1、本研究通過(guò)選取小麥、玉米、馬鈴薯、油葵、胡麻五種作物，在相應(yīng)的種植方式下，進(jìn)行不同灌溉水平的定點(diǎn)定位試驗(yàn)，對(duì)寧夏引黃灌區(qū)不同作物及種植模式的耗水及水分利用效率進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上選擇節(jié)水型作物和它們的組合模式，結(jié)合區(qū)域調(diào)查進(jìn)行作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。研究綜合考慮了灌區(qū)水資源的供需平衡，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三大效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并在此基礎(chǔ)上建立起寧夏引黃灌區(qū)作物及種植模式多目標(biāo)優(yōu)化模型，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 1.不同灌溉水平的定點(diǎn)

2、定位試驗(yàn)于2003-2004年在寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，對(duì)小麥—青貯玉米、單作玉米、單作馬鈴薯、單作油葵、單作胡麻、春小麥/玉米六種種植方式進(jìn)行了不同灌溉水平的試驗(yàn)處理，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)作物生育期的灌水量、灌溉次數(shù)、耗水量、產(chǎn)量水分利用狀況等進(jìn)行分析，找出每種作物及相應(yīng)種植制度下的最優(yōu)灌溉模式。 1.1試驗(yàn)結(jié)果表明灌溉水平對(duì)春小麥、胡麻生育期影響較為明顯，灌水過(guò)少，會(huì)引起生長(zhǎng)進(jìn)程加快而早熟，而灌水過(guò)多又會(huì)引起營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺而引起貪青晚

3、熟，灌水過(guò)多會(huì)縮短馬鈴薯的生育期。各作物的葉面積和生物量變化隨灌水水平的不同而不同，但各作物基本上是生育前中期，灌溉量越大，葉面積增長(zhǎng)量和干物質(zhì)累積總量越大，累積速度也越快，到生育后期，高灌水量的處理干物質(zhì)累積速度明顯下降。 1.2不同灌溉水平對(duì)各作物及其相應(yīng)種植方式下的耗水組成比例的影響很大。隨灌溉量的增加，灌溉量占總耗水量的比例呈直線上升，而土壤供水和降水占總耗水量的比例則是直線下降的。作物各個(gè)生育期的耗水模系數(shù)隨灌溉水平也

4、有所變化，在本試驗(yàn)的條件下，總體上看，春小麥耗水最大時(shí)期是在拔節(jié)-抽穗階段，耗水模系數(shù)達(dá)到了34.5-48.8％，其次是抽穗-灌漿和灌漿-成熟階段；玉米耗水最大時(shí)期是在拔節(jié)-大喇叭口期，達(dá)到了32.7％-46.5％，除了苗期灌水的處理外，其他處理播種-拔節(jié)階段耗水模系數(shù)最?。获R鈴薯最大耗水時(shí)期是在塊莖形成期，最高達(dá)到60％以上，其次是塊莖增長(zhǎng)期；油葵在苗期和現(xiàn)蕾期耗水最多，而開花期和結(jié)實(shí)期則相對(duì)較少。灌水的處理苗期和現(xiàn)蕾期的耗水系數(shù)達(dá)到

5、31.5％-42％，一定量的灌水可以提高油葵生長(zhǎng)中期的耗水量，現(xiàn)蕾期尤為明顯；胡麻在現(xiàn)蕾到開花階段耗水最多，而苗期和結(jié)實(shí)期則相對(duì)較少。 1.3灌溉水平對(duì)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)值均有不同程度的影響，各作物單作條件下，產(chǎn)量隨灌水量增加呈拋物線變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，單作春小麥在灌溉定額為4950m3.hm-2時(shí)產(chǎn)量最高，達(dá)到了7916kg.hm-2。春小麥—青貯玉米種植方式下青貯玉米的產(chǎn)量受春小麥灌溉情況較大，在青貯玉米拔節(jié)初期補(bǔ)充灌溉900m

6、3.hm-2水，青貯玉米生物產(chǎn)量最高達(dá)51434kghm-2。單作玉米灌水定額為3150m3.hm-2產(chǎn)量最高，達(dá)13252kg.hm-2。春小麥/玉米灌溉水平達(dá)到8100m3.hm-2的產(chǎn)量最高，小麥為4820kg.hm-2，玉米為9938kg.hm-2。試驗(yàn)中，馬鈴薯在塊莖形成初期灌—水的產(chǎn)量最高，達(dá)到了52445kg.hm-2，不灌水和灌四水的產(chǎn)量最低。油葵的產(chǎn)量在灌一水、灌溉量為1050m3.hm-2時(shí)的產(chǎn)量最高，達(dá)4186kg

7、.hm-2，灌四水的產(chǎn)量最低。胡麻在灌兩水、灌溉定額為2400m3.hm2時(shí)的產(chǎn)量最高，達(dá)到2540kg.hm-2。 1.4各作物在不同灌溉水平下的產(chǎn)值變化與產(chǎn)量變化趨勢(shì)基本相同，但作物之間在產(chǎn)值之間有較大的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，單作春小麥-青貯玉米、單作馬鈴薯、春小麥/玉米的產(chǎn)值相對(duì)較高，在各作物產(chǎn)量最高時(shí)的產(chǎn)值單作春小麥-青貯玉米最高，其次為單作馬鈴薯和春小麥/玉米，單作油葵、單作胡麻最低。 1.5本文通過(guò)根據(jù)定位試驗(yàn)

8、的結(jié)果對(duì)各作物的灌溉定額與產(chǎn)量進(jìn)行了二次曲線擬合，求解了產(chǎn)量最高時(shí)的灌溉定額及最高產(chǎn)量，并通過(guò)邊際產(chǎn)量和邊際產(chǎn)值的分析預(yù)測(cè)了各作物節(jié)水灌溉制度下的灌溉定額參數(shù)。各作物的經(jīng)濟(jì)灌溉定額的上限分別為春小麥3423m3.hm-2、玉米3100m3.hm-2、馬鈴薯2093m3.hm-2、油葵1091m3.hm-2、胡麻2264m3.hm-2。 1.6各作物的灌溉水WUE隨灌溉定額的增加而增加，說(shuō)明產(chǎn)量對(duì)灌水的依賴性很強(qiáng)。在各作物的不同灌

9、溉水平下，只灌一水的IEUE是最高的，其中馬鈴薯只灌一水的IEUE最高，比其它作物的IEUE最高水平高約30％，隨著灌水量的增加，各作物的IEUE是逐步下降的。在各作物產(chǎn)量達(dá)到最高時(shí)，馬鈴薯的IEUE是最高的，比春小麥和玉米分別高59％和55％，比油葵和胡麻分別高38％、44％。 2.通過(guò)定位試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和調(diào)查數(shù)據(jù)建立了寧夏引黃灌區(qū)種植業(yè)主體結(jié)構(gòu)線性規(guī)劃模型，并應(yīng)用DPS軟件對(duì)進(jìn)行了線性優(yōu)化。未來(lái)15年的種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，在灌溉水

10、量限制在25億m3以下時(shí)，水稻種植面積保持在6.7萬(wàn)hm2，春小麥—青貯玉米種植面積由2010年的3.5萬(wàn)hm2，上升到2020年的3.7萬(wàn)hm2，春小麥/玉米的面積逐步下降，由2010年的5.37萬(wàn)hm2，下降到2020年的2.23萬(wàn)hm2，經(jīng)濟(jì)作物面積由2010年的8.44萬(wàn)hm2上升到2020年的8.5萬(wàn)hm2，2010年的總產(chǎn)值將達(dá)到680418萬(wàn)元，到2020年將達(dá)到858799萬(wàn)元，減稅純收益也逐年上升，到2020年上升到4

11、67646萬(wàn)元。田間總凈灌溉水量最小值在22.33-23.29億之間。在灌溉水量限制在22億m3以下時(shí)，單作玉米的播種面積從2010年到2020年均保持在14萬(wàn)hm2左右，經(jīng)濟(jì)作物面積由2010年的3.43萬(wàn)hm2上升到2020年的6.45萬(wàn)hm2，其它作物的播種面積基本保持在25億m3灌溉水量下的水平。田間總凈灌溉水量2010年接近22億m3。2010年的總產(chǎn)值將達(dá)到599161萬(wàn)元到2020年將達(dá)到809380萬(wàn)元。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，本