黄淮平原是我国重要的粮食生产基地,粮食之所以产量不高是由于受到了灌溉水资源的限制,也就是说,这是由于水资源的供需矛盾造成的。在作物对灌溉水资源需求不断增加、人们对粮食的需求增大的背景下,如何在有限的水资源条件下生产出更多的粮食显得十分重要。在河南省原阳县开展节水灌溉试验,目的是通过设置不同的土壤含水率水平来研究和确定冬小麦、夏玉米和耗水量之间的关系,以此来确定作物合理、科学的灌溉制度,避免造成灌溉水资源的浪费并且同时使作物达到高产。研究方法:本试验对冬小麦和夏玉米设置不同的含水率下限水平,每个水平3个重复进行研究。研究内容:首先利用水量平衡法和彭曼公式计算出作物耗水量和参考作物需水量,从而计算出作物不同生育阶段的作物系数;然后在已知耗水量和产量的前提下建立模型求解出不同生育阶段的水分敏感指数通过校验得到合适的作物—水模型为Jesen模型;最后建立动态规划模型对灌溉制度进行优化。本试验可以得到如下结论:(1)根据原阳气象站观测的气象资料和试验所得到的的数据,利用彭曼公式(Penman-Monteith)和水量平衡方程计算出了冬小麦和夏玉米各阶段的参考作物蒸发蒸腾量和作物耗水量并在此基础上估算出了不同生育阶段的作物系数。由此可以得到冬小麦、夏玉米的需水规律大致呈抛物线的趋势,冬小麦在拔节—抽雄期达到峰值5.6 mm/d,夏玉米在抽雄—灌浆期达到峰值为6.75 mm/d,随后需水强度逐渐减小。(2)根据试验计算的不同阶段的耗水量和相对应的产量,分别建立Jesen、Blank、Minhas、Stewart四个模型,对模型求解则可以得到不同模型下的水分敏感指数,冬小麦和夏玉米在四个模型下的整体表现为:冬小麦水分敏感时期是拔节-抽穗期和抽穗-灌浆期;夏玉米水分敏感时期是在抽雄期;并且对模型进行校验,最终得到冬小麦、夏玉米的灌水敏感阶段和适合试验区的水分生产模型为Jesen模型。(3)水分生产函数的重要用途就是来确定作物的优化灌溉制度。通过确定Jesen模型作为目标函数并且运用MATLAB编程的方法对冬小麦、夏玉米进行灌溉制度的优化,最终对作物灌溉制度优化后可以得到:当冬小麦和夏玉米当灌水量达到350mm左右时相对产量较高,当灌水量大于350mm时,产量增加的幅度会相对较小,由此可以得到取得高产节水时的优化灌溉制度。