在目前水资源十分短缺的情况下,农业灌溉用水不能增加,而粮食需增收的背景下,如何将有限的灌溉用水在作物不同生育期优化配置,以及对作物进行精量灌溉控制,使灌溉效益最高,越来越成为农田灌溉领域的研究热点。针对上述问题,本研究以内蒙古河套灌区主要粮食作物为研究对象,对其作物水模型及灌溉制度模型优化作了初步研究。获得以下主要结论:(1)从水分胁迫对作物的影响出发,分析了不同生育期土壤水分胁迫对作物产量、生理生育状况(株高、叶面积指数)的影响,使作物在不同阶段缺水所受影响的程度有了直观的反应。(2)在模型建立方法的应用上,通过理论与实例的比较,确定了稳健回归较传统回归方法的优势。采用MATLAB中的Robustfit命令,可以很方便地实现作物水模型的稳健估计,建议今后在建立作物水模型时,优先采用稳健回归方法。(3)在考虑降雨量、作物缺水减产等的基础上,根据田间小区非充分灌溉试验资料,分析和确立玉米产量与全生育期水分和生育阶段水分之间的量化关系,应用稳健回归方法计算出几种常用作物水模型中的敏感指标并选择出了Minhas型作物水模型为适合于当地玉米的作物水模型。(4)本文利用当前先进的全局优化搜索算法—微分进化算法以及模式搜索法来进行灌溉制度的优化,克服了以往动态规划渐近法(DPSA)和非线性规划(NLP)不能收敛到真正最优解的缺陷以及动态规划中存在维数灾的问题,使此算法在这类不确定性、非线性模型的求解中取得了好的效果。求解结果表明,模型很好地解决了有限水量在不同生育期的优化分配。