提高作物水分生产率技术集成研究

论文题目: 提高作物水分生产率技术集成研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水利水电工程

作者: 张治川

导师: 李远华,崔远来

关键词: 作物,水分生产率,技术集成体系,生理生态响应,最优分割聚类,水分生产函数,适应性评价,作物敏感指数,年际间变化,地下水,均衡开采原理,非充分灌溉,大系统,分解协调,模型,标准作物系数,实际蒸发蒸腾量,模糊聚类,熵权评价模型,抗旱品种筛选,深松耕作,化学抑蒸,水磷耦合,水权,村级灌溉管理

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文针对我国农业灌溉实际情况,以提高作物水分生产率为目标,以系统理论和优化理论为指导,以土壤水分胁迫下作物生理生态响应机制为核心,在对水利、农业、生物、化学、管理等学科相关技术进行大量田间试验的基础上,在系统框架下,以作物生长发育历程为时间序列,以满足作物生长对水分的要求为条件,对多个单项技术进行优化组合,研究提出了一个科学的、可被用户在实践中使用的提高作物水分生产率的技术集成体系。该技术集成体系已经得到实际生产验证,取得了较好的效果。首先,论文对作物水分生产率的概念、影响因素、提高作物水分生产率的主要技术、水分生产率国内外发展趋势进行了介绍,论述了提高作物水分生产率技术的特点和所涉及的科学领域以及进行提高作物水分生产率研究的理论和现实意义。论文对于提高作物水分生产率的各有关技术的国内外研究现状进行了综述和总结,指出了需要进一步研究的问题和今后研究方向,并在此基础上提炼概括出了本论文的主要研究内容。第二章,介绍了试验区的基本情况、试验区的代表性、试验开展情况、试验数据采用情况。第三章,对水分胁迫条件下作物生理生态响应及水分胁迫阈值的确定方法进行了研究。①对水分胁迫条件下冬小麦、夏玉米关键生育期的气孔阻力、蒸腾强度、光合速率、灌浆速率、产量构成因素以及作物水分生产率等主要生理生态指标的响应机理进行了深入研究,发现冬小麦和夏玉米关键生育期各生理生态指标对水分胁迫有阈值存在,且阈值具有稳定性。夏玉米的水分胁迫阈值较冬小麦离散,对水分胁迫更敏感。②对最优分割聚类法的概念、数学模型及模型解法进行了介绍,首次把该方法应用到作物水分胁迫阈值的计算中。③利用长葛和巩义两个试验区1999-2001年田间试验资料,研究确定了冬小麦、夏玉米两种作物的水分胁迫阈值,为制定优化灌溉策略提供了理论依据。第四章,对作物水分生产函数模型及水分敏感指数的变化规律进行了研究。①对作物水分生产函数静态模型、动态模型、全生育期模型和生育阶段模型的概念和定义进行了介绍。②利用1991-1996年开封惠北试验站冬小麦长系列试验资料,对目前较常用的四种主要水分生产函数Jensen、Stewart、Blank、Singh模型的适应性进行了研究。发现Jensen模型适应河南省平原地区的生产实际。③利用长葛和巩义两个试验区1999-2001年试验资料以及1980-2002河南省灌溉试验整编资料,研究确定了河南省平原地区冬小麦、夏玉米的全生育期和生育阶段水分生产函数模型参数,为优化灌溉技术设计提供了模型参数支持。④研究发现:Jensen模型中的水分敏感指数年际间变化具有规律性。越干旱年份,敏感指数越大,越湿润年份,敏

论文目录:

内容摘要

ABSTRACT

引言

第一章绪论

1 研究的目的和意义

2 作物水分生产率的定义及影响因素

2.1 作物水分生产率的定义

2.2 作物水分生产率的影响因素

3 作物水分生产率的现状及发展趋势发

3.1 1995年世界作物水分生产率现状

3.2 1995-2025年世界作物水分生产率变化趋势

4 提高作物水分生产率单项技术研究现状

4.1 作物水分生产率有关概念和内涵的研究现状

4.2 水分胁迫条件下作物生理生态响应机理研究现状

4.3 作物水分生产函数研究现状

4.4 非充分灌溉优化配水技术研究现状

4.5 节水工程技术适应性评价研究现状

4.6 农艺节水技术研究现状综述

4.7 基层灌溉管理组织创新技术研究现状综述

5 提高作物水分生产率技术集成体系研究现状综述

6 主要研究内容

第二章研究区域基本情况及主要研究内容

1 河南省平原地区概况

2 试验区基本情况及代表性

2.1 气候条件

2.2 试区土壤

2.3 水文地质

2.4 水资源条件

2.5 农业生产基础及社会经济状况

2.6 试区的代表性

3 研究思路和技术路线

3.1 研究思路

3.2 技术路线

4 资料选取及数据采用

4.1 资料选取

4.2 数据采用

第三章水分协追条件下作物生理生态响应及水分胁迫阈值的确定

1 水分协迫的概念

1.1 土壤水分亏缺

1.2 土壤水分协迫

1.3 作物水分亏缺

1.4 作物水分协迫

2 水分胁迫条件下作物生理生态响应

2.1 试验设计

2.2 水分胁迫条件下作物关键生育期生理生态响应

3 用最优分割聚类法确定土壤水分胁迫阈值

3.1 问题的提出

3.2 理论基础

3.3 模型求解

3.4 计算结果及分析

4 本章小结

第四章主要作物水分生产函数试验研究

1 水分生产函数的定义

2 主要作物水分生产函数

2.1 全生育期水分生产函数

2.2 生育阶段水分生产函数

3 水分敏感指数的年际变化

3.1 ET_o的计算及排频

3.2 λ_i的年际变化

3.3 λ值的修正及使用

4 本章小结

第五章主要作物非充分灌溉制度试验研究

1 非充分灌溉的概念及原理

2 灌溉水资源的年际间优化配置

2.1 平原井灌区地下水年际间优化配置理论和原理

2.2 平原井灌区地下水年际间配置技术

3 灌溉水量在不同作物间及作物不同生育期间的优化配置

3.1 灌区水量优化配置模型

3.2 模型求解方法

4 非充分灌溉制度数学模型适应性验证

5 非充分灌溉数学模型中参数确定方法的改进及验证

5.1 参数确定方法的改进

5.2 参数确定改进方法的验证

6 长葛试验区主要作物非充分灌溉制度试验研究

6.1 模型参数试验资料

6.2 试验及计算结果

7 豫北、淮北平原主要作物非充分灌溉制度试验研究

7.1 基本资料

7.2 豫北、淮北平原井灌区主要作物非充分灌溉制度

8 本章小结

第六章节水灌溉工程技术适应性评价

1 适应性评价的必要性

2 评价指标体系的建立与阐释

2.1 评价指标体系建立

2.2 评价指标体系的阐释

3 评价理论和模型

3.1 评价理论

3.2 系统模糊综合评价模型

3.3 模型求解方法

4 节水灌溉工程技术适应性模糊综合评价的实例研究

4.1 技术适应性评价

4.2 评价结论及讨论

5 本章小结

第七章提高作物水分生产率的单项农艺技术研究

1 农艺技术的概念和研究内容

2 主要作物耐旱品种筛选

2.1 夏玉米耐旱品种筛选

2.2 冬小麦耐旱品种筛选

3 水磷(肥)耦合试验研究

3.1 水磷耦合对夏玉米生长和水分生产率的影响

3.2 水磷耦合对冬小麦生长和水分生产率的影响

4 虚实并存土壤耕作节水技术研究

4.1 试验设计

4.2 试验结果及分析

5 化学节水措施应用研究

5.1 保水剂对玉米生长的影响

5.2 化学抑蒸剂(黄腐酸)对小麦生长影响的研究

6 覆盖与化控节水措施对作物需水量综合影响试验研究

6.1.试验设计

6.2 试验结果分析

7 本章小结

第八章灌溉管理组织和制度创新

1 灌溉系统管理组织和管理制度现状

1.1 关于SIDD

1.2 关于PIM

2 灌溉管理组织和管理制度创新原理

2.1 管理学原理

2.2 组织的特性

2.3 水权和水市场制度

2.4 组织设计原则：

3 平原井灌区村级灌溉组织设计

3.1 政府管理框架

3.2 村级灌溉管理组织筹备

3.3 村级灌溉管理组织结构、层级和职能

4 本章小结

第九章提高作物水分生产率集成技术试验研究

1 技术集成体系

1.1 技术集成的指导思想

1.2 技术体系集成原则

1.3 技术集成体系构成

1.4 各单项技术试验选优结果

1.5 各单项技术之间的衔接

1.6 技术集成体系的具体内容和实施要点

2 提高水分生产率技术集成体系的田间验证

2.1 试验设计

2.2 试验结果及分析

3 技术集成体系经济效益评估

3.1 集成体系节水量和扩大灌溉面积分析

3.2 集成体系增产效益分析

3.3 集成体系的推广情况和经济评价

4 本章小结

第十章主要研究成果

1 主要研究成果

1.1 水分胁迫条件下作物生理生态响应及水分胁迫阈值的确定

1.2 作物水分生产函数研究

1.3 非充分灌溉制度设计理论和应用

1.4 节水工程技术适应性评价

1.5 单项农艺节水技术方面

1.6 管理制度创新

1.7 提高作物水分生产率技术集成研究

2 主要特点及创新点

2.1 本研究的主要特点

2.2 主要创新点

3 有待进一步研究解决的问题

参考文献

致谢

攻读博士学位期间科研工作经历

发布时间: 2006-03-27

提高作物水分生产率技术集成研究

猜你喜欢