ISAREG模型基础上玉米沟灌灌溉制度优化探究.docx

ISAREG模型基础上玉米沟灌灌溉制度优化探究1、试验区概况与设计1.1试验区概况试验区位于内蒙古巴彦淖尔市临河区，该地区属于典型的温带干旱大陆性季风气候，冬季寒冷而漫长，夏季炎热而短促，多年平均气温7.1℃，年平均降雨量为141mm，年平均蒸发量为2430mm，年平均日照时数为3223.7h，无霜期为140d左右试验区根层土壤类型以壤土为主，土壤容重为1.48g/cm31.2试验设计试验于2018年在临河区农业气象试验站进行，每个试验小区长6m，宽4m，相邻小区间埋设地下2m深的挡水板，避免地下水分横向渗透试验材料选用灌区农户常用品种西蒙6号灌溉方式为常规垄作覆膜沟灌，断面形式为梯形试验共设2个处理，每个处理重复3次，全生育期灌水4次，灌溉定额分别为280mm及260mm2、ISAREG模型和参数验证2.1ISAREG模型本文采用葡萄牙里斯本技术大学农学院开发的ISAREG模型对玉米覆膜沟灌灌溉制度进行研究ISAREG模型是以水量平衡原理为基础建立的，采用的水量平衡方程如下：式中：分别为第天和第i天根系层的土壤含水率（%）；为第i天的有效降雨量（mm）；为第天的净灌水量（mm），为第天作物的实际蒸发量（mm）；为第天土壤深层渗漏量（mm）；为第天地下水的补给量（mm）；为第天根系层深度（m）。

2.2模型参数验证本文采用2018年的试验资料建模并率定ISAREG模型中的参数其中气象数据由当地农业气象试验站提供，参考作物腾发量ET0由修正的Penman-Monteith公式计算根据实测资料及FAO-56的推荐值，修正后玉米生育初期的作物系数为0.4，中期的作物系数为1.02，后期的作物系数为0.57，玉米的产量反应系数为1.13以上参数输入ISAREG模型进行灌溉模拟，得到相应土壤含水率的模拟值将田间实测土壤含水率与ISAREG模型模拟的土壤含水率进行对比，则对比关系如图1所示图1玉米沟灌田间实测土壤含水率与ISAREG模型模拟含水率对比从图中可以看出，沟灌条件下，田间实测土壤含水率的数值与模拟值十分接近，两者的相对误差在6%以内，模拟精度较高因此，ISAREG模型中选取的参数合适，可用于评价玉米沟灌的实际灌溉制度，并进行灌溉制度的优化3、灌溉制度评价利用ISAREG模型对实际玉米沟灌灌溉制度进行评价，模型具体输出结果见表1表1玉米沟灌实际灌溉制度评价指标从表1中分析得出，沟灌条件下，玉米的产量随灌水量的降低而增加处理G1的灌水量为280mm，其深层渗漏量为7.4mm,灌水效率为96.8%，产量下降率为11.2%。

与处理G1相比，处理G2的灌水量减少了20mm，深层渗漏量减少了7.4mm，灌水效率增加了3.2%，达到100%，产量下降率增加了4.5%分析原因主要是因为玉米生育关键期灌水延迟导致处理G2的产量下降至15.7%4、灌溉制度方案设计与优选4.1灌溉制度方案设计为了利用ISAREG模型制定适合河套灌区的玉米沟灌优化灌溉制度，以当地实际状况、作物的生长需要以及ISAREG模型验证过的基本数据为基础，设计玉米沟灌灌溉制度方案，通过模型多次模拟，保证产量下降率在10%以内，找出以下5种相对合理的灌溉制度设计方案，具体方案设计如下：方案1：以最大产量为目标当根系层土壤平均含水率下降至适宜含水率下限时开始实施灌溉，灌水量为补充根系层土壤含水率至田间持水率所需要的水量方案2：给定灌水日期根据当地多年黄河来水时间确定灌水日期当地农民玉米灌溉从播种之后一般灌4水，模型中灌水日期制定为6月8日、7月1日、7月23日、8月15日灌水量为补充根系层土壤含水率至田间持水率的90%所需要的水量方案3：给定灌水日期灌水次数及灌水日期与方案2相同灌水量为补充根系层土壤含水率至田间持水率的80%所需要的水量方案4：给定灌水定额。

方案中的灌水定额采用68mm，每次灌水时间由模型优化算出方案5：给定灌水定额方案中的灌水定额采用60mm，每次灌水时间由模型优化算出4.2灌溉制度方案优选通过对玉米沟灌灌溉制度的设计，利用ISAREG模型进行模拟，模拟结果见表2表2玉米沟灌灌溉制度方案模拟结果从表2可以看出：方案1：以最大产量为目标，玉米覆膜沟灌灌水量为321.3mm，全生育期内灌水4次，产量无减产方案2～方案3：按照黄河来水时间给定灌水日期，与方案2相比，方案3的产量下降率增加了2.2%，在合理利用水资源的情况下，灌溉定额减少了32.13mm，故方案3较为合理方案4～方案5：给定灌水定额，灌水时间由模型优化给出与方案4相比，方案5产量下降率增加了1.3%，但灌水定额减少了32mm，故方案5较优5、结论本文在田间试验数据及ISAREG模型中各项参数验证的基础上，对玉米沟灌实际的灌溉制度进行了评价，利用ISAREG模型模拟了5种玉米沟灌灌溉制度，结果表明：当灌水时间受到黄河来水时间的限制时，建议玉米沟灌灌溉定额为257.04mm，全生育期灌水4次；当灌水时间不受限制时，建议玉米沟灌灌溉定额为240mm，全生育期灌水4次，每次灌水量均相同，此方案适合灌溉水源为井水。

张寅,孙明海.基于ISAREG模型的玉米沟灌灌溉制度优化研究[J].新农业,2020(22):63-65.基金:河套学院科学技术研究项目《基于ISAREG模型的河套灌区沟灌灌溉制度优化研究》(项目编号:HYZQ201719).。