利用拉普拉斯变换模拟渗灌材料吸水特性曲线

为了定量研究渗灌复合材料吸水特性与其组分之间的关系,该文利用拉普拉斯变换求解渗灌复合材料的吸水微分方程,同时模拟吸水率曲线,应用传递函数系数建立渗灌复合材料的吸水性与其试验组分之间的定量关系。设置10组比例不同的组分制备而成的渗灌复合材料进行一次和二次吸水试验,另外6组比例不同的组分制备而成复合材料进行一次吸水试验进行验证。结果表明:基于拉普拉斯变换求解的渗灌材料吸水曲线模拟值与实测值的相对误差为0.04%~7.17%,均方根误差0.0717,说明利用拉普拉斯变换对吸水曲线进行表征具有很好的稳定性、适用性及精确性;传递函数系数与材料组分之间的定量关系可以用指数函数来表达,应用指数函数计算获得的传递函数的模拟值与实测值的均方根误差≤0.5,经验证,最大相对误差为4.01%,表明传递函数系数与复合材料试验组分间指数函数关系的可靠性。该研究对于后续的渗灌材料的研制及其导水特性研究具有指导意义。     

聚丙烯酰胺/蒙脱土渗灌材料制备及其导水性能野外试验

基于沙生植物微需水量的特点，利用聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）和蒙脱土（Montmorillonite，MMT）复合制备了一种渗灌复合材料，研究了材料的成膜性能和吸释水性能，并对渗灌系统的自调节导水性能进行了研究，然后在乌兰布和沙漠进行了渗灌系统的沙漠野外试验，最后利用X射线衍射仪、红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对复合材料自调节导水机理进行分析。结果表明：PAM与MMT的最佳质量比为0.25，PAM和MMT制备的复合导水材料可在纤维表面形成均匀连续的膜，且导水材料的吸水和释水性能较为均衡，干湿交替试验显示其可根据土壤湿度自调节导水速率。沙漠野外试验表明，肉苁蓉接种率从对照组的23%提高到86%。材料微观分析表明：PAM通过插层作用进入MMT片层间形成复合导水材料，导水材料主要依靠PAM和MMT的相互作用传导水分，PAM的干燥收缩和吸水溶胀会引起MMT的连接和分开，从而引起水分传导速率的变化。研究结果可为渗灌材料的应用提供参考。     

渗灌材料制备及导水性能分析

该文旨在确定渗灌渗水涂层成分的配比方案,制备出渗水性能良好的渗灌滴头。通过对所选用的蒙脱土MMT及聚丙烯酰胺PAM材料的结构和性能进行了分析和比较,设计制备工艺,制备渗灌滴头,在实验室内搭建了渗灌材料的实际渗水的试验平台;采用拉伸强度试验对渗灌导水涂层材料与纤维结合性能进行研究,用电子显微镜对不同配比的渗灌导水材料的形貌进行了观察并对其微观结构和组成进行了分析,在不同环境条件下对渗灌材料的渗水自调节性进行分析。结果表明:PAM/MMT悬浮液的配比为0.20 g/50 m L(1∶250)时导水材料的成膜性较,涂层成膜性较好,分布较均匀。对于以1∶250聚丙烯酰胺和蒙脱石制备的的渗水材料,温度一定时,随着环境土壤含水率的逐渐增加,渗水速率逐渐降低,土壤含水率一定时,随着环境温度的增加,渗水速率逐渐下降。该研究为渗灌材料制备提供参考。     

适宜分散剂改善导水涂层材料中蒙脱土分散及吸脱附水性

添加分散剂可改善聚丙烯酰胺(poly acrylamide,PAM)/蒙脱土(montmorillonite,MMT)复合导水涂层材料制备过程中悬浮液浓度比例不均衡问题。该文研究添加分散剂聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)对导水涂层材料性能的影响。通过扫描电镜对流挂纤维束的成膜性、涂层的微观形貌结构进行分析;采用热分析仪及质量法分析材料的吸脱附水特征;利用红外光谱仪对材料的化学成分进行分析。结果表明:对于PAM与MMT质量比为1:10的复合导水涂层材料,加入与PAM质量比为1:0.20的分散剂PVA后其成膜性最好;3种分散剂均改善了MMT的分散性;该材料吸脱附水能力为PAM/MMT/SDSPAM/MMTPAM/MMT/PVPPAM/MMT/PVA复合材料,在约110 min时PAM/MMT/SDS材料的吸水率可达14 g/g,在100 min时其放湿量可达2.08 g/g;由复合材料的红外光谱分析可知并无新的物质生成,蒙脱土颗粒粘附在PAM和分散剂复合物内部网络结构支架上。该研究可为后续复合导水涂层材料成分比例精确选择提供参考。     

秸秆-膨润土-PAM改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响

为改善砂质土壤持水状况,设计了由作物秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺（PAM）配制的改良材料,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用恒定水头入渗双环法,研究了秸秆改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响。结果表明,施用秸秆改良材料能增加砂质土壤的饱和导水率,并且随着施用剂量的增大,土壤饱和导水率逐渐增加;随土培时间的延长土样饱和导水率均出现了先增大后减小的趋势,当土培时间为60 d时土样饱和导水率达到最大值;添加麦秆改良材料（质量分数为10 g/kg,配方中PAM质量分数为2%）的土样,在培养60 d后其饱和导水率是对照组的4.97倍,对砂质土壤改良效果最明显。可见,秸秆改良材料可以改善砂质土壤持水状况,对砂质土壤具有改良作用。     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟*1

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis 模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

室内基于土壤水分再分布过程推求紫色土导水参数

选择三峡库区3种不同质地的紫色土,室内通过土壤水分再分布试验,探讨基于土壤水分再分布过程推求导水参数对于紫色土的适用性.结果显示,结合土壤水分垂直和水平再分布过程推求的紫色土水分扩散率与实测值具有很好的一致性,但推求的非饱和导水率偏差较大.然而,选用单一的土壤水分再分布过程结合实测水分特征曲线推求的紫色土非饱和导水率与实测值具有良好的一致性.湿润锋湿度与湿润剖面平均湿度不同函数关系对推求非饱和导水率和水分扩散率差异不明显.此外,基于土壤水分再分布过程推求导水参数方法比较适合低湿土壤的非饱和导水参数推求.     

沙粒对碱土饱和导水率和盐分淋洗的影响

为探求碱土饱和导水率与出流液电导率及pH之间的关系,采用室内模拟实验对含沙粒碱土的饱和导水率、出流液电导率及pH进行测定,分析了沙粒添加量和粒径对碱土饱和导水率、出流液电导率及pH的影响.结果表明:随沙粒添加量逐渐增加,碱土饱和导水率不断升高,两者呈极显著指数关系;碱土饱和导水率随沙粒粒径增加呈无规律的变化趋势;出流液电导率和pH值随沙粒添加量增加而降低,电导率和沙粒添加量问存在指数函数关系,但pH与沙粒添加量间无函数关系;出流液电导率和pH值随沙粒粒径增加均呈无规律变化趋势;出流液电导率和pH值均随饱和导水率的升高而降低,二者与饱和导水率间均呈对数关系.     

地面灌田面行水流动的数值模拟及应用

根据我国地面灌现状提出极限灌水状态和最佳灌水状态及其灌水技术参数的概念。用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法和Ｐｒｅｉｓｍａｎ法对畦灌田面行水流动的零惯性模型进行求解，实现畦灌田面行水流动模拟。在此基础上探讨了畦灌的行水、入渗机理。用计算机模拟试验方法建立极限灌水定额ｑ_０、Ｌ关系的数学模型，并研究灌水技术参数ｑ_０、Ｌ对极限灌水定额的影响，进而探讨了ｑ_０、Ｌ对灌溉系统性能的影响。给出了适宜的畦长Ｌ和单宽流量ｑ_０的确定方法。结合通县宋庄地区实际，给出了该地区冬小麦适宜畦幅规格与灌水技术参数。利用上述畦幅规格与灌水技术参数对冬小麦灌水，收到节水增产的效果。     

水稻灌溉制度的计算机模拟

自动化灌溉或称智能灌溉是当前农业灌水技术发展的方向,该文研究了自动化灌溉中的关键,即灌水量预报中的有关问题,提出了解决的方案。所建立的广西青狮潭灌区水稻灌溉制度的计算机模拟系统,能比较准确地进行灌水量的预报,并能根据高产节水的“薄、浅、湿、晒”的灌水经验,制定出符合当地实际的灌溉制度。     

基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。     

基于控制灌溉理论的水稻优化灌溉制度研究

结合田间试验研究成果及Jensen模型，建立了基于水稻控制灌溉理论的宁夏引黄灌区轻度盐碱地水稻优化灌溉制度。水稻全生育期灌溉水量为600 mm，灌水15次，主要分布在返青期、拔节孕穗期和抽穗开花期。该优化灌溉制度较常规漫灌节水69.2%。该灌溉制度的建立，对于提高宁夏引黄灌区水稻节水灌溉技术具有重要的实践参考价值。     

节水灌溉预报、管理与决策专家系统研究

从节水灌溉的基本原理入手,分析了灌溉预报中的各个参量,提出了节水灌溉管理、决策的依据与方法,并介绍了灌溉预报、管理与决策专家系统的理论基础,系统结构,即以框架库、规则组库和黑板3部分组成的综合知识体结构的知识表示技术。节水灌溉预报、管理与决策专家系统的研制、开发与推广、应用,将会促进我国传统农业向现代化农业的转变,为把高新农业技术送到亿万农民手中开辟了一条崭新的途径。     

棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度的研究

为寻求微咸水膜下滴灌的最优灌溉制度,利用2008和2009年田间试验结果,从棉花生长和产量的角度出发,分析11种灌溉处理各生育期的变化情况。测定了叶面积、干物质质量、棉花产量、土壤盐分等指标。结果表明：灌溉水量越大,棉花营养生长部分生长越快,生长时间越长;灌水盐分越高,盐分胁迫使生殖生长部分所占比例越大,越易衰老;试验区内灌溉定额3 750 m3/hm2（微咸水80%,淡水20%）的轮灌处理,2008年棉花产量达到5 190 kg/hm2,接近仅灌淡水5 250 m3/hm2处理（5 205 kg/hm2）,该轮灌处理2008年总盐为负增长（-0.95 g/kg）,2009年试验结果有力验证了该灌溉制度的节水增产、保护土壤环境的优越性。     

水资源约束条件下的县域冬小麦节水灌溉制度

在高效节水灌溉工程技术难以在大田作物中推广应用的形势下,优化制定节水灌溉制度是提高灌溉水利用效率的可行途径。该研究以河南省新郑市为研究区,在对冬小麦全生育期及不同生育阶段的作物需水量、天然供水量、灌溉需水量进行估算的基础上,针对农田灌溉水源不足的条件约束,以冬小麦产量最大化为目标,采用Jensen模型反向求解法,将现有的冬小麦水分敏感性研究成果应用于非引灌区县域节水灌溉制度的制定,通过实施非充分灌溉制度,缓解水资源供需矛盾。结果表明:1)新郑市平水年和干旱年冬小麦全生育期供水总量小于需水总量,难以满足农田灌溉需求,需要实施非充分灌溉制度;2)采用Jensen模型不能直接优化解算冬小麦不同生育期的灌水定额,但是可以通过优化解算出的冬小麦不同生育期的腾发量间接确定灌水定额;3)优化解算得冬小麦苗期、越冬、拔节、抽穗、灌浆等不同生育期的腾发量占全生育期的比例分别为15.8%、5.4%、23.4%、34.9%、20.5%,与不同生育期敏感性指数的大小成正比;4)新郑市冬小麦丰水年灌溉关键期为灌浆期,平水年灌溉关键期为抽穗期和灌浆期,干旱年灌溉关键期为抽穗期,但是苗期、拔节、灌浆期均需要适量灌溉。该研究表明采用Jensen模型反向求解法可优化确定冬小麦不同生育期的灌水定额,研究提出的非充分灌溉制度制定方法对推进现有理论研究成果在农田灌溉实际工作中的应用具有重要的实践意义。     

塑料大棚条件下灌溉方法对土壤磷分布的影响

Water-saving irrigation methods have been increasingly used for vegetable cultivation in greenhouse or plastic film house.However,there is limited information concerning the effect of water-saving irrigation methods on soil phosphorus (P)behavior.In this experiment,drip and subsurface irrigation methods were applied,with furrow irrigation method as control,in Mollic Gleysols.Soil P distribution throughout the depth was significantly affected by irrigation methods.Total, Olsen,organic and inorganic P contents were greater in the topsoil(0–10 and 10–20 cm)than in the subsoil(20–30,30–40, 40–50 and 50–60 cm).The Olsen P content throughout 0–60 cm layer under drip and subsurface irrigation treatments was lower than that under the furrow irrigation treatment.However,the total,organic and inorganic P contents from 20 to 60 cm under drip irrigation treatment were higher than or close to those under furrow irrigation treatment,but were lower under subsurface irrigation treatment than under furrow irrigation treatment.Under subsurface irrigation treatment,the contents of total,organic and inorganic P at the 0–10 cm layer were 78.0%,1.3% and 3.7% greater than those at the 10–20 cm layer,respectively.But Olsen P content at the 10–20 cm layer was 5.7% larger than that at the 0–10 cm layer.These suggested that soil P behavior could be manipulated by soil water management to some extent.     

北京市农田灌溉发展的现状与展望

系统分析了北京市水资源现状及农田灌溉的发展历史、现状、特点、发展趋势、存在的问题及对策与措施。介绍了北京郊区县几种典型节水灌溉方式。提出发展节水灌溉必须坚持水资源的用养结合,粮田要将田间节水作为重点,大力发展蔬菜和果树的节水灌溉,把水管理作为节水灌溉的重要内容,综合节水。     

不同灌溉目标下玉米滴灌制度研究

以夏玉米为研究对象,就不同灌溉目标下合理滴灌定额和滴灌周期进行了研究,旨在为不同类型区玉米生产因地制宜的采用不同滴灌制度提供参考.