集雨补灌条件下的玉米作物-水模型.pdf

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1、第26卷第8期802010年8月农业丁程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26NO．8Aug．2010集雨补灌条件下的玉米作物一水模型李兴1，勾芒芒2，程满金2，王勇1(1．内蒙古师范大学内蒙古节水农业工程研究中心，呼和浩特010022；2．内蒙古自治区水利科学研究院，呼和浩特010020)摘要：黄土高原半干旱区生态环境恶劣、水十流失严重、年内降雨分配极不平衡，集雨蓄水工程收集的雨水十分有限，每次补灌董仪为18into。为探讨集雨补灌条件下，各牛育期补允灌溉对产量的影响程度，找出玉米需水敏感期，该文建立了集雨补灌条件下能够反映产量和阶段水分关系

2、的数学模型。该模型以E％j。倡死为相对腾发量(以Jensen模型为基础进行了变形)，采用相对产量和相对腾发量可以消除部分冈素对模型的影响，因此，以相对腾发奄和相对产量作为BP神经网络的输入样本和输出样本，经过反复训练分析比较，建立了基于集雨补灌条件下的BP神经网络作物一水模型，并用实测值和变形的Jensen模型与其进行了验证比较。结果表明：该模型模拟精度明显高于变形的Jensen模型，且能够反映出玉米各生育阶段需水的敏感程度并能较好地预测集阿补灌条件下的玉米产量。同时，也探讨了模型存在的问题和不足。关键词：神经网络，作物，模型，集雨补灌，作物．水模型doi：10．3

3、9698．issn．1002—6819．2010．08．013中图分类号：$274．1文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)一08-0080-05李兴，勾芒芒，程满金，等．集雨补灌条件下的玉米作物一水模型[J]．农业工程学报，2010，26(8)：80—84．LiXing，GouMangrnang，ChengManjin，eta1．Maizecrop—watermodelunderconditionofsupplementalirrigationwithharvestedrainwater[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，

4、26(8)：80一84．(inChinesewithEnglishabstract)0引言随着水资源危机的不断加剧，雨养农、Ik成为解决黄土高原干旱半干旱地区农业发展的主要途径，它能在时间和空间2个方面实现雨水富集，实现对天然降水的调控利用【ld01。但集雨蓄水工程属于微型水源上程，收集到的雨水十分有限，水分与作物产量之间的变化规律十分复杂。目前，作物水分生产函数的加法、乘法模型仍不够完善，例如用原始的Jensen模型对非充分灌溉的试验资料进行非线性拟合时，可能出现某些生育阶段的敏感指数为负值的情况，为了解决该问题，郭群善等曾提出将敏感指数累计值与作物生育时间建立正

5、弦曲线数学关系，王仰仁等利用Logistic生长曲线拟合敏感指数累计函数与作物生育时间之间的关系，均取得了较好的效果[11-12]。然而，由于引入的累计曲线模型并非物理模型，因此对所估算的敏感指数来说又增加了一些模型误差，对于所增加的模型误差的大小以及其影响程度目前还不清楚【uJ。现今，学者们所研究的非充分灌溉试验，大多以Jensen模型为依据，以充分灌溉为对照t14-15】，或引入各种效应的修正系数来修正Jensen模型【16】，但在集雨补灌条件下，如何将Jensen模型变形后建立适合该区域的作物一水模型显得十分重要。收稿日期：2009-11-27修订日期：201

6、0-01—31基金项目：国家“863”节水农业霞大科技专项资助项目(2002AA224221)作者简介：李兴(1981一)，男，内蒙占兴安盟人。博士，主要从事水污染控制与资源化方面的研究。呼和浩特内蒙古师范大学内蒙古节水农业工程研究中心，010022。Email：lixingmm@yahoo．com．al本文利用内蒙古准格尔旗沙圪堵镇集雨补灌试验站资料，根据水量有限的约束，在玉米的各个生育阶段进行补灌，而其他生育阶段不灌，以整个生育期不灌溉为对照，将作物产量与各生育阶段水分影响因子看成是复杂的非线性函数逼近问题，建立了集雨补灌条件下的BP神经网络玉米作物一水模型。该

7、模型在有限水量的条件下，确定了集雨补灌的最佳时期与产量，获得较高的作物产量及水分利用效率，旨在为干旱半干旱地区集雨农业高效利用水资源提供一定的理论依据。1材料与方法1．1田间试验试验于2003--2007年在内蒙古准格尔旗进行，试验区位于内蒙古准格尔旗北方半干旱集雨补灌旱作区试验站，该区属于典型的半干旱黄土高原丘陵区，水土流失严重、沟壑纵横，沟谷面积占30％左右，海拔高度由沟底l030m升高到山顶l320m。降雨量少而集中。春秋两季气温变化强烈，日温差较大。多年平均气温7．2℃，年日照时数为31173h，≥10℃以上积温为3500℃。年平均风速2．3m／s，无霜