本论文针对我国农业灌溉实际情况,以提高作物水分生产率为目标,以系统理论和优化理论为指导,以土壤水分胁迫下作物生理生态响应机制为核心,在对水利、农业、生物、化学、管理等学科相关技术进行大量田间试验的基础上,在系统框架下,以作物生长发育历程为时间序列,以满足作物生长对水分的要求为条件,对多个单项技术进行优化组合,研究提出了一个科学的、可被用户在实践中使用的提高作物水分生产率的技术集成体系。该技术集成体系已经得到实际生产验证,取得了较好的效果。 首先,论文对作物水分生产率的概念、影响因素、提高作物水分生产率的主要技术、水分生产率国内外发展趋势进行了介绍,论述了提高作物水分生产率技术的特点和所涉及的科学领域以及进行提高作物水分生产率研究的理论和现实意义。论文对于提高作物水分生产率的各有关技术的国内外研究现状进行了综述和总结,指出了需要进一步研究的问题和今后研究方向,并在此基础上提炼概括出了本论文的主要研究内容。 第二章,介绍了试验区的基本情况、试验区的代表性、试验开展情况、试验数据采用情况。 第三章,对水分胁迫条件下作物生理生态响应及水分胁迫阈值的确定方法进行了研究。①对水分胁迫条件下冬小麦、夏玉米关键生育期的气孔阻力、蒸腾强度、光合速率、灌浆速率、产量构成因素以及作物水分生产率等主要生理生态指标的响应机理进行了深入研究,发现冬小麦和夏玉米关键生育期各生理生态指标对水分胁迫有阈值存在,且阈值具有稳定性。夏玉米的水分胁迫阈值较冬小麦离散,对水分胁迫更敏感。②对最优分割聚类法的概念、数学模型及模型解法进行了介绍,首次把该方法应用到作物水分胁迫阈值的计算中。③利用长葛和巩义两个试验区1999-2001年田间试验资料,研究确定了冬小麦、夏玉米两种作物的水分胁迫阈值,为制定优化灌溉策略提供了理论依据。 第四章,对作物水分生产函数模型及水分敏感指数的变化规律进行了研究。①对作物水分生产函数静态模型、动态模型、全生育期模型和生育阶段模型的概念和定义进行了介绍。②利用1991-1996年开封惠北试验站冬小麦长系列试验资料,对目前较常用的四种主要水分生产函数Jensen、Stewart、Blank、Singh模型的适应性进行了研究。发现Jensen模型适应河南省平原地区的生产实际。③利用长葛和巩义两个试验区1999-2001年试验资料以及1980-2002河南省灌溉试验整编资料,研究确定了河南省平原地区冬小麦、夏玉米的全生育期和生育阶段水分生产函数模型参数,为优化灌溉技术设计提供了模型参数支持。④研究发现:Jensen模型中的水分敏感指数年际间变化具有规律性。越干旱年份,敏感指数越大,越湿润年份,敏