《河北平原冬小麦水肥生产函数的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北平原冬小麦水肥生产函数的研究（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北农业大学硕士学位论文河北平原冬小麦水肥生产函数的研究姓名：夏辉申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：杨路华2003.6.1麓蔓随着人类的进步和世界经济的飞速发展，对水的需求量日益增加，使得水资源短缺成为当今世界普遍存在的闯题之一而仅农业灌溉用水项就占到水资源利用量的7 0 左右。为此，合理利用水赉源，提高水分的利用效率，发展节水灌溉对于实现我国农业以及社会经济的可持续发展将具有重要的意义。河北省地处华北平原中部是中国水资源最贫乏的省份之一。在河北平原这样一个严重缺水并且盲目过量施肥的地区，提高灌溉水和肥料的利用效率，发展节水灌溉，制定作物科学的灌溉制度和合理的施肥制度。在非充分灌溉
2、条件下台理使j j肥料，对于农业生产将有着重要的意义本文应州望都实验站连续两年冬小麦的不同灌水处理下对应的产壤的试验资料，对河北平原的水分生产函数进行了拟合。在本次水分试验中，对叶面积指数、穗粒数、小穗数、千粒重以及最终产量作了详细的测定并把不同的灌水处理进行对比；同时对影响作物需水量的的诸多因素尤其是作物因素做了较为全面的讨论与分析。为了拟台河北平原的水分生产函数，本文将现有的水分生产函数进行了对比，认曼J J e n s e n 模型更适合用于河北平原因此，最终采用了J e n s c n 模型来拟合河北平原冬小麦的水分生产函数并在J e n s e n 模型基础上，采用二维动态规划原理，
3、制定出冬小麦优化灌溉制度，在作物水分亏缺最敏感的时期进行限水灌溉，提高水分利用效率。研究发现：水分、肥料对冬小麦产量在一定范围内具有一定的正效应在本次水肥试验中，应用望都试验站的不同水平的永肥耦合处理的资料，利用美国田纳西州建立的水肥双因素生产函数模型，拙台出河北平原的水肥生产函数模型，为科学的灌水施肥方案提供了依据最后，本文还对河北省节永技术与管理模式进行了讨论关t 词冬小麦：水分生产函数；水把生产函数；J e n s e n 模型；二维动态规划；节水灌溉技术；河北平原独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
4、外- 论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得羽坐l 丝叁望或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意学位论文作者签名：趸辉签字日期：2 口够年岁月J 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解豳业垫琏有关保留、使用学位论文的规定有权保留并r 4 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权理起逊建可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存，汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：复辉导师签
5、名：才裼筝签字日期：别3 年岁月肛日签字日期：p ；年f 月，z 日学位论文作者毕业后去向：卿北宿 摹定年缉北$ 蚀久哮工作单位：习牝茛生赙试乡建设学舳电话：，弓协肛2 口弓97通讯地址：刃北绽业婢i 教乡建设学剐水斧I 系邮编：护7 ，卯1 文献综述水资源是人类社会一切生产、生活的物质基础。没有水资源就没有人类I l j 。随着人类的进步和世界经济的飞速发展。对水的需求量日益增加。在中国这个发展中大国，改革开放后由于工农业的迅速发展，人口的持续增长，城市规模的不断扩大，以及人民生活水平的大幅度提高。使得国民经济各部门对水的需求量不断增加，水资源的供需矛盾日趋严重t 2 1 0 1 。建国以来
6、，全国总用水量从1 9 4 9 年的1 0 3 1亿m 3 p I 。增到2 0 0 0 年，水资源开发利用琏5 5 3 1 亿m 。占水资源总量的1 9 9 7 ，其中农业用水量t 与6 8 8 ( 包括林牧渔业) ：业用水量占2 0 7 ，其余为生活用水。由此可见，农业用水量占总用水量的绝大多数p J 。按现状用水量统计，全国在中等于早年缺水3 5 8 亿m 。按国民经济发展“九五”计划目标测算，现状缺水量与“九五”发展需求合计总缺水量为7 7 8 亿m 3 ，到2 0 3 0 年全国将缺水4 0 0 0 5 0 0 0 亿n 1 3 ，到2 0 5 0 年全国将缺水6 0 0 0 7 0
7、 0 0 亿m 3 。水资源短缺已成为社会经济发展的重要制约因素，它与人口、环境、能源问题一样，成为很多国家和地区面临的四大危机之一，并且陆着来来人口的增长和经济的进一步发展这种状况将变得更为严重。1 1 我国水资源的现状我国疆土辽阏水资源在各地分布得很不均匀西南地区的水资源量占全国总量的3 9 左右，而西北、华北、东北三大区的水资源量只占1 7 1 嘲据统计，我国多年平均年降水总量6 1 8 8 9 亿m 3 t 折合年降水深6 4 8 m m ，只相当于全球陆地平均年降水深的8 1 。甄洲陆地平均年降水深的8 8 I “ 中国于贫水嗣，水盎源总量虽占世界总水量的6 ，但人均资源量很少。只有
8、世界人均的四分之一，捧名1 2 1 位，被列为1 3 个人均水资源曩贫乏的国家之一”我国永资源开发利用中浪费严重东西部发展极不平衡。万元田内生产总值f 当年价) 用水量为6 1 0m ，万元工业产钡当年价，含火电) 用水量为7 8l 一，万元工业增加值( 当年价) 用水量为2 8 8m 3 ，农田灌溉宙均用水量为4 7 9m ? ，按东、西部统计分析，人均综台用水量分别为4 2 0m 3 、5 0 0o ；而万元G D P 用水量差别较大分别为3 7 0m J 、1 0 7 0m 万元工业产值用承量东部仅5 6I n 3 。而西部在1 2 5m 3 左右；万元工业增加值用水量东部为2 2 5m
9、 3 ，西部在3 8 5m 3 左右农田灌溉亩均用水量东部 为4 3 0m 5 ，西部为6 3 0m 3 。世界发达国家灌溉水利用率可达7 0 8 0 ，以色列达到9 0 ：世界发达国家作物水分生产率为2 0 k g m 3 ，以色列为2 3 2 k g ，m ，。而我国灌溉水利用率在3 0 4 0 ，作物水分生产率为0 8k g m 3 ，“低于世界上般公认的1 m 水l k g 粮的水平，更低于l m 3 水2 k g 粮的先进水平”。我国水资源还存在污染严重，水质恶化问题根据2 0 0 0 年水质监测资料，全国符合和优于珊类永的河长占评价河长的5 8 7 全国七大水系一半以上河段受到污染
10、，3 5 个重点湖泊中，1 7 个被严重污染，全国1 ，3 的水体不适合鱼类生存。2 0 0 0年全国废污水排放总量6 2 0 亿吨( 不包括火电直流冷却水) 其中工业废水占6 6 ， 生活污水占3 4 其中近8 0 0 婀水未经处理直接捧放八江河湖库2 0 0 2 年调查报告显示，全国4 3 3 的人口每日饮用的水是不安全、不合格的我国是一个人口众多的农业大国农业生产的稳定发展对于确保我国社会经济持续发展具有决定性意义I ”1 9 9 2 年联合禺环境与发展大会通过的( 2 1 世纪议程和| 9 9 4 年3 月中国政府通过的中国2 l 世纪议程) ，都把农业可持续发展列为重要内容和优先发展
11、领域。因此。可持续农业将是来来世界农业发展的方向和趋势1 开发利用水资源，发展灌溉，对于稳定农业作为田民经济的基础地位具有十分蘑要的意义。1 2 河北省及河北平原水资源现状河北省地处华北平原中部，属大陆性季风气候，是全国水资源最贫乏的省份之一。1 9 9 9 年 可北省进行第兰次水资源评价河北省水资源总羹为2 0 3 亿n l 。其中地表水资源j 砖1 2 5 亿村，地下水资源量1 3 0 亿m 3 ，地表水与地下水重复水鬃5 2亿m 3 全省人均水资源鬣3 1 1 种，地表水瓷源鬣平均为3 1 2 0m h 一，均为全国平均值的l l 蝌”J 根据现状分折1 9 9 7 年金省用水羹2 2
12、0 亿I n ，超采地下水“亿一预测到2 0 1 0 年，平水年缺水1 0 6 3 亿o ，偏桔年份缺水1 7 0 I 亿m 3 1 1 2 - 1 4 自1 9 9 7 年以来。河j t 省连续5 年大旱。造成水资源持续减少目前，河北省的水资源面临总量减少、地下水超采严重以及整体性水资源恶化等三大问题，水资源已经成为河北省最短缺的自然资源整体性承环境恶化是另一个突出的闷怎目前全省废污水捧放总量约2 2 亿吨， 而由于污水集中处理率较低习，只有l 慨的污水被再利用大量的污水被直接捧放了河流湖泊河北省部分地方的水资慧可以概括为“有河皆干，有水皆污”。由于地上水告急，一些地区只能依靠超采地下水来维
13、持农业、工业和生活等需要据统计，河北省每年超采地下水达柏亿m 3 ，专家预测，照目前的开采量，2 0年后沧州市将变成无水区。超采地下水带来的一个直接河西就是地下永下降和地下水漏斗群的形成。仅2 0 0 1 年，河北省中南部地区浅层地下水比上年同期下降1 ，3I l l ，最大降幅为7 m 多：深层地下水下降3 7 m 。最大降幅为1 4 5 r a P 6 1 。2 0 0 1 年，国土资源部调查，河北与河南北部，山东黄河以西地下水下降漏斗已连成一片。从而形成包括北京、天津在内的地下水降落的大漏斗，面积达4 万k m 2 。为此在河北省这样一个极度缺水的地区，提高灌溉水的利用效率，发展节水灌溉
14、，制定作物科学的灌溉制度，对于缓解该地区水资源的供需矛盾，提高农作物2的产量具有重要意义。1 3 水分生产函数的研究现状本世纪6 0 年代末期，出现了非充分灌溉( U n s u f f i c i e n tI r r i g a t i o n ) t 又称为限水灌溉。它是研究作物在水分适度亏缺条件下，获得较高产量的灌溉理论和技术。非充分灌溉观点的提出是有其理论依据的，由于水分在时空上分布不均，作物在整个生育过程中每个生育阶段的需永要求也不同，保持两者间的平衡往往是暂时或相对的。从全过程和整体观察，在许多情况下，水分亏缺矛盾总是不可避免的。科学研究证明，作物具有一种有限缺水效应( T h
15、eb e n e f i t so fl i m i t e dw a t e rd e f i c i t s ) ，表现为一种补偿生长的效应，在轻、中度缺水情况下，叶面气孔开度减小，蒸腾速率可能较大幅度下降，但光和作用仍不致显著下降。在经受了短期和适度水分胁迫影响，虽对生长和发育产生了一定抑制。但经过灌水补救，一段时间后又会加快生长，最终并不一定会造成产量的明显降低l l “这为非充分灌溉提供了理论基础。非充分灌溉的观点，在干旱、半干早地区乃至全球都得到了很快的发展，其中作物水分生产函数( C r o pW a t e rP r o d u c t i o nF u n c t i o n
16、 s ) 就是非充分灌溉理论中的一个重要的研究内容，阁来确定作物产量与水分之间的定量关系。水分生产函数是描述作物产量与耗水情况的关系。当今社会，农业用水越来越紧张，使得节水成为农业的必然发展趋势农田节水的关键是把握住作物的需水高峰期和关键期。减少无效溢水要做到这点就必须清楚作物生长发育对水量和时间上的要求I l ”随着节水农业不断深入研究，水分生产函数越来越受到人们的重视。国内外文献中关于水分生产函数的研究有很多。最早可追溯到1 9 1 3 年B f i g g s 和S b e n t z t “J 此后，W i t ( 1 9 5 8 ) 建立了全生育期的初级模型，S t e w a r t 等人又对全生育期的初级模型进行了改进自从J e n s e nM E 于1 9 6 8 年提出作物水分关系的乘法模型后，国外
