农田墒情监测预报和抗旱信息系统设计与实现

为提高农业生产的抗旱减灾信息化水平，减少农作物因干旱和灌水不及时所造成的经济损失，该文把墒情预报技术与信息技术结合起来，采用WebGIS、动态交互网页、网络数据库技术，设计并开发了安徽淮北地区墒情监控和抗旱信息系统，实现了墒旱情、雨水情、农工情信息的网络化存储、发布、查询及统计图表自动生成。系统界面直观，实用性和操作性强。     

土壤墒情自动测报系统在绿洲农业区的应用

目前对采用水文干旱方法，即通过监视农田墒情的变化来建立抗旱决策信息系统研究还很少，文章阐述在干旱灌区建立土壤墒情监测预报和灌溉决策信息系统的重要性，提出适用于干旱灌区的土壤墒情监测方法和作物灌水预报模型，对土壤墒情自动测报及灌溉决策系统的信息传输、结构及功能作了详细论述。研究表明，通过计算机信息技术对农田墒情、气象信息、灌溉用水以及农业生产等综合信息实行一体化系统管理，提高了灌溉管理水平，节约了水资源。研究成果在干旱、半干旱地区具有参考和应用价值。     

吉林市土壤墒情监测系统开发及利用

为了及时掌握吉林市土壤墒情信息,为旱情预报预警提供基础数据,开发了吉林省吉林市土壤墒情监测系统。该系统由1个旱情分中心、建立在辖区内5个重点抗旱县的信息站以及分布在各县的13个土壤墒情监测站组成。土壤墒情监测站每天定时采集土壤墒情信息,通过GSM短消息上传到信息站;信息站对数据进行初步的整理后上报旱情分中心;旱情分中心根据各信息站上报的土壤墒情信息对区域旱情作出预报或预警,并根据需要给出抗旱决策。历时两年多的连续运行表明,系统在可靠性和实用性上基本达到了要求。     

黄山市土壤墒情变化规律分析

为了解自然条件下黄山市土壤墒情的特点,为抗旱减灾决策、水利建设规划及水资源科学管理提供科学依据,依据黄山市4个墒情站2011—2017年的土壤墒情数据,并结合土壤物理性质和降水、蒸发及作物种类等的影响,对黄山市土壤墒情在空间和时间上的变化规律进行了分析研究。结果表明:空间上,黄山市土壤墒情总体呈从西部向东部递减趋势;垂向分布上,表层土壤含水量受降水、蒸发影响显著,含水量最大同时变化也最为剧烈,而越深处含水量越小变化也越缓慢;祁门、黎阳站土壤墒情在垂向上具有较高的线性相关性,土层间距离越近相关性越高;土壤含水量的年际变化受降水和蒸发因素影响明显,与降水量呈正相关关系,与蒸发量呈负相关关系;土壤墒情年内变化大致可分为稳定阶段、剧变阶段、缓变阶段等3个阶段。     

基于改进BP神经网络与支持向量机的土壤墒情预测方法研究

为提高土壤墒情预测精度,提出了一种基于遗传算法（GA）、改进粒子群算法（IPSO）、误差反向传播（BP）神经网络和支持向量机（SVM）的土壤墒情组合预测模型（GA_IPSO_BP-SVM）。该模型首先在BP神经网络的权阈值选择中同时引入GA和IPSO构成GA_IPSO_BP模型,然后对GA_IPSO_BP和SVM模型分别进行训练和数据仿真,最后利用建立的加权模型对GA_IPSO_BP和SVM模型的土壤墒情预测结果进行组合。以安庆市8个监测站某时段内农田土壤墒情数据为例,分别按隔日、两日后和三日后三种时间跨度进行土壤墒情预测,并对照BP、GA-BP、PSO-BP、IPSO-BP、GA_IPSO_BP和SVM模型,验证和比较提出的GA_IPSO_BP-SVM模型的土壤墒情预测精度。结果表明,GA_IPSO_BP-SVM模型的土壤含水量预测相对误差平均值最小。GA_IPSO_BP与SVM模型组合的GA_IPSO_BP-SVM模型提高了土壤墒情的预测精度,更适合于土壤墒情的短期预测,该方法可为农业节水灌溉方案的制定提供技术支撑。     

吉林省半干旱地区种植机械化生产工艺的改革与试验

阐述了吉林省半干旱地区种植机械化生产工艺改革的依据与特点,介绍了耕整地联合作业机和镇压式抗旱播种机性能与结构设计的原则和成果,并报导了施肥对播种出苗的影响、深松与镇压对种床土壤墒情的影响等。     

阜新地区旱情演变规律及应对策略

通过阜新地区1949—2010年历年干旱及暴雨洪水的分析,确定干旱等级及暴雨洪水灾害等级,以这些数据为基础,分析了阜新地区旱情演变规律。提出相应建议,如考虑修建水利工程,拦蓄雨季不能为农业利用的地表径流(9月份之后),在时间上重新分配水资源。充分利用现有水利设施,提高抗旱能力,最大限度发挥工程抗旱的作用,科学利用水资源,大力开展节水灌溉技术,保证有限水资源的高效利用。及时听取或组织水利专家对农业水资源的优化配置和高效利用的建议或指导。加强旱情监测体系建设,加大墒情监测系统的自动化改造力度,及时、有效地为抗旱决策服务。     

农艺措施和施肥对渭北旱塬旱地玉米的影响

2002—2003年在渭北旱塬（陕西省铜川市）进行了不同农艺措施和施肥条件下玉米地土壤墒情、玉米生长和产量试验。结果显示,覆盖、垄沟等措施都能够在一定程度上提高土壤水分含量,但降水量和降水时间分布特点对土壤墒情的影响更大。同常规种植的玉米相比,覆盖、垄沟和施抗旱专用肥等技术措施有利于玉米生长。渭北旱塬区玉米产量一般在7000kg·hm^-2左右,但不同处理间玉米产量存在较大的差异,其中以有地膜覆盖的处理增产效果最为明显,一般较常规种植增加35％～43％。比较2a的试验结果还发现农艺措施的效果与降水年型有关,在较干旱年份,地膜覆盖、垄沟和施抗旱专用肥等技术措施的增产效果更明显,玉米产量能够提高10％-15％。     

辽西北旱农区的气候特点与土壤墒情调控

辽宁省西北部地区多年降雨量与蒸发量频率分析结果表明，春季抗旱保苗是这一地区发展旱地农业的技术关键。该区湿润系数的经验频率以夏季最高，秋季为85．71％。由于这一地区水资源短缺，发展灌溉困难，这不仅使春季保墒成为必需，也使跨季节调控土壤墒情成为可能。采取的夏深松-蓄集雨水，秋整地-施肥与覆膜保墒，翌年春季适时播种措施，改革栽培与耕作方式，春季保苗效果十分明显，减少了土壤水分的无效蒸发，有效地利用雨水资源，为该区作物高产和农业高效奠定了基础。     

基于ARM和GPRS的远程土壤墒情监测预报系统

为提高农业灌溉用水利用率、实现节水灌溉,设计了基于GPRS的无线土壤墒情监测预报系统。提出了一种土壤墒情监测预报模型,开发了以ARM9系列S3C2410处理器、GPRS模块和CS8900a网卡等组成数据采集系统,实现了对土壤墒情信息的自动采集、存储和墒情信息的无线网络传输,并可以根据墒情信息实施定时、定量的灌溉控制。该系统已投入国家农业示范基地使用15个月的时间,试验表明,该系统对土壤墒情的预报值与实际测试数据误差为3.39%,实现了对土壤墒情的有效监测和准确预报。     

农田土壤墒情监测与预报系统研发

为了定量预报农田未来7d 土壤墒情变化特征,提升农业气象服务工作质量与效率,该文旨在研发基于网络化的辽宁省农田土壤墒情监测与预报系统。该系统基于VC++及Fortran程序语言设计,以改进的CERES-MAIZE模型中的土壤水分子模型为基础,通过程序设计及各接口功能的实现,自动调用辽宁省自动土壤水分观测站的监测当日土壤含水量数据和中央气象台预报指导产品,实现数据的网络化获取和业务模型的实时运行,提升土壤墒情模拟的准确性、时效性和便利性。结果表明,预报准确率随预报日期增加而呈现降低的趋势,越临近实际监测日期土壤墒情预报情况与实际情况拟合越好;等级干旱预报准确率最低值为70.1%,最高值为81.9%,系统对于辽宁省农田土壤干旱级别的预报具有较高准确率。     

基于网格化信息的北京地区土壤墒情预报服务系统

依据农田土壤水分平衡理论,引入RS和GIS技术,以图像栅格信息方式分别考虑土壤、植被和大气空间区域分布的非均匀性,以中期天气预报要素、实测土壤墒情及当前MODIS卫星遥感资料为基础,研究开发了基于IDL语言的250m空间分辨率网格信息的北京市土壤墒情预报服务系统,并在北京地区进行了气象业务服务应用和效果评估。结果表明,RS和GIS技术能有效实现土壤墒情预报信息的网格化和预报参数值的非均匀化,基于IDL语言开发的土壤墒情预报系统技术流程清晰,功能齐全,业务化程度高,系统在北京农业干旱监测和预报服务中能得到有效发挥,对与北京农田类似的地区具有推广价值。     

淮北地区农业干旱预警模型与灌溉决策服务系统

根据2002-2005年3a的田间试验资料和1990-2005年16a的大田土壤水分观测资料,分析确定了安徽淮北地区冬小麦、夏玉米干旱等级指标和适宜土壤水分指标。基于常规气象资料建立了36个逐旬中期降水预报模型,基于温度、降水等气象要素建立了24个土壤墒情逐月回归模型,基于土壤水分平衡方程建立了农业干旱逐旬预报数学模型,对各模型进行综合集成,建立了淮北地区农业干旱综合预警模型。根据干旱预报和降水预报结果,以及作物-土壤适宜水分指标、作物需水量关键期、临界期和土壤水分临界值等,开发了淮北地区冬小麦、夏玉米的干旱预警和灌溉决策计算机服务系统,使用简便快捷,业务化程度高,在近2a的业务应用中,服务效果显著。     

土壤逐渐干旱下玉米幼苗光合速率与蒸腾速率变化的研究

对土壤逐步干旱下玉米幼苗光合速率、蒸腾速率及水分利用效率变化研究表明,土壤逐步干旱初期玉米光合速率、蒸腾速率有所升高,土壤相对含水量为90%时达最大,其后随土壤的继续干旱,玉米光合速率、蒸腾速率开始下降,且降势初期较缓,自70%后几乎呈直线,这是由气孔因子和非气孔因子交替或综合调节所致。叶水势-0.8MPa左右是提高玉米光合速率和水分利用效率的重要阈值之一。     

膜下滴灌棉花的土壤干旱诊断指标与灌水决策

通过利用烘干法和中子仪法对膜下滴灌棉花和常规沟灌棉花的土壤干旱情况进行诊断试验,该文对所选的两种干旱诊断指标—作物适宜土壤含水率和作物缺水指标CWSI的特点进行了研究。试验和分析表明,两种灌水方式下的棉花生长对土壤水分环境的要求是一致的。另外,两种指标所反映出的规律也基本相同。但是,因膜下滴灌棉花的耐旱性弱,受旱风险大,在生产中进行灌水决策时,其干旱诊断指标应比常规灌时灌水量稍大     

冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应

基于2015/2016年、2016/2017年两个年度冬小麦返青后干旱持续控制试验,研究土壤水分持续减少对冬小麦叶片含水率、根系活力、气孔导度等的影响,以明确冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应特征。结果表明：冬小麦不同器官含水率随干旱持续呈非线性递减,拔节后递减更明显,其中叶鞘含水率平均降幅最大,达41.9%。叶片气体交换参数随干旱持续与对照的差异不断增大,其中净光合速率随干旱持续进一步减小,叶片气孔导度和蒸腾速率在返青期不同程度升高,拔节后开始不断下降,干旱持续时间越长,影响光合作用的非气孔限制因素越明显。持续干旱改变了根系在深层土壤中的分布,60-80cm土层根系体积百分率明显高于对照,根系的生理机能提前衰减,拔节-孕穗期根系活力急剧下降,孕穗后根系活力比对照减少60%以上。整体来看,植株含水率、叶片气体交换参数、根系活力等指标对干旱持续的响应既各具特点又有共性,其中根系活力对土壤水分变化的敏感系数最高,器官含水率对土壤水分变化响应最迟缓。     

西南地区综合干旱监测模型构建与验证

在全球极端天气事件越来越多的大背景下,准确监测西南干旱对区域农业可持续发展具有重要的现实意义。该文选取降水距平百分率(percentage of precipitation anomaly index,Pa)、标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)、相对湿润指数(relative moisture index,MI)等3种气象类干旱监测模型以及植被供水指数(vegetation water supply index,VWSI)与归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)等2种遥感类干旱监测模型,并分别与实测土壤湿度作相关分析,在此基础上选取相关系数最高的相对湿润指数与归一化植被指数为自变量建立综合干旱监测指数(comprehensive drought monitoring index,DI)。结果表明,综合干旱指数与土壤水分实测值有较好的相关性,监测精度可达88.38%;在不同海拔高度内,综合干旱指数的拟合效果比单一指数效果更好,精度更高;在分析2009-2010年西南特大干旱旱情发展的时空演变过程中,综合干旱监测结果与实际干旱情况有较好的空间一致性,监测效果佳。研究成果为西南丘陵山区干旱监测提供了一种新的方法。     

红壤干旱过程中剖面水分特征与土层干旱指标

农田水分管理以及产量评估都需要对土壤作物受旱状况定量化和指标化。干旱强度和干旱程度结合才能完整地描述土壤作物干旱状况，土壤干旱强度I是土壤剖面失水速率的函数，干旱影响逐渐累积并增强就构成干旱程度D，据此提出了包含I和D二个指数的土层干旱指标表达模式。通过红壤小区种植玉米并在抽穗期开始设置连续干旱12～36 d等6个不同的处理，研究了红壤干旱过程中剖面水分特征和干旱指标。结果表明：供试红壤干旱过程中剖面40 cm以下含水率下降幅度很小，玉米主要利用了0～40 cm土层的水分，监测30～40 cm土层含水率的变化情况可以指示玉米受到干旱胁迫的程度。连续干旱25 d后40 cm以下土层含水率明显降低，玉米产量也显著下降，此时0～60 cm土层和30～40 cm土层的干旱程度D均为0.55，可用此指标作为灌溉的依据。     

旱坡地截流蓄水种植沟耕作技术及其水肥效益研究

根据宁南山区的气候特点和生产现状，通过截流蓄水各植沟，保护垄（埂）和地膜覆盖为 ，采取耕作、栽培、轮作培肥、蓄水保墒管理，在坡耕地截流蓄水沟耕作技术下，以夏秋作物单种、套种等形式，建立了以旱坡耕地截流蓄水保墒，促进农田水分转化效率与大幅度提高农田生产力状况相适应的耕作技术体系。结果表明：该项耕作技术能有效地增蓄天然降水，控制水土流失，提高作物防旱抗旱能力，明显提高作物对有限降水的生产效率。粮油作物