耕作方式转变对土壤蓄水保墒影响的RZWQM模型模拟

基于2011—2012年和2013—2014年河南禹州冬小麦长期定位试验,利用传统耕作、免耕和深松处理下土壤水分、地上部生物量和产量对RZWQM(Root zone water quality model)模型进行率定和验证,然后利用率定后的模型模拟传统耕作转变为保护性耕作方式后0~100 cm土层贮水量、耗水量、土壤剖面水分平衡及水分利用效率的动态变化。在模型率定和验证中,土壤分层含水率模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)分别在0.009~0.025 cm3/cm3和0.005~0.054 cm3/cm3范围内变化。模型模拟结果表明RZWQM模型能够较好地模拟耕作方式转变后土壤分层水分的动态变化,4种不同耕作转变模式(传统耕作分别转变为免耕、免耕+秸秆覆盖、深松、深松+秸秆覆盖)下,传统耕作转变为免耕后产量最高,水分利用效率最大,达19.3 kg/(hm2·mm)。因此,该模拟条件下传统耕作转变为免耕的蓄水保墒效果最好。     

基于RZWQM模型的冬小麦—夏玉米水氮管理评价

利用2010和2011年在中国科学院通州农田水循环与现代节水灌溉试验基地获取的冬小麦-夏玉米轮作条件下不同水肥管理时的试验数据,对RZWQM(Root zone water quality model)模型中的土壤水分、氮素和作物模块进行率定和验证,模型验证结果表明各土层土壤含水率的均方根误差(RMSE)和相对误差(MRE)分别在0.015~0.026 cm3/cm3和-6.66%~5.83%之间变化,土壤贮水量模拟值与实测值一致;冬小麦和夏玉米产量、吸氮量的模拟值与实测值的相对误差(RE)小于25%。该结果表明率定和验证后的RZWQM模型能够用来模拟华北地区冬小麦-夏玉米轮作条件下土壤水、氮及作物动态变化。利用率定和验证后的模型分析对比了常规施氮条件下,不同喷灌灌水频率和传统灌溉方式对作物产量和氮素渗漏的影响。结果表明在灌溉总水量相同的条件下,当20 cm蒸发皿累积蒸发量为30~70 mm时开始灌溉,其作物产量高且氮素渗漏量和损失量小。综合考虑作物产量和环境效应,推荐较优的喷灌灌溉频率为累积蒸发量为30~70 mm时开始灌溉。     

砒砂岩改良风沙土对铵态氮吸附特性影响研究

由于砒砂岩的广泛分布和煤炭资料的开发利用,晋陕蒙接壤区出现了一系列生态环境问题。为恢复区域生态,尝试利用区域内的砒砂岩来改良风沙土,以实现砒砂岩的资源化利用和受损生态系统的修复,本研究设计了风沙土中砒砂岩不同添加比例(0、10%、25%、50%、75%、90%、100%)的改良模式。研究了25℃下不同改良模式对NH+4-N吸附动力学和等温吸附特征的影响,评价了不同模型对改良土壤的适应性,以期为建立合理的氮肥施用指标和提高肥料利用率提供依据。结果表明:相同条件下,砒砂岩对NH+4-N的吸附量大于风沙土;随着砒砂岩添加比例的增加,改良土壤对NH+4-N的吸附量呈线性增加关系。砒砂岩的添加可以显著增加风沙土对NH+4-N的吸附,增加土壤供氮的持续性,提高肥料的有效性。准二级动力学模型可用于拟合改良土壤对NH+4-N的吸附动力学曲线。NH+4-N的等温吸附曲线以Freundlich模型拟合效果更优。各处理对NH+4-N的吸附均为自发过程,且为有利吸附,吸附速率由膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

辽宁棕壤土区不同滴灌施氮模式对玉米光合特性、产量及品质的影响

为了深入了解滴灌施肥技术在粮食生产中的作用,进一步探寻合理的施氮模式,采用小区试验,以玉米为研究对象,研究了滴灌施肥条件下辽宁棕壤土区不同施氮量和施氮次数对玉米光合特性、产量和品质的影响。试验设置3个施氮量水平(不含底肥):125 kg/hm~2(N125)、175 kg/hm~2(N175)和225 kg/hm~2(N225),施氮次数设置1次(T1)、2次(T2)和3次(T3)3个水平,另设不施氮处理为对照(CK),总共10个处理。结果表明,在灌水次数相同的条件下,玉米光合能力、产量及品质随施氮量的增加呈增加趋势,施氮量为175和225 kg/hm~2时,三者均达到较高水平;当N施量相同时,分期多次施氮较1次施氮能有效地延缓光合作用在玉米生育后期的下降,增加玉米叶片高光合持续期,延缓叶片衰老,提高光能利用率,增产效果显著,有效改善玉米品质。综合分析表明,3次施氮,施氮量175~225 kg/hm~2的处理玉米光合作用强,优质高产,是有利于辽宁棕壤土区滴灌条件下大田玉米生产中适宜的施氮模式。     

垄作沟灌条件下不同灌溉制度对土壤水分及制种玉米产量的影响

为探求西北内陆干旱地区制种玉米合理的灌溉制度,在石羊河流域设置了灌水定额、灌水次数、次追肥量和追肥次数的L9(34)正交试验。结果表明,制种玉米生育期表层土壤水分变化大,随制种玉米播后天数的增加呈降低趋势。相同灌水定额条件下,随灌水次数增加深层土壤水分含量出现多次峰值。制种玉米经济产量介于2 704.14~4 877.57 kg/hm~2,水分利用效率介于0.737~1.053 kg/m~3。制种玉米产量与耗水量呈显著正相关关系(R2=0.84)。产量与穗粗、穗长、秃尖长、穗行数及行粒数各产量特征值呈显著正相关关系。垄膜沟灌条件下,制种玉米全生育期灌水6次(播后灌水定额500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆前期、灌浆后期灌水定额均为400m~3/hm~2),总灌溉定额为2500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期分别追施N肥1次(追肥量150 kg/hm~2)的水肥调控措施作物产量和水分利用效率最优。     

宁夏扬黄灌区玉米滴灌水肥一体化灌溉施肥制度试验研究

为了促进宁夏扬黄灌区玉米滴灌技术的推广应用,针对宁夏扬黄灌区规模推广玉米大田滴灌缺乏相关水肥一体化灌溉、施肥制度的突出问题,采用大田小区对比试验方法,开展了玉米滴灌水肥一体化灌溉、施肥制度试验研究。在综合分析不同灌溉量、施肥量对玉米生育期土壤含水率变化、耗水量、作物产量、水分生产效率的影响,研究提出了玉米生育期滴灌灌水定额225~450 m~3/(hm~2·次)、灌水11次、灌溉定额3 600 m~3/hm~2、纯施肥量459 kg/hm~2(其中N、P_2O_5、K_2O分别为255、123、81 kg/hm~2,分10次在每次灌水中部时段施肥)的水肥一体化灌溉、施肥制度。玉米大田滴灌产量达到17 250 kg/hm~2,水分生产效率达到2.80 kg/m~3以上。     

风沙土玉米膜下滴灌灌溉制度试验研究

为了更好地为风沙土膜下滴灌灌溉制度的制定提供理论依据,通过田间试验,基于冠层蒸发量和作物系数设定4个不同灌溉水量(IR1:0.6KcE、IR2:0.8KcE、IR3:1.0KcE、IR4:1.2KcE),研究风沙土膜下滴灌不同灌溉水量对玉米生长和产量的影响。试验结果表明:灌溉水量越大,玉米长势越好,植株更高更粗壮,叶面积指数(LAI)和单株地上物质重越大,叶片叶绿素值越高;穗重、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、穗粒重等产量构成性状和产量均随着灌水量的增加先增大后减小,各指标在1.0KcE时最大。产量由大到小的顺序为:IR3 IR2 IR4 IR1,分别为13. 2、12.6、12.5和9.5 t/hm~2;水分利用效率(WUE)随着灌水量的增大而减小,由大到小顺序为IR2IR3IR1IR4,分别为2.35、2.17、2.05和1.84 kg/m~3。因此,综合考虑农业生产的经济性和水资源的合理利用,在辽西北风沙土地区,玉米膜下滴灌灌溉水量宜控制在0.8KcE～1.0KcE。     

追肥对受淹玉米生长和产量的恢复效应

【目的】寻求适宜的追肥方案,最大程度恢复受淹玉米的生长和产量。【方法】分别于2017年和2018年6—9月,采用测坑模拟淹水的方法,在河南商丘开展了夏玉米淹水和排水后不同施肥方案的试验研究。夏玉米拔节—抽雄阶段,以淹水(W1)和不淹水(W2)为主处理,排水后施肥方案为副处理,分别为:不追肥处理(CK)、N 100 kg/hm~2处理(F1)、N 100 kg/hm~2+P2O575 kg/hm~2处理(F2)、N 100 kg/hm~2+K_2O 75 kg/hm~2处理(F3)和N 100 kg/hm~2+P2O575 kg/hm~2+K_2O 75 kg/hm~2处理(F4),试验小区重复3次。【结果】W1处理的玉米群体株高、株高整齐度、叶面积指数和产量比W2处理分别下降了4.6%、45.9%、10.9%和24.3%;对于淹水处理,排水后不同追肥措施可以显著降低淹水对玉米生长和产量所造成的危害(P<0.05),其中追肥F3处理的玉米群体株高比CK、F1和F2处理分别提高6.6%、4.7%和3.3%,株高整齐度分别增加130.8%、94.4%和48.3%,叶面积指数分别增加17.7%、9.7%和6.9%,产量分别增加20.9%、15.7%和13.1%,F3处理和F4处理间差异不显著;淹水显著降低了夏玉米植株的干物质积累(P<0.05),在淹水条件下,F3处理和F4处理的植株干物质积累量显著大于其他处理(P<0.05)。【结论】受淹玉米在排水后,追施氮肥对生长和产量具有显著的恢复效应(P<0.05),同时增施钾肥对氮肥具有显著的协同增效的作用(P<0.05)。在夏玉米生产区,对于受淹玉米生长和产量的恢复,氮钾配施氮100 kg/hm~2+K_2O 75 kg/hm~2是较为适宜的灾后追肥方案。     

农业废弃物还田对番茄品质、产量及土壤氮磷钾的影响

为了探明农业废弃物还田对设施番茄产量、品质及土壤氮磷钾(NPK)等的影响,以"金棚8号"番茄品种为研究对象,通过日光温室小区试验法,设置菌渣、稻壳和麦秸配比(体积比):CK为0∶0∶0,T1为2∶0∶1,T2为0∶1∶2,T3为1∶2∶0,T4为1∶1∶1,T5为1∶0∶2,T6为2∶1∶0,T7为0∶2∶1共8个处理,研究了不同配比还田处理对日光温室番茄产量、品质及土壤NPK质量比等的影响.结果表明,还田提高了番茄果实可溶性糖、维生素C(VC)和番茄红素质量分数,降低了有机酸质量比,增大了糖酸比.其中处理T4的可溶性糖质量比最高,达3.30%,而有机酸质量比则最低,为0.30%;果实糖酸比以处理T1,T2和T5的为较佳,分别为7.21,8.49和8.60;果实VC质量比为(9.62~17.54)×10~(-2)mg/g,较CK的增加了33.16%~82.33%,各处理间的差异具有统计学意义.处理T4的番茄红素质量比最高,其次为T2的,分别为82.88,80.80 mg/kg,较CK的分别增加了47.11%,43.41%.此外,还田处理显著增加了番茄产量,处理T2的产量最高,达100 927.02 kg/hm~2,较CK增产31.41%,各处理间的差异具有统计学意义.土壤碱解氮质量比以处理T3的最高,达131.26 mg/kg;各处理的土壤有效磷质量比均显著高于对照的;土壤速效钾质量比为127.02~155.03 mg/kg.处理T6的有机质质量比最高,为16.0 g/kg.综合考虑产量和品质等指标,处理T2较佳.     

喷灌施氮管理对春玉米产量及水氮利用的影响

为探究东北半湿润区喷灌水肥一体化条件下春玉米最佳施氮管理模式,于2017年在东北地区开展了不同喷灌施氮管理对春玉米生长、产量及水氮利用效率的田间试验研究.试验设置了3个总施氮量:N200(200 kg/hm²),N160(160 kg/hm²)和N120(120 kg/hm²),其中播种时统一埋施氮肥60 kg/hm²,苗期统一喷施氮肥10 kg/hm²,其余在拔节期和灌浆期按照3种施氮比例T1(1∶0),T2(2∶1)和T3(3∶1)通过水肥一体化喷施施入.结果表明:T1获得了最高的氮肥偏生产力、氮素收获指数和水分利用效率.增加施氮量能够促进产量的增加,但N200和N160的平均产量差异不具有统计学意义(P>0.05).所有处理中T1N200的产量最高,为12 489 kg/hm²;T1N160处理的氮收获指数最大,为74.98 kg/kg.施氮量增加,氮肥偏生产力随之降低,0~100 cm土壤内的硝态氮残留量随之增多.T1处理的平均硝态氮残留量最少,降低了氮素淋失的风险.综合考虑,推荐该地区采用总施氮量160~200 kg/hm²,其中播种期施基肥60 kg/hm²,苗期追施10 kg/hm²,其余在拔节期全部追施的施氮管理模式.     

灌溉水平及灌溉间隔对大豆植株干物质积累的影响

采用桶栽方法,选用黑农48为试验材料,设计4个灌溉水平及4种干旱胁迫历时进行交叉试验,研究了灌溉水平及干旱胁迫历时对大豆干物质积累的影响。结果表明,花荚期大豆植株叶、茎、根和荚果更易受干旱胁迫历时影响,干旱胁迫历时越短越有利于植株生长,灌溉水平对植株的生长影响相对弱于干旱胁迫历时。植株各器官干质量的等高线图表明高灌溉水平、短干旱胁迫历时比低灌溉水平、长干旱胁迫历时有绝对优势,同时也表现出高灌溉水平、长干旱胁迫历时处理与低灌溉水平、短干旱胁迫历时处理之间具有相似性。     

摊铺机压实机构动态特性仿真

在摊铺机中,由熨平压实机构和压实介质组成的系统,为两个自由度的非线性动力学系统,压实介质简化为粘弹塑性体.建立熨平压实机构动态特性力学模型,利用计算机仿真,研究了熨平压实机构的动力学问题,分析了熨平压实机构动力学参数变化对该系统动态特性的影响.     

影响感官检验棉花品级的因素探析

感官检验棉花的品级,这是农村常见的一种检测手段.它的一个主要特点就是存在不确定性.这是由于检验员的品级检验水平存在一定的差异,其中有很多因素制约着检验的结果.文章对影响感官检验结果的因素进行了系统的分析.     

番茄果实热导率测试装置参数实

微热探针法测试热导率系统已被广泛应用于食品材料热导率的测试中.但是,由于实验条件或实验设备的限制,基于理想的线热源瞬态模型测量原理得到的结果会产生某些测试误差.针对测试误差,从探针输入电压、加热时间和样品的径向尺寸等装置操作参数的选择着手,通过实验,得到装置系统测定中输入电压的最佳值为2.5～6.5V、加热时间最佳值为20～50s.最后通过实际测试,得到了番茄果实在不同成熟阶段的热导率变化规律.     

迷宫流道转角对灌水器抗堵塞性能的影

以转角分别为45.0°、60.0°、67.5°和75.0°的齿形流道灌水器为研究对象,应用CFD流场速度数值分析、PIV颗粒运动轨迹线和速度观测对比以及浑水抗堵塞测试相结合的方法,研究了转角对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明转角与流量系数及流态指数均呈负相关关系,而灌水器的抗堵塞能力随着转角的增加呈下降趋势.综合分析转角对水力性能和抗堵塞性能的影响,提出迷宫流道结构灌水器的合理转角为60.0°.     

机采棉清杂系统的钉床式荷电装置与试验

针对机采籽棉清杂工序中荷电效果不佳的现实问题,提出了一种钉床式荷电方法。以MCU为主控制单元,设计了一款钉床式荷电控制系统。在荷电极板面上均匀分布且垂直于极板面的长度为5cm的金属钉,控制器控制静电发生器产生高压静电,通过荷电极板上的金属钉放电,将平铺在极板间的机采棉荷电。试验结果表明:与无金属钉的荷电极板相比,机采棉荷电均匀,荷电速度提高了8%,效果良好。该研究可为机采棉静电清杂应用提供参考。     

并联压电泵腔体初始容积设计

为探究腔体初始容积对压电泵性能的影响,设计了双腔体并联压电泵.通过理论分析,确定了双腔并联压电泵能够工作时泵腔初始容积的取值范围,根据理论公式设计制作了6种不同腔体初始容积的双腔并联有阀压电泵样机,对泵腔初始容积的变化与泵工作性能关系进行研究.在110 V工作电压下,工作频率小于400 Hz范围内,用压电双晶片进行驱动,分别以液体水和空气为介质,对不同压缩比（压电振子振动产生的泵腔容积变化量与泵腔初始容积的比值）下的并联泵进行了试验测试.结果表明,当泵送液体水时,压缩比为1/18时泵的整体输出流量最好,最大输出流量可达1 330 mL/min,压缩比越大,泵的输出压力和自吸能力越好,最大输出压力和自吸高度分别为58.5 kPa和69 cm;当泵送气体空气时,压缩比越大,泵的输出能力越好,最大输出流量和压力分别为850 mL/min和6.5 kPa,当压缩比小于1/32时,泵已经失去了输出气体能力.     

迷宫流道转角对灌水器水力性能的影

为研究齿形、梯形以及矩形流道转角变化对水力性能的影响,采用Fluent软件对不同形状下不同转角的流道进行了数值模拟.研究结果表明:当其他条件相同时,转角的变化与流量系数、流态指数呈负相关,其变化对梯形流道灌水器的流量系数影响最大,最多下降了19.03%,齿形流道次之,下降了10.14%,矩形流道是梯形流道转角角度增加的延伸,具有相同的水力性能变化规律;随着角度的增加,梯形流道总的局部水头损失系数最多增加了32.5%,而齿形流道总的局部水头损失系数最多增加了23.4%,变化都很明显;压力较高时,摩阻系数基本保持不变,流体为紊流状态.     

叶轮后密封环直径加大量对轴向力特性的影响

以300QJ230-40/2型潜水泵为研究对象,以清水为介质,采用标准k-ε湍流模型在多重参考系下对该泵全流道进行了定常不可压数值模拟,获得了外特性和轴向力预测值,并绘制了性能曲线和轴向力随扬程变化的关系曲线;采用机械法对该泵轴向力进行了试验测量,并将模拟值与试验值进行对比分析.结果表明:在0.8Q_sp~1.2Q_sp(对应扬程为46~36 m)的工作区域,泵性能和轴向力的数值计算结果与实测结果基本吻合.在叶轮前密封环直径、平衡孔直径及数量不变的条件下,在叶轮后密封环直径加大量Δr_m≠0时,对该潜水泵进行了全流道数值模拟和轴向力数值计算,绘制了不同后密封环直径下泵轴向力随扬程变化的关系曲线,结果表明了加大后密封环直径能有效地减小轴向力;绘制了轴向力系数与比面积关系的无因次曲线.     

城镇供水优化调度的减灾效益分析

从灾害经济学的角度探讨了城镇供水优化调度的必要性和可能性，认为在缺水不可避免的情况下，对供水进行优化调度可以减小缺水带来的损失，产生较好的减灾效益，特别是可以大大减小严重干旱的灾害效应。并根据水资源的特性，提出了缺水损失的计算模式以及优化调度的原则和方法。