2.3 灌溉制度优化研究现状及人工牧草非充分灌溉研究进展

2.3.1 国内外灌溉制度优化与非充分灌溉研究现状

灌溉制度一直是灌溉领域的研究重点，随着科学技术的发展和认识水平的提高，特别是水资源供需矛盾的加剧，灌溉制度优化，尤其是非充分灌溉制度优化研究得到了较快发展。Flin和Musgrave（1967）运用动态规划法对非充分灌溉条件下作物灌溉制度进行了优化研究。Dudley（1969）把随机动态规划运用于农作物最优灌溉制度制定。Cordova和Bras（1981）、Ramirez（1985）利用随机动态规划对非充分灌溉条件下的灌溉制度进行了最优化。

在国内，灌溉制度与作物需水量研究构成了作物灌溉试验研究的基础，随着水资源供需矛盾的不断加剧，各地积极探索灌溉用水管理的最优化。合理的灌溉制度是指导灌区灌溉工作、强化用水管理的依据，它关系着灌区水土资源充分利用与灌溉工程设施效益的发挥。确定作物灌溉制度通常采用以下3种方法：一是总水量平衡分析计算确定，根据农田水量平衡原理确定作物灌溉制度，计算方法较多，如彭曼公式等；二是根据灌溉试验制定灌溉制度，开展田间作物灌溉试验研究工作，积累一定灌溉制度、灌水方法、灌溉效益等技术资料，可作为制定作物灌溉制度的依据，但是，在选用试验资料确定灌溉制度时，需注意原试验的条件，不可生搬硬套；三是结当地群众灌溉经验，群众积累了当地灌溉生产经验，对这些生产经验加以调查分析总结，可以得到符合当地实际、具有实用意义的灌溉制度。

正常供水条件下的灌溉制度优化和缺水条件下的最优灌溉制度研究开始较晚，但发展较快。荣丰涛（1986）应用动态规划法对冬小麦的最优灌溉制度进行了研究；袁宏源等（1990）应用二维动态规划模型求解了黑龙港多种作物的最优灌溉制度。张展羽等（1993）依据各阶段灌溉水量对产量效果的不确定性，应用模糊动态规划法进行了作物灌溉制度优化。郭宗楼（1993）提出有限灌溉水量在多种作物之间进行最优分配的两层动态规划的迭代方法（DP-DP法）。陈亚新等（1998）考虑降雨过程的随机性，建立了随机一维动态规划灌溉制度优化模型。陈守煜等（2002）将多维目标模糊优选动态规划理论应用于农作物非充分灌溉制度设计，建立了在考虑作物种植风险指标的非充分灌溉制度多目标优化模型。孙书洪（2005）采用动态规划研究了水资源不足条件下的灌溉制度多阶段优化，建立了非充分灌溉条件下的作物蒸发蒸腾模式。

2.3.2 人工牧草非充分灌溉研究进展

20世纪之前，人工草地灌溉制度研究多以充分灌溉为思路进行，其灌溉制度体现了充分供水丰产高产的管理思想。非充分灌溉制度指在灌溉水资源不足或由于工程性缺水不能满足作物充足用水供应和及时调节水量的情况下，允许作物某一阶段或某一生育时期水分亏缺（或者说作物一定程度受旱）灌溉。这是一种不能完全满足作物灌溉用水的灌溉制度。非充分灌溉是由于灌溉水供给相对紧缺使得土壤水分不足，因而不能完全充分地供给作物用水灌溉。综合我国一些试验情况，在作物关键用水时期因灌水不充分，致使作物减产情况大致是：玉米减产10%～40%；苜蓿减产20%～30%；谷物减产20%～25%。因此，灌溉水资源缺水灌区，合理配置灌溉水量显得十分重要。非充分灌溉制度实施的核心是根据不同作物不同生育阶段对水分的敏感性和需求，把有限灌溉水量用到对作物产量贡献最大的阶段，从而节约灌溉用水，提高灌溉效益，增加单方水产出量，使全灌区总体收益达到最大。

牧区水资源短缺，灌溉制度优化始终是牧草节水灌溉研究的一个重点。王维平用动态规划原理建立了牧草灌溉制度优化模型。郭克贞等应用动态规划对荒漠草原紫花苜蓿、披碱草等人工牧草灌溉制度进行了优化研究，2003年在对饲料作物灌溉增产作用、水分生产函数研究的基础上，应用动态规划法研究了内蒙古地区渠灌、低压管道输水灌溉以及喷灌条件下的饲草料作物的优化灌溉制度。

21世纪以来，随着水资源供需矛盾的日趋尖锐，各地积极探索牧草非充分灌溉技术。郭克贞等应用Jesen模型对毛乌素沙地的紫花苜蓿、沙打旺、饲料玉米、青贮玉米各生育阶段的水分敏感指数和非充分优化灌溉制度进行了研究。畅利毛、郭克贞等在对甘肃河西地区的披碱草、燕麦的作物-水模型研究的基础上，对两种作物的非充分灌溉制度进行了研究。佟长福先后对西北牧区、锡林郭勒草原、呼伦贝尔草原人工牧草合理灌溉定额和非充分优化灌溉制度进行了研究。佟长福、范晓慧等对毛乌素沙地紫花苜蓿、青贮玉米、饲料玉米非充分灌溉下的牧草-水模型进行了研究。任蓉、郭克贞等在对毛乌素沙地紫花苜蓿非充分灌溉下的牧草-水模型进行研究的基础上，进行了人工草地调亏灌溉技术探讨。但人工牧草非充分灌溉研究多集中在内蒙古中部，广大的西北干旱荒漠草原区开展极少，尽快加强这些地区人工牧草非充分灌溉试验研究十分必要。