由圖2可以看出灌溉為影響土壤水分變化的主要因素，灌水后各處理土壤水分均增大，但是不同灌溉定額處理下各小區(qū)土壤水分變幅并不相同，主要表現(xiàn)土壤最大含水率和灌溉定額呈正比關(guān)系，灌溉定額為150 m3/hm2的處理在灌水后土壤質(zhì)量含水率最大值為8%，在玉米日耗水量最大的灌漿期[7]土壤含水率降低至3%～4%，此值為凋萎系數(shù)以下，長(zhǎng)期土壤水分過(guò)低會(huì)嚴(yán)重影響玉米生長(zhǎng)[8]，灌溉定額為630 m3/hm2的處理灌溉后土壤含水率最大達(dá)到23%，最小為8%～9%，可見(jiàn)灌溉對(duì)土壤水分影響較大。土壤水分變化最為劇烈的時(shí)期為7月20日至8月14日，該階段為玉米灌漿期，消耗水分較多，各處理土壤水分最小值均出現(xiàn)在該時(shí)期。

圖1 玉米生育時(shí)期氣象參數(shù)變化

圖2 玉米生育時(shí)期內(nèi)土壤平均水分變化

玉米耗水量根據(jù)水量平衡法，利用實(shí)測(cè)的土壤水分變化值來(lái)求解，水量平衡法基本原理為在某時(shí)段內(nèi)消耗的土壤水分量與增加的土壤水分量的差值就是土壤儲(chǔ)水量的變化值，該方法理論依據(jù)明確，計(jì)算簡(jiǎn)單，僅需土壤水分和當(dāng)?shù)厮臈l件即可，計(jì)算誤差較小，表達(dá)式如下所示。

ETa=P+I+G-D-R+△W

式中：ETa為玉米的耗水量(mm)；P為時(shí)段的有效降雨量(mm)；I為灌溉水量(mm)；G為上升毛管水對(duì)計(jì)劃濕潤(rùn)層的有效補(bǔ)給量(mm)；D為深層滲漏損失量(mm)；R為灌溉、降雨量形成的田面徑流形成的農(nóng)田尾水(mm)；△W為玉米根系吸水層土壤含水率的變化值(mm)。

2.2 春玉米騰發(fā)量的模擬

春玉米于4月初種植，9月底收獲，生育時(shí)期約為110 d，其消耗水分最大的時(shí)期為7月20日至8月14日(拔節(jié)期)和8月15日至9月14日(灌漿期)，此階段玉米耗水最大，需要大量的水分供應(yīng)滿(mǎn)足其生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。

CROPWAT模型對(duì)作物騰發(fā)量的模擬主要依據(jù)作物系數(shù)法和Penman-Monteith模型計(jì)算得到的參考作物需水量ET0值來(lái)計(jì)算。目前作物系數(shù)有分段單值平均法、雙作物系數(shù)法[9]，或者參考CROPWAT模型的作物屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，本試驗(yàn)參照孫景生[10]、丁林等[11]的研究結(jié)果，計(jì)算式如下所示：

ETc=Kc×ET0

其中：ETc為作物蒸騰蒸發(fā)量(mm)；Kc為作物系數(shù)，與作物有關(guān)的分階段變量；ET0為參考作物需水量(mm)。其中參照作物需水量ET0利用FAO推薦的penman-menteith公式計(jì)算:

式中：ET0為參考作物騰發(fā)量(mm/d)，是標(biāo)準(zhǔn)條件牧草的理論值； G為土壤熱通量[MJ/(m2·d)]；Thr為時(shí)段平均氣溫( ℃)；es為飽和水汽壓(kPa)；ea為實(shí)際水汽壓(kPa);△為飽和水汽壓與溫度曲線(xiàn)的斜率(kPa/ ℃)；γ為干濕表常數(shù)(kPa/ ℃) ；Rn為作物表面的凈輻射量[MJ/(m2·d)]；u2為距離田面2m處的平均風(fēng)速(m/s)。根據(jù)寧南地區(qū)氣象資料，CROPWAT模型模擬得到的該地區(qū)參考作物騰發(fā)量ET0變化情況如圖3所示。

計(jì)算玉米在整個(gè)生育時(shí)期的騰發(fā)量ETa，另外根據(jù)CROPWAT模型利用作物特征以及輸入的光照、降雨、氣溫等氣象資料，通過(guò)彭曼法[12]對(duì)玉米生育時(shí)期內(nèi)月平均蒸發(fā)蒸騰量進(jìn)行模擬和分析，得到結(jié)果如表2所示。

圖3 試驗(yàn)?zāi)陜?nèi)參考作物騰發(fā)量ET0變化

由表2可以看出玉米騰發(fā)量ETa隨生育時(shí)期的增大表現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律，在前期玉米葉片較小，騰發(fā)量主要表現(xiàn)為顆間土壤蒸發(fā)，灌溉定額為150 m3/hm2的處理在苗期實(shí)測(cè)騰發(fā)量為1.33 mm/d，而在拔節(jié)期和抽穗期增大為2.73 mm/d和2.37 mm/d，增幅分別為105.3%、78.2%，可見(jiàn)玉米在苗期至拔節(jié)期騰發(fā)量增長(zhǎng)率最大，因?yàn)樵摃r(shí)期處于玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛期，灌溉定額為630 m3/hm2的處理也有類(lèi)似的結(jié)論，該增幅分別為68.2%、47.6%。在同一生育時(shí)期階段不同處理下騰發(fā)量與灌水定額呈正比關(guān)系，表現(xiàn)為灌水量越大其蒸騰蒸發(fā)消耗量也越大，拔節(jié)期灌溉定額為630 m3/hm2的處理騰發(fā)量ETa較灌溉定額較小的處理分別大2.9%、8.8%、19.8%、32.9%、27.5%、53.3%、51.6%、64.5%。

計(jì)算得到的玉米不同處理的蒸發(fā)蒸騰量如表2所示，可以看出模擬得到的結(jié)果比實(shí)測(cè)值整體偏大，在苗期灌溉定額為150 m3/hm2的處理實(shí)測(cè)得到的蒸發(fā)蒸騰量為1.33 mm/d，但是模擬得到的該結(jié)果為1.42 mm/d，偏大6.8%，灌溉定額為630 m3/hm2的處理在苗期該值實(shí)測(cè)值為2.67 mm/d，模擬值為3.02 mm/d，偏大13.2%，說(shuō)明灌水定額越大，模擬誤差越大，這可能是由于所選擇的作物系數(shù)和缺水敏感指數(shù)偏大的結(jié)果，兩者不同生育時(shí)期蒸發(fā)蒸騰量實(shí)測(cè)和模擬結(jié)果趨勢(shì)線(xiàn)如圖4所示。

表2 各處理玉米不同生育時(shí)期內(nèi)騰發(fā)量ETa實(shí)測(cè)值和模擬值

圖4 灌溉定額為150 m3/hm2和630 m3/hm2處理不同生育時(shí)期ETa實(shí)測(cè)和模擬趨勢(shì)線(xiàn)

由圖4可以看出，2個(gè)處理蒸騰蒸發(fā)量均為單峰曲線(xiàn)，并且變化趨勢(shì)比較一致，均在拔節(jié)期至灌漿期為峰值，灌溉定額為630 m3/hm2的處理日蒸騰蒸發(fā)量最大值可以達(dá)到4.6 mm/d，出現(xiàn)在拔節(jié)期之后，該時(shí)期玉米由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸過(guò)渡到生殖生長(zhǎng)期，葉片最大，耗水強(qiáng)度大，后期隨著氣溫的降低、有效葉片數(shù)減少及玉米生理活動(dòng)減弱，日蒸騰蒸發(fā)量逐漸降低，并且灌水定額較小的處理降低速率更快，灌溉定額為630 m3/hm2和150 m3/hm2的處理從抽穗期至灌漿期日蒸騰蒸發(fā)量降低分別為49.5%、24.5%，說(shuō)明過(guò)度的水分供給會(huì)導(dǎo)致玉米貪青晚熟，不利于其籽粒產(chǎn)量的積累，其日蒸騰蒸發(fā)量的變化分別滿(mǎn)足如下式所示的拋物線(xiàn)關(guān)系。

y=-0.65x2+3.27x+0.46R2=0.97

y=-0.665x2+3.239x-1.15R2=0.97

2.3 春玉米產(chǎn)量的模擬

產(chǎn)量是對(duì)玉米品種和生長(zhǎng)環(huán)境綜合反映的指標(biāo)，CROPWAT模型對(duì)作物產(chǎn)量的模擬是建立在Stewart模型的基礎(chǔ)上，以計(jì)算得到的ET0值為依據(jù)，結(jié)合作物產(chǎn)量反映系數(shù)進(jìn)行計(jì)算和模擬的，Stewart模型表達(dá)式如下。

式中：ym為玉米潛在最大產(chǎn)量(kg/hm2)，ETm為與之對(duì)應(yīng)的蒸騰蒸發(fā)量(mm)；y為非充分灌溉條件下的玉米實(shí)際產(chǎn)量(kg/hm2)，ET為與之對(duì)應(yīng)的蒸騰蒸發(fā)量(mm)；ky為作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)。

作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)是一個(gè)反映缺水對(duì)產(chǎn)量影響程度的系數(shù)，生育時(shí)期不同作物對(duì)水分的反應(yīng)不同，因此該系數(shù)是一個(gè)階段變量，根據(jù)CROPWAT玉米特性數(shù)據(jù)庫(kù)，其4個(gè)階段作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)分別為0.44、0.63、0.59、0.42，CROPWAT模型根據(jù)Stewart表達(dá)式和特定的氣象灌溉參數(shù)模擬的玉米產(chǎn)量、實(shí)測(cè)的產(chǎn)量和水分利用效率WUE如圖5所示。

圖5 玉米WUE和產(chǎn)量實(shí)測(cè)與模擬值

由圖5可以看出，玉米不同處理?xiàng)l件下的實(shí)測(cè)值和模擬值比較接近，相對(duì)誤差基本處于10%以?xún)?nèi)，灌溉定額為150 m3/hm2的處理實(shí)測(cè)產(chǎn)量為4 409 kg/hm2，模擬值為3 937 kg/hm2，兩者相差10.7%，表明CROPWAT模型對(duì)于模擬不同條件下的玉米產(chǎn)量具有一定的可靠性。從圖5可以看出模擬玉米產(chǎn)量值比實(shí)測(cè)值偏大，灌溉定額為150 m3/hm2至630 m3/hm2處理模擬值比實(shí)測(cè)值分別大10.7%、10.2%、9.6%、8.2%、8.7%、8.1%、5.4%、4.8%、3.9%，這可能是由于CROPWAT模型不能對(duì)缺水下玉米生理生長(zhǎng)的情況做出準(zhǔn)確的判斷和計(jì)算，作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)ky取值偏大的原因，缺水程度越大，其誤差越大。因此，可以根據(jù)當(dāng)?shù)卦囼?yàn)得到的作物產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)ky值代替模型作物屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到比較準(zhǔn)確的結(jié)論，對(duì)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)種植和灌溉管理作物科學(xué)合理的模擬。圖5中水分利用效率為實(shí)測(cè)值，其整體趨勢(shì)為先減小后增大再減小的雙峰曲線(xiàn)，因?yàn)楫a(chǎn)量是受水分及其他環(huán)境因子協(xié)同作用的結(jié)果，雖然灌溉定額為150 m3/hm2的處理WUE最大，為2.18 kg/m3，但是其產(chǎn)量偏低，僅為灌溉定額為630 m3/hm2的處理產(chǎn)量最大值的51.2%，經(jīng)濟(jì)效益偏低，水分利用效率另一個(gè)峰值出現(xiàn)在灌溉定額為510 m3/hm2的處理，其產(chǎn)量為灌溉定額最大處理的92.3%，相對(duì)減產(chǎn)幅度不大，因此，灌溉定額為510 m3/hm2可以作為田間灌溉制度制定的參考。

3 結(jié)論與討論

寧南灌區(qū)水資源供需矛盾突出，玉米作為一種高耗水性作物，已無(wú)法保證其充分灌溉所需要的供水量，因此，尋求一種水分生產(chǎn)效率較高的灌溉制度對(duì)發(fā)展寧南節(jié)水生態(tài)型灌區(qū)至關(guān)重要，本試驗(yàn)利用模型數(shù)值模擬和大田非充分灌溉試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，對(duì)CROPWAT模型在寧南春玉米非充分灌溉條件下產(chǎn)量和水分消耗模擬的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在提出寧南春玉米水資源高效利用的非充分灌溉制度。CROPWAT模型以penman-menteith公式為方法計(jì)算作物騰發(fā)量，進(jìn)而根據(jù)作物系數(shù)和作物缺水敏感系數(shù)等實(shí)測(cè)參數(shù)對(duì)作物產(chǎn)量、蒸騰蒸發(fā)量進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示，利用CROPWAT模型數(shù)據(jù)庫(kù)的作物系數(shù)和作物缺水敏感系數(shù)計(jì)算得到的騰發(fā)量值和實(shí)測(cè)值比較接近，說(shuō)明模型在模擬非充分灌溉條件下作物騰發(fā)量和產(chǎn)量具有一定的準(zhǔn)確度，孫世坤等[3]的研究結(jié)果類(lèi)似，王文佳等[7]在關(guān)中地區(qū)基于CROPWAT模型對(duì)冬小麥進(jìn)行指導(dǎo)灌水，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，說(shuō)明CROPWAT模型在指導(dǎo)對(duì)作物灌溉中具有重要的指導(dǎo)意義。但作物騰發(fā)量模擬值較實(shí)測(cè)值大，產(chǎn)量較模擬值大，這可能是由于在作物騰發(fā)量的模擬中模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的物系數(shù)和作物缺水敏感系數(shù)選取偏大，而在產(chǎn)量模擬中CROPWAT模型不能對(duì)缺水對(duì)玉米生理生長(zhǎng)的影響做出準(zhǔn)確的判斷和計(jì)算所致，因此，在利用模型模擬作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量，在制定非充分灌溉制度過(guò)程中所要對(duì)其參數(shù)做進(jìn)一步的率定，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化灌溉制度的目的?？傊河衩缀乃匦詾橐获劮迩€(xiàn)，在拔節(jié)期至灌漿期其耗水量達(dá)到最大，CROPWAT模型中產(chǎn)量反應(yīng)系數(shù)ky亦為最大，說(shuō)明模型在模擬產(chǎn)量對(duì)水分的響應(yīng)上具有一定的可靠性。因此，借用CROPWAT模型來(lái)指導(dǎo)寧南灌區(qū)春玉米灌溉制度具有一定的可行性，其得到的非充分灌溉制度可以作為當(dāng)?shù)毓喔裙芾淼膮⒖己鸵罁?jù)。

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(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Research on Insufficient Irrigation Institution Based on CROPWAT Model by Spring Maize in Southern Ningxia

JIN Jianxin1, GUI Linguo1, HE Jinqin1, YIN Zhirong1and LI Yi2

(1. Institute of Agricultural Resources and Environment, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry, Yinchuan 750002, China;2. Lanzhou Vocational College of Resources and Environment, Lanzhou 730021, China)

Study on non-sufficient irrigation system of spring maize in southern Ningxia irrigation area, the evapotranspiration and yield simulation of CROPWAT model to evaluate adaptability for non-sufficient of spring maize in southern Ningxia irrigation area,usingET0and yield under different gradient irrigation quota in field test compared to CROPWAT model simulation results. The results showed that different growth stages of spring maize evapotranspiration proportional to the stage irrigation quota, irrigation quota treatment 150 m3/hm2and 630 m3/hm2water consumption were measured 1.33 mm/d and 2.67 mm/d in seedling, simulation result of CROPWAT model also showed similar results, water consumption analog value were 1.42 mm/d, 2.89 mm/d at the corresponding date. The former found yield was 4 409 kg/hm2, the simulation result was 3 937 kg/hm2, difference of 10.7%, which incicated that CROPWAT model had a certain reliability for simulating maize production under different conditions. Therefore, CROPWAT model has a guiding role in determination of non-sufficient irrigation system for spring maize in southern Ningxia irrigation area.

CROPWAT model; Southern Ningxia irrigation area; Spring maize; Insufficient irrigation system

JIN Jianxin,male,assistant researcher.Research area:agriculture of arid regions and water saving irrigation.E-mail：jinnxnk009@163.com

GUI Linguo, male,researcher.Research area:fast soil fertility and water saving agriculture.

2015-07-03

2015-11-05

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2014BAD14B006)；寧夏回族自治區(qū)自然科學(xué)基金(NZ15127)。

金建新，男，研究實(shí)習(xí)員，從事旱區(qū)農(nóng)業(yè)和節(jié)水灌溉研究。E-mail：jinnxnk009@163.com

桂林國(guó)，男，研究員，主要從事土壤快速培肥和農(nóng)業(yè)節(jié)水研究工作。

日期：2016-10-20

S513.071

A

1004-1389(2016)10-1465-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161020.1653.014.html

Received 2015-07-03 Returned 2015-11-05

Foundation item Sci-tech Project of the “12thfive-year-plan” of China(No. 2014BAD14B006)；Ningxia Natural Science Foundation of China(No. NZ15127)。