农业水生产力研究进展
水分生产力概念

水分生产力概念水分生产力是指植物在单位面积上通过光合作用所固定的碳质量与单位面积上消耗的水分量的比值。
这一概念用于衡量植物在水分利用效率方面的表现,是植物生理学和农业科学领域的重要研究对象。
水分生产力不仅关乎植物的生长与发育,还对水资源利用、农业可持续发展以及全球气候变化等方面具有深远影响。
一、水分生产力的影响因素1.环境因素:气候条件、土壤性质和地形地貌等环境因素对水分生产力产生重要影响。
例如,干旱地区植物为适应水分短缺,通常具有较高的水分利用效率,而湿润地区植物水分利用率相对较低。
2.植物种类和品种:不同植物种类和品种对水分的利用效率存在显著差异。
一些植物具有较高的水分生产力,如水稻、小麦等,而另一些植物如玉米、大豆等水分生产力相对较低。
3.农业管理措施:合理的农业管理措施可以提高水分生产力。
例如,节水灌溉、施肥、种植模式调整以及耕作制度改革等都可以提高植物的水分利用率。
二、提高水分生产力的意义1.提高作物产量:在水分资源有限的情况下,提高水分生产力有助于实现作物产量的增加,保障粮食安全。
2.节约水资源:通过提高水分生产力,可实现单位水分投入产出更高的作物产量,从而减少水资源浪费,降低农业用水成本。
3.缓解干旱缺水问题:干旱缺水地区,提高水分生产力有助于缓解水资源压力,促进农业可持续发展。
4.减缓全球气候变化:提高水分生产力,有助于减少植物蒸腾作用,降低水分蒸发,从而降低温室气体排放,减缓全球气候变化。
三、水分生产力研究发展趋势1.基因层面研究:随着生物技术的发展,越来越多的研究者开始关注植物水分利用效率相关基因的研究,以期通过基因工程手段提高植物的水分生产力。
2.模型研究:水分生产力模型是预测植物生长、水资源利用等方面的重要工具。
未来研究将不断完善和优化模型,为农业生产提供更为精确的决策支持。
3.跨学科研究:水分生产力研究涉及植物生理学、土壤学、水文学等多个学科,跨学科研究有助于全面揭示水分生产力提高的生理、生态和环境机制。
作物水分高效利用的技术和理论研究进展

作物水分高效利用的技术和理论研究进展作者:袁道梅来源:《现代农业科技》2010年第21期摘要从作物水分高效利用的技术依据、作物吸水的土壤有效水分含量范围、水分对作物生理生态特性的影响、作物和品种耗水特性差异、作物亏水后的补偿效应、水分利用效率与耗水量非同步性等理论领域对国内外研究成果进行了综述,为生物节水和管理节水提供理论依据。
关键词作物;水分利用效率;节水技术;节水理论中图分类号 S5-3;S-0 文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)21-0014-03ReviewonTechniqueandTheoryResearchProgressofCropWaterUtilizationYUANDao-mei(Agricultural Technique Extension Center of Yongdeng County in Gansu Province,Yongdeng Gansu 730300)AbstractThe achievement of technique and theory research on crop water utilization was reviewed in this paper. The main content included the effective soil moisture content for utilization of crops,the effect of water deficit on physiological and ecological characteristics of crop,the different of water consume characteristics of different crops or varieties,the water implement effect of crops after water deficit,the relationship between WUE and water consume amount,etc. This could be used as a theory guidance for bio-water-saving and management water-saving.Key wordscrop;water use efficiency;water-saving technique;water-saving theory随着淡水资源日趋紧缺以及人口增加对旱耕地压力的逐步增大,充分利用有限水资源、走节水型旱作农业的路子已成为旱农发展的主流。
中国农业新质生产力:水平测度与动态演变

中国农业新质生产力:水平测度与动态演变
朱迪;叶林祥
【期刊名称】《统计与决策》
【年(卷),期】2024(40)9
【摘要】文章在深入分析农业新质生产力理论内涵的基础上,从农业劳动者、农业劳动对象和农业劳动资料三个维度构建了农业新质生产力综合评价指标体系,并基于2012—2021年我国31个省份的数据,采用熵值法、Dagum基尼系数、Kernel 密度、Markov链等方法对中国农业新质生产力的发展水平和动态演变特征进行了测度与分析。
研究发现:中国农业新质生产力发展水平提升明显,但整体水平仍然偏低,粮食主销区的发展水平较高。
中国农业新质生产力分维度发展水平由高至低依次为新质劳动对象、新质劳动者和新质劳动资料。
各地区发展水平存在一定的极化现象,但极化效应的影响在研究期间逐渐弱化。
组间差异是导致我国农业新质生产力发展不均衡的主要原因。
空间分布格局会影响中国农业新质生产力的演变过程,相邻省份发展水平的提升能够提高本省向高水平转移的概率。
【总页数】7页(P24-30)
【作者】朱迪;叶林祥
【作者单位】南京财经大学粮食和物资学院;南京财经大学经济学院
【正文语种】中文
【中图分类】F323
【相关文献】
1.黄河流域新质生产力水平的动态演进及障碍因子诊断
2.我国区域新质生产力水平测度、结构分解及空间收敛性分析
3.中国新质生产力发展水平测度、区域差距及动态规律
4.中国新质生产力发展水平测度与时空演进
5.新质生产力水平的统计测度与时空演变特征研究
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现代节水农业技术研究进展与发展趋势

果树 的水分利 用效率 。与传统 灌 水方 法追 求 田 问作 物 根系
活动层 的充分 和均 匀湿 润的想 法不 同, R I P D技 术强 A D 和 R 调在土壤垂直 剖面或水 平面的某个 区域保 持土壤 干燥 , 仅让
别是 发达 国家都 把发展 节水 高效农 业作 为 现代农 业可 持续 发展 的重要措施 。发达 国家在农 业生产 实践 中 。 提高灌溉 把 ( 水 的利用率 、 方水 的利用 效率 、 资源再 生利用 率作 降) 单 水 为研究重点 和主要 目标 。在研究 节水农 业基础 理论基 础上 。 将 生物 、 信息 、 计算机 、 高分子材料等 高新技 术与传统 的农业 节水技术相结合 , 提升节水农业技术的高科技含量 , 建立适 合国情的节水农业技术体 系 , 由传 统 的粗放农业 向现代 加快 化的精准农业转 型的进 程。 节水农业 技术 通常可归纳为工程节 水技 术 、 艺节水技 农 术、 生物 ( 生理 ) 节水技术和水 管理节水技 术等 4类 。节水农 业技术的应用可大致分布在 4个 基本环 节 中 : 1 减 少灌溉 () 渠系( 管道 ) 输水过程 中的水量蒸发与渗漏损 失 , 高农 田灌 提 溉水的利用率 ;2 减 少 田问灌 溉过 程 中的水分 深层渗 漏 和 () 地表流失 , 在改善灌水质量的 同时减 少单位 灌溉面 积的用 水 量 ;3 减少农 田土壤 的水分蒸发损失 。 () 有效地利用 天然 降水 和灌溉水资源 ;4 提高作物水分生产效 率 , 少作 物 的水分 () 减 奢侈性蒸腾消耗 , 获得较高 的作物产量 和用水效益 1 1 农艺节水技术 . 利用耕作覆盖措施和化学制剂调 控农 田水分状 况 、 蓄水 保墒是提高农 田水利用 率和作物水分 生产效 率的有效 途径 。 国内外 已提出许多行之有效 的技术 和方 法 , 如保护 性耕作技 术、 田问覆盖技术 、 节水生 化制剂 ( 保水剂 、 吸水剂 、 衣剂 ) 种 和旱地专用肥等技 术 和产 品正得 到广泛 的 应用 。如 美 国中 西部大平原 由传统耕作到少耕或免 耕 , 由表层松 土覆盖 到作 物残茬秸秆覆盖 , 由机 械耕作 除草 到化 学制 剂 除草 , 都显 著 提高 了农 田的保土 、 保肥 、 保水 的效果 和农业 产量。法 国 、 美
灌溉水管理对农田生态影响研究

灌溉水管理对农田生态影响研究灌溉水管理对农田生态的影响是一个复杂而重要的议题,涉及水资源的有效利用、农田生产力的提升以及生态环境的保护。
随着全球人口的增长和农业需求的增加,传统的灌溉方式在效率和可持续性方面面临严峻挑战。
对农田生态的影响不仅体现在土壤水分管理,还包括植物生长、土壤质地、微生物活性以及水体生态系统的健康等多个方面。
有效的灌溉水管理能够优化水资源的配置,改善土壤结构,提高作物产量,进而影响到整个农田生态系统的平衡。
科学合理的灌溉方式可以在满足作物生长所需水分的同时,确保土壤水分不至于过多,避免发生渍涝现象。
过量的水会导致根系缺氧,抑制植物的生长,并可能引起其他生态灾害,如土壤盐碱化,削弱土壤的生产能力。
在灌溉时,不同水源的选择也会对生态环境产生深远的影响。
例如,从河流或地下水取水的方式,其水质可能受到污染,而这会直接威胁到农作物的健康及土壤生物群落的活力。
优质水源的使用能够减少对环境的负面影响,提高作物抵御病虫害和极端天气的能力,从而在一定程度上保护生物多样性。
灌溉管理技术的不断进步,比如滴灌、喷灌等精细化灌溉技术,逐渐受到农业生产者青睐。
相较于传统的漫灌方法,这些新兴灌溉技术能够大大提高水利用效率,减少水资源浪费。
此外,这些技术也能更精确地满足作物对于水分和养分的需求,从而优化作物生长环境,并提升作物产量。
这种精准化管理不仅减少了对水资源的使用,也减少了因过度灌溉而导致的土壤劣变现象。
土壤是农田生态系统的重要组成部分,其健康与否直接关系到农业生产的可持续性。
合理的灌溉管理可以改善土壤物理及化学性质,增强土壤中的有机质含量,从而促进植物根系生长和微生物活动。
在健康的土壤中,各类生物之间形成良好的相互作用,有助于提升土壤肥力,促进植物的正常生长。
然而,不当的灌溉管理则可能造成严重问题。
例如,在一些地区,由于过度抽取地下水以支持农业发展,导致了土层下沉及土地盐碱化,这种长期恶化不仅威胁到农田生态,也对地区水资源供应造成压力。
新农村建设中水生态生产力的发展研究

砉墨弘裂斛聪新农村建设中水生态生产力的发展研究张永霞陈义元于兆峰解学相(莒县水利局山东臼照276500)C摘要]从建设社会主义新农村和谐社会出发,叙述新农村建设过程中人类活动对水生态生产力的破坏和影响,进而论述保护生态生产力的意义,以及如何发展生态农业、走可持续发展之路;进一步提出建设社会主义新农村和谐社会应该傲到的有关策略。
[关键词]和谐社会生态生产力新农村生态文明水安全水环境容量挺水植物中图分类号:F28文献标识码:A文章编号:1671--7597(2008)0610104--03党的十六届四中全会提出构建社会主义和谐社会,六中全会又强调作为历史战略任务,重点是建立资源节约型、环境友好型、生态平衡的协调可持续发展的社会经济环境,基础关键是建设社会主义新农村.一、水生意生产力人类社会自一开始生存发展就创造决定了四大生产,即物质资料的生产、精神产品的生产、人类自身的生产和生态环境的生产。
只是相对当时的环境条件来言,它们依次一个比一个重要,其它相对而言并不明显和重要而已。
自_-E业革命以来,人类对自然生态的索取就大大超过了其承载力,以致自然生态系统不堪重负,严重失衡。
其实,人类对生态环境的需求就像吃饭穿衣一样,也是一种基本需求。
人类对生态环境的优化改造,就促进生态环境的改进和提高,人们的生存环境也就得到改善和提高。
相应地也就发展了生产力;反之,人类活动破坏了生态环境,影响了其自身平衡,也就阻碍了生产力的发展,制约了经济的发展。
保护和改善生态环境,尤其是水生态环境,也就是发展了生态生产力、尤其是水生态生产力。
因此,促进生态环境的优化、改善和提高,从而促进生产发展的那一部分生产力就叫生态生产力,相应地影响或促进水生态环境的生产力就叫做水生态生产力。
水生态生产力是生态生产力的一部分,生态生产力又是生产力的一种。
水生态生产力和生态生产力一样具有四大特点:一是人类在生态生产中的作用远没有在其它生产中的作用大,仍然受到自然环境的约束,目前正处于“不破坏就是最大的发展”状态。
我国农业现状分析及农业可持续发展的研究

我国农业现状分析及农业可持续发展的研究摘要农业是通过培育动植物生产食品及工业原料的产业,是支撑国民经济建设与发展的基础产品。
但是由于中国从1950年以来制定的农产品统购统销等政策一直没有变,农民用低价出售农产品,而用高价购买工业产品,形成工农产品“剪刀差”。
在这一框架下,中国农业和工业的发展出现了失衡,工业和城市得到迅猛发展,城市居民收入一天天增加,而农业和农村发展却掉队了。
与此同时,面对复杂多变的国内国际政治、经济环境,我国在农业方面的基础地位日渐薄弱。
然而,在强劲的GDP增速背后,农民的收入水平却提高不够。
相比较发达国家,我国的农业发展总体水平落后,家庭式的农业生产普遍,农业生产效率低下,投入产出不协调,总而造成了农村大量劳动力的浪费。
于是,农业的可持续发展日渐提上日程,被人们所关注。
本文试图从农业的概念入手,详细阐述新中国成立之后农业的发展和改革对国民的影响,从我国农业目前面临的新形势与新特点,引出我国发展可持续农业的背景和必要性。
关键字:农业经济失衡生产力可持续发展第一章农业概述1.1 农业概念农业为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业。
农业的劳动对象是有生命的动植物,获得的产品是动植物本身。
我们把利用动物植物等生物的生长发育规律,通过人工培育来获得产品的各部门,统称为农业。
农业是支撑国民经济建设与发展的基础产品。
通常分为:种植业、畜牧业、林业、渔业、副业。
农业是人类社会赖以生存的基本生活资料的来源,是社会分工和国民经济其他部门成为独立的生产部门的前提和进一步发展的基础,也是一切非生产部门存在和发展的基础。
国民经济其他部门发展的规模和速度,都要受到农业生产力发展水平和农业劳动生产率高低的制约。
1.2 农业的生产结构中国农业的生产结构包括种植业、林业、畜牧业、渔业和副业;但数千年来一直以种植业为主。
由于人口多,耕地面积相对较少,粮食生产尤占主要地位。
在传统观念中,种植五谷,几乎就是农业生产的同义语。
农田水利灌溉系统的智能化管理研究与应用优化

农田水利灌溉系统的智能化管理研究与应用优化1.引言农田水利灌溉系统的智能化管理是当前农业领域的重要研究方向之一。
随着农业科技的不断发展,智能化管理可以有效提高农业水利灌溉系统的效率和生产力,实现农田水资源的合理利用和节约。
本文将探讨农田水利灌溉系统智能化管理的研究现状和应用优化。
2.智能化管理的背景农田水利灌溉系统的智能化管理是运用现代信息技术、传感器技术和自动控制技术,对农田水利灌溉过程进行自动化和智能化管理,以提高水资源的利用效率和农田灌溉作业的精准性。
智能化管理可以有效解决传统农田灌溉系统中存在的浪费、不均衡和低效等问题,对农业生产的可持续发展具有重要意义。
3.智能化管理的关键技术3.1 传感器技术传感器技术是农田水利灌溉系统智能化管理的基础。
通过安装在农田和水利设施中的传感器,可以实时监测土壤湿度、气温、降雨量等环境参数,及时掌握农田水分状况。
传感器数据的准确采集和处理可以为灌溉决策提供科学依据。
3.2 数据挖掘和分析技术农田水利灌溉系统产生的大量数据需要进行深入的分析和挖掘,以提取有效信息。
数据挖掘和分析技术可以帮助管理者找到农田水分利用存在的问题和规律,提供科学依据和决策支持。
3.3 自动控制技术自动控制技术是农田水利灌溉系统智能化管理的核心。
通过自动控制技术,能够实现对灌溉系统的自动调节和控制,提高灌溉的时机和灌溉水量的准确性,减少浪费和水资源的消耗。
4.智能化管理的研究现状目前,国内外学者和研究机构对农田水利灌溉系统的智能化管理进行了大量的研究。
研究内容主要涉及灌溉调度模型的建立、智能灌溉控制方法的优化和决策支持系统的构建等方面。
通过模型和算法的优化,可以达到更高的灌溉效率和水资源利用率。
此外,还有一些研究关注农田水利灌溉系统与气象预报和遥感技术的结合,以提高农田灌溉的精确性和准确性。
通过自动化的气象数据和遥感信息,可以为农田水利灌溉系统提供准确的需水量和灌溉时间。
5.智能化管理的应用优化智能化管理的应用优化是将研究成果应用到实际生产中,实现农田水利灌溉系统的智能化管理。
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第22卷第1期2007年1月地球科学进展A DVAN CE S I N E AR T H S C I E N C EV o l.22 N o.1J a n.,2007文章编号:1001-8166(2007)01-0058-08农业水生产力研究进展*刘 鹄,赵文智*(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽农田生态系统国家野外科学观测研究站,寒旱区流域水文及应用生态实验室;中国生态系统研究网络临泽内陆河流域综合研究站,甘肃 兰州 730000)摘 要:文章系统阐述了农业水生产力概念的发展过程,综合分析了影响农业水生产力的主要因素,详细列举了不同尺度上评估农业水生产力所需的水流及产出计算方法,给出了4种主要农作物在全球范围内的水生产力的分布范围与空间格局,并从提高水分利用效率、加强田间水资源管理、选择适宜的种植模式和栽培技术以及培育更加高效的农作物品种4个方面全面综述了各种水生产力提高策略。
指出在未来的水生产力研究中还需要强调农户的参与以及学科间的协作,加强水生产力尺度效应、水权与水价问题、虚拟水交易、水生产力提高措施对环境影响等方面的研究。
关 键 词:水生产力;利用效率;粮食安全;提高策略;尺度效应中图分类号:Q14;P33 文献标识码:A 水危机是21世纪初叶人类面临的主要挑战之一[1]。
灌溉农业作为全球最大的淡水资源消耗产业,约占淡水消耗总量的70%[2],在某些国家甚至高达80%[3]。
随着世界人口的膨胀、工业和生活用水的增加以及各种环境问题的出现,用水部门之间对水资源的竞争不断升级,灌溉农业所能获得的水资源量正在逐渐萎缩,未来数十年内需要解决的难题将是如何用越来越少的水资源生产更多的粮食[1]。
K i j ne[1]指出解决水资源危机的关键将是如何有效使用和管理有限的淡水资源,而用更少的水资源生产更多粮食的出路在于提高水生产力[4]。
水生产力概念体系的提出为解决水问题提供了一种全新的思路,提高水生产力不但能缓解水资源压力,还能为人类和生态系统留出更多可用的水资源。
近年来水生产力已经成为国内外研究热点之一。
国际水管理研究院(I W M I)、联合国粮农组织(F A O)、国际植物基因资源研究所(I P GR I)等著名机构在全球范围内相继开展了一系列的水生产力研究计划;国内在甘肃西峰、河北曲周和栾城、山东禹城、陕西长武、湖北漳河灌区等地也开展了相关的研究工作,并取得了重要进展[5~11]。
本文从水生产力概念、评估方法、区域表现、影响因素以及提高策略等方面综述了国内外水生产力研究成果,并展望未来的研究方向。
1 水生产力概念V i e t s[12]最早提出的水分利用效率是水生产力概念雏形,指农作物平均产量与蒸散发之间的比率,即单方水的有效产出,但常用的水分利用效率概念是指植物根区储存水量与灌溉水量比[13],水利工程上也使用灌溉水利用系数概念,指农作物水分需求(实际蒸散发减去有效降水)与水资源供给(由具体水体供给的水资源总量)之比。
这些概念中的水分消耗项不仅包括蒸散发,也包括渗漏及地表径流损失。
事实上,由渗漏及地表径流损失的水资源可能通过水循环在流域内被重复使用,所以以上概念均低估了水资源的实际利用效率,并可能忽略了地表灌溉系统在补给地下水、为下游农业和生态系统提* 收稿日期:2006-06-08;修回日期:2006-10-09.*基金项目:国家自然科学基金面上项目“荒漠河岸林生态格局与过程水文学机制研究”(编号:40571026)资助. 作者简介:刘鹄(1980-),男,甘肃兰州人,助研,在读博士,主要从事生态水文学方面的研究工作. E-m a i l:l ha y z @l z b. a c. c n *通讯作者:赵文智(1966-),男,陕西定边人,研究员,主要从事干旱区生态水文学研究. E- m a i l:z haow z h @l z b. a c. c n供水资源的作用[1]。
为了整合水循环因素,J e n s en[13]提出了灌溉水净利用系数概念(N e t e ffi c i e ncy);K e ll er[14]提出了灌溉水有效利用系数概念(E ff e c ti ve e ffi c i ency);W i l-l a r d s o n[15]提出了消耗比例概念(C on s um ed f r ac-t i ons);P e rr y[16]与B u r t[17]等提出了收益性和非收益性消耗比例概念(B ene fi c i a l a nd n o nbene fi c i al d e p l e-t ed/c on s um ed f r a c ti ons)。
S e c k l e r[18]将这些概念统称为新经典灌溉水利用系数概念,指出它们在本质上还是一种工程学观点上的效率概念,而“效率”一词已不适合在水资源管理和决策领域中继续使用。
I W M I提出了水生产力概念,即单位(体积或价值)水资源所生产出的产品数量或价值。
根据定义中分子分母具体内容,水生产力可以被表达为:(1)纯自然的生产力概念,水生产力=产品数量/消耗或分配水量。
(2)自然的和经济的综合生产力概念,水生产力=农作物总价值或净价值/消耗或分配水量。
(3)纯经济的生产力概念,水生产力=农作物总价值或净价值/消耗或分配水资源价值(包括自身价值和机会成本)[18]。
水生产力概念在农业生产中强调用同样的水资源生产更多的粮食或用更少的水资源生产同样多的粮食,即提高农作物水生产力,因此农业水生产力可以被简单定义为单方水资源所能生产出的粮食产量[19],也可以根据研究目的、尺度和区域进一步调整[1,4]。
这种定义上的灵活性为农业生产者、研究人员和水资源管理者提供了一个全新的概念框架。
2 影响因素Z w a r t等[20]分析发现全球4种主要农作物水生产力变化范围均比较大,究其原因是多种要素影响着土壤—植被—水分关系。
这些因素可大致分为4类:气候、土壤、农作物以及管理因素。
气候因素主要指大气饱和水汽压差影响蒸散发,进而控制农作物水生产力。
B i e r hu i z en等[21]研究气候参数对光合作用—蒸散发关系的影响发现大气饱和水汽压差与水生产力之间存在负相关关系,S t anh il l[22]研究不同纬度牧场水生产力发现从高纬度地区到赤道地区,大气饱和水汽压差逐渐增加,对应的水生产力逐渐减小,该结论与Z w a r t[20]分析结果一致。
土壤物理性质决定其渗透和蓄排水能力以及适宜的农作物类型等[20]。
土壤渗透能力主要通过影响水循环进而影响水分利用效率,间接影响农作物水生产力。
较好的土壤渗透能力能使降水迅速转化为土壤水分,起到减少地面径流、改善作物根区水分状况提高水生产力的作用。
土壤蓄水能力则影响土壤水分向地下径流的转化,影响土壤水分和养分流失,从而影响农作物水生产力。
较好的排水性能有利于控制地下水位防止水涝,同时还是维持土壤盐分不超过影响农作物生长的阈值、保证农作物水生产力不受盐分影响的关键土壤特性。
农作物水生产力在很大程度上取决于农作物种类和品种。
作物种类和品种直接决定作物蒸散发速率、生长周期、土壤水分利用效率以及作物产量。
如玉米是C4植物,其水分和养分利用效率要明显高于小麦、水稻等C3植物,相应的玉米水生产力也要高一些[20];陈尚谟[23]对冬小麦、夏玉米、谷子等作物种类的研究发现不同品种之间水分利用效率差异显著,抗旱性最强的谷子品种间水生产力相差高达6倍,小麦相差达到2倍,抗旱性最弱的玉米品种间差异最小为20%。
农作物水生产力还取决于管理因素,包括作物管理、灌溉水管理和土壤管理等。
作物管理能有效提高降水和灌溉水利用效率,合适的移植、轮作方式以及有效的杂草控制是获得较高作物水生产力的关键[24]。
灌溉水管理如灌溉水量、技术、时间都会影响作物水生产力[25~27],不同的灌溉技术,如漫灌、沟灌、喷灌、滴灌,其水生产力差别较大,一般来讲滴灌水生产力最高,喷灌次之,而传统的漫灌方式水生产力最低。
作物在不同生长阶段对水分胁迫的敏感程度不一样,因而对水生产力的影响也有所差异[28],所以灌溉时间合适与否也会影响水生产力。
土壤管理也能显著影响农作物水生产力[29],如改变土壤表面会导致作物蒸散量发生变化,相应的水生产力会出现差异;土壤养分条件直接决定作物生理效率,间接影响其水生产力[20]。
3 评估方法农作物水生产力评估包括水生产力现状估算及其时空动态的预测,基本原理是:根据研究目的确定水生产力的具体定义,通过各种手段获取水流(如蒸散发、灌溉水等)与产出(粮食产量、经济产出等)信息,在此基础上使用农作物产出值除以水资源消耗值计算水生产力。
农业生产中常用的水生产力指标有P W i rri ga t e d(产量/灌溉水量)、P W i n fl ow(产量/净入流)、P W d e p l e t e d(产量/消耗水量)以及P W p r oces s(产量/过程消耗水量)[18,30],单位均为k g/m3。
95第1期 刘 鹄等:农业水生产力研究进展 3.1 水流计算小尺度上(如田间尺度)的水流信息主要通过直接测量获得。
一些水流信息如农作物蒸散发既可以通过直接测量获得(如使用L y s i m e t e r s)也可以通过气候因素及农作物系数间接计算确定,类似C RO P W A T[31]的程序就可以达到间接计算的目的。
在较大尺度上(如灌溉系统或流域尺度)通过实测获取水流信息难度较大,因此需要借助遥感技术和模型计算获得,如灌区尺度上蒸散流可以通过S E-B A L(S u r f a c e E n e r gy B a l a n c e A l go r it hm o f L a nd)模型[32]将遥感数据转化为农田与裸地实际和潜在蒸散发率。
为了预测作物水生产力时空动态,需要考虑土壤类型、盐分状况、水资源可获得性等多种因素,因此需要根据研究目的选择合适的水流模型,如在田间尺度上可以使用S W A P(S o i l-W a t er-A t m os-p h e r e-P l ant)模型[33]量化蒸发、蒸腾、灌溉、排水、渗透、径流等,在流域尺度上可以通过使用S L UR P (S em i-d i s t r i bu t ed L a nd-U s e R uno f f P r o c e ss e s)模型[34]来估算水资源供给以及整个流域水资源使用情况。
3.2 产出计算小尺度上的农作物产出信息除了直接测量还可以通过间接方法计算获得,如田间尺度上的粮食产量可以通过基于F A O开发的简单作物生长算法[33]或考虑不同植物生理阶段农作物各种器官碳水化合物生产的作物生长模型计算得到,W O F O ST(W O r l d F O od S T ud i e s)模型就是一种以植被冠层吸收太阳辐射为基础计算植物光合速率以及可能的水分或盐分胁迫,进而估算农作物产出信息的典型模型[32];另外根据研究目的还有一些其它的模型如I n f o-C r op[34]、C SM-W h e at V4.0[35]、C E R E S-W he a t[36]等可以用来预测农作物水生产力动态。