呼伦贝尔市植物生长季土壤水分动态模拟研究

采用统计回归方法,利用不同土壤类型的3个农牧业气象观测站1988～2006年的气象和土壤水分观测资料,选取前一旬气温、降水、蒸发量和土壤水分四个因子,建立了呼伦贝尔市5月上旬～8月下旬0～40cm土壤水分动态预测模型,68.8%的方程通过了显著性检验;拟合相对误差小于±10%的为77.8%,小于±15%的为84.3%;利用实测资料对该模型进行验证表明,模型平均相对误差在20%左右,可用于预测呼伦贝尔市植物生长季各旬0～40cm各层土壤水分的动态变化。     

基于环境因子的春玉米产量结构模型分析研究

环境因子对作物产量的影响是现代农业气象研究的重要内容之一,建立春玉米产量结构模型可为春玉米的科学生产提供依据。本研究分析贵港春玉米不同生育阶段的环境因子与产量结构的相关性,并建立全因子、显著因子的多元线性回归模型和BP神经网络模型。结果表明,对春玉米产量结构影响最大的生育期为拔节—抽雄期,10~40 cm的土壤水分体积含水率与产量结构最为密切;四种产量结构预测模型优度(R²)比较,全因子模型(AF)优于显著因子模型(SF),多元线性回归(MLR)模型优于BP神经网络(BPNN)模型。试报检验模型发现MLR模型的泛化能力不及BPNN模型,其中BPNN_AF模型对理论产量、果穗粗的预测最为精准。BPNN全因子模型(BPNN_AF)可作为春玉米产量结构预测的最优模型,能较好捕捉作物产量结构与环境因子之间的非线性影响规律,预测结果较为合理准确。     

河西地区啤酒大麦需水规律及土壤水分变化特征研究

[目的]为合理安排啤酒大麦农田灌溉,优化水资源配置, [方法]采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的彭曼—蒙蒂斯(Penman-Monteith)公式,利用位于河西地区东部永昌气象站2013～2017年的气温、日照、风速等气象观测资料,计算出啤酒大麦生育期内逐日需水量,分析其需水规律；同时利用自动土壤水分资料,研究土壤水分时空变化特征。[结果]结果表明：全生育期总需水量为608.0 mm,分蘖、孕穗、乳熟为啤酒大麦需水关键期,孕穗～乳熟期是需水旺盛期；土壤水分发育期变化大部分时期与作物需水趋势相反；土壤水分垂直变化总体趋势是土壤深度由浅到深土壤含水量逐渐增大。[结论] 研究结果对啤酒大麦合理灌溉提供了有益参考。     

水分胁迫下土壤水蒸散模型研究

对水分胁迫下农田土壤水分蒸散模型进行了研究，在水分胁迫下实际蒸散量与潜在蒸散量之间关系为：ＥＴ＝ＫＷ·ＥＴＭ，ＫＷ与根层土壤有效水分含量具有直线相关性。模型中考虑根系分布的影响，能明显提高模型精度。     

昭苏高海拔地区油菜普花期预报模型研究

利用灰色关联分析法与相关分析法,分别确定与昭苏县油菜普花期关联最大的物候期和显著相关的气象因子,利用昭苏县1990—2019年物候期和气象因子分别建立回归模型,预测2020—2022年的普花期,利用均方误差和相对误差对模型的拟合结果进行评价,利用平均拟合精度对模型的预测结果进行评价。结果表明,基于昭苏油菜物候期的回归模型、基于昭苏气象因子的回归模型拟合结果相对误差分别为0.72%、2.59%,均方误差分别为2.6、6.0,预测结果平均拟合精度分别为98.9%、91.7%,基于物候期建立的昭苏油菜普花期回归模型预测结果更精准。     

地面资料稀缺区域的农田土壤水分微波与光学遥感协同反演方法研究

[目的] [方法]大尺度区域范围的地表粗糙度因子难以获取是微波反演土壤水分的难点所在。对此,从协同微波和光学遥感数据在土壤水分监测中的优势以提高土壤水分反演精度的角度出发,进行了地表粗糙度参数稀缺区域的大范围农田土壤水分遥感反演方法研究,即利用高分三号和Landsat8光学遥感数据,通过水云模型消除植被对雷达后向散射系数的影响,获取土壤直接后散射系数,然后结合入射角、PDI、TVDI和NDWI指数共同作为模型输入参数分别建立了HH和HV两种极化方式下的土壤水分反演模型。[结果]采用相关系数(R2)、一致性指数(IA)和均方根误差(RMSE),对两种模型应用于江汉平原农田土壤水分反演的实验结果进行了对比分析,结果显示HH极化方式下的土壤水分反演精度整体上优于HV极化方式(HH极化方式R2=0.6864,IA=0.8895,RMSE=6.979%)。[结论]在空间分布上,温度较高和植被覆盖较低区域,土壤水分含量较低,如钟祥市的北部、江陵县的东北部、荆门市的东部、仙桃市的西部和天门市的西北部;温度较低和植被覆盖较高区域,土壤水分较高,如监利县以及天门市的南部。     

基于遥感数据的森林水源涵养估测研究

森林水源涵养是森林生态功能的重要指标,测定森林的水源涵养量能很直观地了解森林资源的生态价值,能够为确定森林资源保护措施与经营策略提供有力的数据支持。以吉林省柳河县为研究区,以Landsat-5 TM遥感影像为基础数据,提取相关因子,根据样地实测数据建立森林水源涵养遥感估测模型,经过精度检验,模型的预测精度达到79.24%。利用模型进行了柳河县森林水源涵养量反演,得出柳河县森林水源涵养量为4.62×10⁶ m³。形成柳河县森林水源涵养量分布图,并从空间上分析了森林水源涵养能力与空间要素的关系。     

辽西雨养玉米农田土壤水分变化特征及其模拟

土壤含水量是作物生长发育的关键影响因子之一,确定土壤含水量变化及预测土壤含水量变化趋势,对于雨养农业更加有效地保墒、提高作物水分利用效率和增强抗旱防灾能力有着重要的现实意义。利用2008-2011年锦州玉米生长季逢三逢八土壤湿度观测数据,日气温降水数据和2008年玉米生长发育期数据资料,结合CERES-MAIZE土壤水分模块,分析了雨养玉米农田土壤水分时空变化特征和模拟了土壤水分时空变化特征。结果表明：生长季降水并不能反映土壤水分条件的好坏,生长季中雨以下的降水量和降水频次与土壤水分条件的好坏较好的一致性;土壤水分随土层深度而增加,0-40cm土壤含水量平均值和最低值分别是田间持水量的69%-82%和49%-64%;玉米根系生物量与生长时间呈二次曲线关系,所建根系生物量模型解释率达89.7%;耦合根系生物量模型和叶面积指数模型的CERES-MAIZE中的土壤水分模块能够较好的模拟雨养玉米生态系统土壤水分的时空变化特征。     

基于连续投影算法的小麦湿面筋近红外校正模型优化

为减少建模过程中的计算量、提高模型的稳健性及预测精度,将连续投影算法用于小麦湿面筋近红外校正模型的建立。首先采用SPXY算法选择具有代表性的校正集样本,然后对光谱数据作不同预处理,增强光谱特征;运用连续投影算法对原始光谱和预处理后的光谱进行敏感波点提取,进而分别建立多元线性回归校正模型。测试结果表明,对光谱标准正态变量变换后利用连续投影算法提取敏感波点所建多元线性回归模型预测效果最好,预测均方根误差和预测相关系数分别为1.3332和0.94319,优于同等条件下建立的偏最小二乘回归模型。     

基于寒地春小麦AquaCrop与WOFOST模型适应性验证分析

使用AquaCrop模型与WOFOST模型对哈尔滨地区春小麦生长进行模拟,以春小麦的地上生物量和产量及生育期土壤体积含水量为指标,对比分析两个模型的模拟精度。结果表明:使用经过校正的两个模型均能够较为准确地模拟哈尔滨地区春小麦的生长发育情况及产量形成,观测值与模拟值一致性较好,误差均在合理范围内。在非正常年际AquaCrop模型模拟结果与实测结果偏差较大,说明该模型适合于正常年景的作物生长模拟,WOFOST模型适应性更强。在对2011年土壤水分含量的模拟中,两个模型观测值与模拟值总体趋势相同,误差均在合理范围内。总体来说,经过修正和校准后的AquaCrop模型与WOFOST模型均适合寒地春小麦的模拟研究。     

BP神经网络在许昌土壤墒情预测模型的应用

为了科学指导农业灌溉和抗旱救灾,通过采用BP神经网络方法,研究许昌现有土壤墒情经验分析模型,建立了许昌土壤墒情预测模型并结合许昌多年的土壤水分实测数据和气象资料进行误差分析,应用结果表明BP神经网络模型可较好地应用于许昌土壤墒情分析和预测,对于不同条件的地区具有较好的适应性和推广应用价值。     

河南省粮食产量影响因素和预测方法

粮食生产是国民经济重要的组成部分，粮食产量对于保证我国的粮食安全具有重要意义。旨在提高粮食产量预测的科学性和准确性，在分析现有预测方法的基础上，文中将灰色理论和神经网络有机地结合在一起，通过灰色理论关联度分析，在众多影响粮食产量的因素中确定出主要的、客观的因素指标，通过这些指标利用人工神经网络具有的非线性建模和极高的拟合精度特点，应用到粮食产量预测中去。结果表明：人工神经网络预测的最大误差1.21%，平均误差0.63%。预测精度较高。为粮食产量预测提供了一种科学的、有效的预测方法。     

降水与墒情关系及抗旱需水量评估技术研究

为了合理开发利用水资源,提高半干旱地区水资源利用率,为现代农业发展提供更精细化的气象服务,通过研究阜新地区土壤水分与降水量关系及特征,找出了阜新地区土壤水分变化规律,并在此基础上,建立了阜新地区农田抗旱需水量评估方法。结果表明：（1）较大降水后,浅层土壤增墒迅速,几小时内土壤重量含水率可达到最大值,并在20 cm左右土壤中形成1个高含水层;深层增墒相对缓慢,需要十几到二十几小时达到最大值;（2）较大降水发生1天后,10~50 cm层土壤重量含水率达到最大值,然后在无降水的情况下土壤重量含水率缓慢下降,基本呈直线型,直到下一次较强降水的到来,重量含水率再次上升;（3）降水增墒速度大于墒情递减速度;（4）受多种因素影响,降水后10~50 cm层各月土壤增墒率和晴好天气下各月逐日土壤墒情递减率有各自的变化规律。其中,4月、7月降水增墒率相对较小,9月最大,8月次之;4月、5月逐日土壤墒情递减率最小,6—9月相对较大,其中,7月最大。土壤墒情递减率对抗旱需水量中流失的水分计算起到重要作用;（5）实际抗旱需水量大于设定重量含水率所需的含水量,因为要考虑土壤蒸发、作物吸收、深层渗透、降水径流等流失的水分;（6）抗旱需水量评估方法对抗旱方面的政府决策气象服务起着重要作用。可用于自然降水对旱情缓解的分析、节水灌溉工程的精细化气象服务等。     

Stratification and Bearing Capacity Prediction Method Based on BP Neural Network for Foundation in Huaibei Plain

According to the features of stratification and obvious inhomogeneity in geological soil in Huaibei plain, BP neural network prediction method for stratification and bearing capacity calculation of multiple cross-bedded foundation was proposed. By comparing the results of drill sampling, static cone penetration tests and screw plate tests, plate loading tests, penetration resistance ps value was found as an evaluation index for stratification and bearing capacity prediction of cross-bedded foundation. Moreover, gradient descent algorithm and conjugate gradient algorithm BP neural network models were obtained, and the calculation results of the two algorithms were comparatively analyzed. The results show that penetration resistance value can be taken as an evaluation index for stratification and bearing capacity prediction of cross-bedded foundation in Huaibei plain. Gradient descent algorithm and conjugate gradient algorithm BP neural network models have good results for soil identification and bearing capacity determination, which can meet the accuracy requirements of actual engineering. However, the computational efficiency of gradient descent algorithm is significantly lower than that of conjugate gradient algorithm.     

樱桃园土壤水热变化特征及其对气象因子的响应

旨在为樱桃园灌溉管理和土壤水分预报提供参考依据。利用实测土壤含水量、土壤温度和气象资料,分析其土壤水热特征、相互关系以及与气象因子的统计关系。结果表明：樱桃园各层土壤水分在降水和蒸散共同作用下,呈波浪式补给与消耗且变化特征不一致;土壤温度年内变化大致呈倒"V"型。随土壤深度增加,土壤水分、土壤温度稳定性提高。土壤水分与土壤温度变化趋势同步,基本表现为水热同期现象。不同时间尺度下,旱、雨季影响土壤水分的主要气象因子不同;随时间尺度增大,土壤温度对气温响应越显著。土壤水热对气象因子的响应存在累积效应,为土壤水分挑选预报因子提供一种思路。     

渭北旱塬深层土壤水分特征对水分生产效率的影响

采用田间试验和观测方法研究了渭北旱塬东部旱作区的农田土壤水分特征和水分生产效率,结果表明,该区在麦田夏闲蓄水期(7—9月)降水量在212.7mm以下时,1～1.2m深处存在一相对干土层,使小麦生育后期对深层土壤水分利用产生一定影响,并使旱地农田水分生效率降低。研究还看出,旱地农田水分生产效率具有明显地随播前土壤储水量增加而提高的趋势,说明渭北旱塬使东部的土壤水库在旱农条件下作物供水调节中的不可代替作用。     

Prediction Analysis on Equivalent Resilient Modulus of Clay Subgrade of Water Network Intensive Areas

According to unsaturated soil basic theories, equilibrium moisture of clay subgrade is predicted based on the updated studies of soil suction and soil water characteristic curve. Also, the bilinearity constitutive experience model of resilient modulus of clay soil is presented by triaxial repeated loading tests in laboratory. Using above mentioned results, a prediction method of equivalent resilient modulus of clay subgrade is established by comprehensively considering subgrade moisture and stress condition. Then, based on the concrete engineering, the prediction function of equivalent resilient modulus of the clay subgrade is provided by taking ground water table and subgrade height as centers. Compared with the results of other traditional testing methods on the same test road, the new prediction method may be used in practice. The results provide new perspectives and standpoints to determine the equivalent resilient modulus mechanics features of clay subgrade structure from two aspects of equilibrium moisture and stress condition.     

不同灌水量对枸杞土壤水分动态及蒸散耗水规律的影响

为了充分利用有限的水资源,调节土壤水分状况,根据枸杞生育期内土壤水分的变化特点,利用时域反射仪,在非称重式蒸渗仪（测坑）中研究不同灌水量下枸杞土壤水分动态变化和耗水规律。结果表明：灌水是影响枸杞园内土壤水分变化重要因素,土壤水分的消耗主要依靠灌水来补充;枸杞耗水量显著受土壤水分的影响,土壤越湿润,耗水量也越大;受温度和枸杞生长的影响,不同水分条件下枸杞月耗水高峰在5-9月,最高月耗水量在7月;最高旬耗水量分别在5月下旬、6月中旬和7月下旬;阶段耗水量的趋势均表现为：盛果期＞盛花期＞营养生长期＞秋果生长期＞秋果采收期。