多参数冬小麦估产模型研究及产量影响因素分析

产量估算研究对制定粮食政策和经济计划,科学地进行粮食宏观调控有着重要意义。针对以往线性遥感估产模型中多是基于NDVI和LAI的研究,且参数间存在多重共线性等问题,该研究以河北省南部石家庄、保定、邯郸、邢台、衡水、沧州六市为研究区,选用2000—2008 年的种植区最佳时相NDVI、LAI累加值,并引入与小麦生物量积累密切相关的不同月份地表温度作为原始估产指标,针对参数累加值存在的误差,提出一个修正公式对NDVI、LAI 进行修正,再对选用参数进行主成分分析,将结果与冬小麦产量数据建立出4 个多参数综合作用的冬小麦遥感估产模型。结果表明,利用2009 年数据对模型进行验证,结果表明4 个模型的R2介于0.714~0.818 之间,估产精度均在93.0%以上,其中,综合所有遥感参数的模型拟合效果最好,R2为0.818,估产精度达95%,而且引入温差主成分的模型精度高于仅用NDVI、LAI作参数的模型,另外深入分析各参数对产量估测的影响可知4 月中旬和5 月中旬的地表昼夜温差对冬小麦的后期产量具有较大影响。     

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。     

中子仪测定土壤水分方法的研究进展

中子仪测定土壤水分方法的核心内容是中子计数与土壤含水量的曲线标定,为了绘制精确的能够应用于不同土壤层次、土壤质地、土壤有机质含量和土壤剖面含水量变化等条件的标定曲线,通过对已取得的不同土壤条件下标定曲线文献的整理分析,从中子仪测水的工作原理出发,分析了影响中子仪测定土壤水分的主要因素,概括了测水所遇到的主要问题及其解决的方法,并对准确测定含水量层状变化土壤,提出标定曲线绘制的可行方法。根据中子计数值不仅与土壤容积含水量有关,而且还与水分和中子计数器的距离有关,提出了进一步准确标定曲线的研究方法。     

苎麻对重金属铅耐受性及其修复铅污染土壤潜力研究

为了探明植物苎麻对重金属铅的耐受性及土壤修复效果,通过盆栽试验,分析了不同铅胁迫浓度处理下苎麻的生长及重金属变化特征。结果表明,低浓度处理(≤800 mg/kg)能促进苎麻植株生长,株高、茎粗和生物量都有所增加,但都以500 mg/kg胁迫处理最佳;此后随胁迫浓度增加抑制作用明显,至最高处理浓度2300 mg/kg时,各生长指标较对照显著减少,但仍能完成生长周期,表明苎麻对重金属铅胁迫具有较强的耐受性。苎麻根部与地上部铅含量在≤2000 mg/kg范围内随处理浓度提高而增加,最高值分别为173.59 mg/kg和92.31 mg/kg。地上部富集最大量为1188.36 μg/pot,占全株35.47%;苎麻铅富集系数和转运系数分别为0.04~0.06和0.50~0.73。可见,苎麻对重金属铅富集能力有限,但转运能力较好,鉴于其根系发达、固土能力强和群体生物量大等特点,苎麻可作为目前重金属铅污染修复较理想的植物。     

利用RZWQM-ERES模拟华北平原农田土壤水分动态及其对作物产量的影响

农业系统模型是农业生产多元目标优化管理的重要工具,但由于系统模型过程复杂,参数众多,校正和验证工作一直是模型研究的重点和难点。本文对RZWQM (Root Zone Water Quality Model)与CERES (Crop Environment Resource Synthesis)的结合模型RZWQM-CERES模拟土壤水分及作物产量进行了参数优化和验证,结果表明,RZWQM-CERES在禹城站和栾城站模拟不同灌溉处理土壤贮水量与测定值呈相似的变化趋势,均方根差(RMSE)分别为2.38~2.70 cm及3.49~3.73 cm;作物产量模拟结果与实测值对土壤水分的响应趋势一致(R² = 0.83^***,n = 22),其中在禹城站模拟小麦和玉米产量的RMSE分别为550 kg hm^-2和580 kg hm^-2,栾城站模拟小麦产量的RMSE为670 kg hm^-2。以上结果表明RZWQM-CERES可作为华北平原模拟和分析土壤水分对作物产量影响的有效工具。本文初步建立了一套适合华北平原作物生产的模型参数,为利用RZWQM-CERES建立农田水分优化调控策略奠定了基础,并探讨了模型评价过程中应注意的问题。     

不同土壤水分抑蒸剂保水效果研究

通过室内花盆试验,研究了在相同条件下,小麦粉碎秸秆、MP3005保水剂、扩蓄肥3种水分抑蒸剂施入土壤后,对土壤水分蒸发量的影响.结果表明,3种水分抑蒸剂都能达到抑制土壤水分蒸发、提高水分利用率的目的,且抑蒸效果随用量不同而异.抑蒸效益分析表明,小麦秸秆在抑蒸量为8 000.4 kg/hm~2,MP3005保水剂在抑蒸量为1 600.08 kg/hm~2,扩蓄肥在抑蒸量为4 000.2 kg/hm~2时抑蒸效益最好.     

播种方式对旱区冬小麦产量及土壤水分、土壤温度的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、冬小麦生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了5种不同播种方式对旱区冬小麦土壤温度、土壤水分、产量及水分利用效率的影响。结果表明:全膜覆土穴播方式能有效调控耕层的昼夜温差,减少冬、春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量和孕穗期之前的土壤温度,提高了农田降水利用率和作物水分利用效率;全膜覆土穴播处理的产量可达4268.23kg/hm²,比露地高32.88%;水分利用效率为13.23kg/(hm².mm),比露地高21.97%。     

增苗节氮对早稻抛秧群体质量及光合参数的影响

为了探明增苗节氮技术高产群体的适宜群体指标,在大田裂区试验下比较了3个氮肥水平[N₁：105 kg/hm²(节氮)、N₂：135 kg/hm²(节氮)、N₃：165 kg/hm²(常氮)]和3个抛秧密度[M₁：27万穴/hm²(常苗)、M₂：31.5万穴/hm²(增苗)、M₃：36万穴/hm²(增苗)]对‘湘早籼45号’抛秧群体质量及光合参数的影响。结果表明：在不影响产量的前提下,氮肥用量能比当前习惯施氮量减少18.2%,但进一步降低施氮量（减少36.4%）存在减产风险;氮肥、密度对作物生长率、净同化率、叶面积指数、叶面积衰减率、叶面积比率、表观转运率、光合势、粒叶比等群体指标均有一定影响,产量最高组合(N₂M₃)各项指标值位于中间范围内;N₂M₃的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用率也处于适中水平。综上所述：“增苗节氮”下早稻抛秧高产群体各项群体指标应该在适中范围内,实行合理搭配,以构建适宜群体来实现高产,而不是为了追求高产而盲目地增加氮肥用量,从而减少过度施用氮肥对生态环境所带来的危害。     

利用RZWQM-CERES模拟华北平原农田土壤水分动态及其对作物产量的影响

农业系统模型是农业生产多元目标优化管理的重要工具,但由于系统模型过程复杂,参数众多,校正和验证工作一直是模型研究的重点和难点.本文利用RZWQM(Root Zone Water Quality Model)与CERES(Crop Envi-ronment Resource Synthesis)的结合模型RZWQM-CERES模拟土壤水分及作物产量进行了参数优化和验证,结果表明,RZWQM-CERES在禹城站和栾城站模拟不同灌溉处理土壤贮水量与测定值呈相似的变化趋势,均方根差(RMSE)分别为2.38～2.70 cm及3.49～3.73 cm;作物产量模拟结果与实测值对土壤水分的响应趋势一致(R2=0.83***,n=22),其中在禹城站模拟小麦和玉米产量的RMSE分别为550 kg hm-2和580 kg hm-2,栾城站模拟小麦产量的RMSE为670 kghm-2.以上结果表明RZWQM-CERES可作为华北平原模拟和分析土壤水分对作物产量影响的有效工具.本文初步建立了一套适合华北平原作物生产的模型参数,为利用RZWQM-CERES建立农田水分优化调控策略奠定了基础,并探讨了模型评价过程中应注意的问题.     

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。     

Distribution Characteristics and Prediction of Equilibrium Moisture of Non saturated Clay Subgrade

The space distribution characteristics of equilibrium moisture of non saturated clay subgrade were surveyed along the road cross section by the in situ and laboratory tests. Based on the basic theory of unsaturated soil mechanics, matric suctions of soil samples with different kinds of moisture condition were determined and the soil water characteristic curve model was calibrated to reflect a single valued function relationship between water content and matric suction of clay soils. Combining the above results, an estimation method of the equilibrium moisture of the unsaturated clay subgrade outside the affected zone of atmospheric precipitation/evaporation was established. The results show that the atmospheric precipitation/evaporation has significant effect on moisture condition of the subgrade soil located in the upper part of the subgrade near the central reserve and hard shoulders. However, equilibrium moisture of subgrade soil outside the affected zone of atmospheric precipitation/evaporation is mainly controlled by the impact of the groundwater table. Fredlund & Xing model can be used to characterize the relationship between the unsaturated clay soil moisture and matric suction, and the fitting results of model parameters have high reliability. A consistency between the predictive results and the experimental data shows the presented model is accurate and credible.     

内蒙古黄土高原秸秆还田对玉米农田土壤水热状况及产量的影响

内蒙古清水河县地处黄土高原的边缘地带,沟壑纵横,是典型的北方干旱缺水地区。为明确秸秆翻耕还田对该区域玉米农田土壤蓄水保墒效果及产量形成特性的影响,通过连续2年的田间小区试验,探究0kg/hm ²（CK）、3 000kg/hm ²（SF1）、6 000kg/hm ²（SF2）和12 000kg/hm ²（SF3）4种秸秆还田量下玉米农田全生育期地温、土壤水分、植株生长发育、水分利用效率和产量的变化规律。结果表明：秸秆还田促进了玉米叶面积指数提高和地上部生物量的积累,2018年,SF2处理叶面积指数和地上部干物质积累量较CK分别提高13.17%和10.70%;玉米全生育期0~30cm土层土壤温度、0~80cm土层土壤含水率、生育期贮水量和农田耗水量、水分利用效率和产量均表现为SF2>SF3>SF1>CK;2018年,SF1、SF2和SF3产量分别较CK提高了8.5%、11.4%和9.3%。秸秆翻耕还田措施能够显著改善玉米农田土壤水热状况、促进植株生长、提升子粒产量和水分利用效率,其中6 000kg/hm ²还田处理效果最好,可作为节水保墒栽培模式在内蒙古黄土高原推广应用。     

Thermal Infrared Radiation for Assessing Crop Water Stress in Wheat

Field studies on differentially irrigated wheat ( Triticum aestivum L.) crops were conducted at Pantnagar for two years to evaluate the use of thermal infrared radiation to detect crop water stress. Data show that the stress-degree-day index (mid day canopy-air temperature difference) is influenced by environmental variability other than soil moisture. Improvement in the stress-degree-day (SDD) index was achieved by including the measurements of vapor pressure deficit and approach was termed as plant water stress index (PWSI). Observations indicated that daily variation in SDD values due to meteorological changes was removed through PWSI. Better correlation was found between soil-induced leaf water potential and plant water stress index than between total leaf water potential and plant water stress index. It is concluded that remote sensing of thermal infrared radiation offers a promising technique which can be incorporated into irrigation management programme.     

滴灌条件下富士苹果树茎流速率变化规律研究

摘 要：旨在了解矮砧密植富士苹果树体内茎流速率变化规律，为其制定合理的旱作节水灌溉制度提供理论基础。利用热扩散式探针法实时采集树体茎流速率数据，结合自动气象站监测所得各气象因子数据，设计不同灌水下限滴灌试验，进行气象因子等对茎流速率影响的试验研究。富士苹果树在4月份茎流速率最低平均值为2.07 mL/(cm2?h)]，到了6—7月份最大，平均值为9.56 mL/(cm2?h)]；生育期内茎流速率有明显昼夜变化规律，在晴天时变化规律呈单峰曲线，阴天时变化较平缓，多云天气时呈多峰曲线变化趋势。茎流速率变化规律与太阳辐射强度、大气温度和土壤温度变化均呈极显著正相关，相关系数分别为：0.9746、0.9389、0.9119；与大气湿度为显著负相关性；相关系数为-0.7526；茎流速率与土壤水分相关性不显著，但是降低土壤含水量会造成树体茎流速率的降低。富士苹果树干茎流速率与各气象因子间相关性由高到低排序为：太阳辐射强度＞大气温度＞土壤温度＞大气湿度＞土壤水分。以茎流速率为因变量，各个气象因子为自变量，经逐步回归线性分析得出茎流速率与太阳辐射强度和大气温度之间的回归方程：Y=-8.81+0.013X1+0.52X2。太阳辐射强度是影响树体茎流速率即蒸腾耗水的直接因素。     

过程性能指数在烟梗预处理工艺参数优化中的应用

针对加湿梗成品含水率控制稳定性差、湿透率低的问题,对稳定控制一次回潮热水温度、二次回潮蒸汽压力、二次回潮加水量环节进行了系统研究,采用统计过程控制技术对加湿梗成品含水率进行控制,以提高加湿梗含水率的稳定性。通过正交试验优化了3个主要工艺参数,并进行直观分析以及生产验证,结果表明最佳工艺组合为:一次回潮水温60℃,二次回潮蒸压力0.65 MPa,二次回潮加水量0。     

怀化地区强降水过程中的GPS可降水量特征分析

利用改进的天顶静力延迟（ZHD）模型和本地化水汽权重平均温度（Ts）模型反演怀化地区GPS可降水量（GPS-PWV），并结合自动气象站逐小时资料分析了2017年怀化地区大气水汽变化及汛期14次暴雨以上降水过程的GPS-PWV演变特征。结果表明：GPS-PWV可较好反映怀化地区大气水汽的变化特征。怀化地区可降水量-气压（PWV-P）分布月变化特征明显，冬季PWV较低且变化范围较小，降水发生时气压较夏季平均高14.75 hPa；春季PWV逐步增大，降水发生时气压较冬季有所降低；夏季PWV为全年最高，降水发生时气压则降至全年最低值；秋季PWV-P数据逐渐分散并向可降水量低值区移动，分布情况逐步趋近冬季。2017年汛期怀化地区14次强降水过程中PWV均高于各月均值，最大小时降水量与最大PWV存在较好对应关系；降水开始前，PWV出现较明显上升，且多伴随气压较明显下降，可为局地强降水短临预警提供较好参考。     

闽东南耕地土壤硫素平衡及有效硫丰缺状况研究

通过田间试验、土样和雨水、灌溉水采集测定,以及大气硫沉降和土壤硫淋溶流失有关数据收集,研究了闽东南耕地土壤硫素平衡与土壤有效硫丰缺状况。结果表明,早稻-晚稻轮作制和花生-甘薯轮作制每年分别需要91.86,128.67 kg/hm2硫素来满足生长需求,考虑到土壤硫的淋溶和流失以及扣除施肥带入的硫素、大气沉降和灌溉水硫的给源外,早稻-晚稻轮作制需补充22.35 kgS/hm2硫素,花生-甘薯轮作制需补充64.89 kg/hm2硫素,才能维持土壤硫素输入与输出的平衡。178个土壤样品有效硫含量测定结果表明,当前闽东南耕地土壤有效硫平均为26.2mg/kg,其中水田为22.35 mg/kg,旱地则为28.31 mg/kg,低于有效硫临界指标的土样数占总数的69.0%,有效硫含量属于中等级别的只占16.3%,说明硫已成为闽东南耕作土壤的养分限制因子之一。     

Mathematical model and its validation of coupled heat and moisture transfer for multilayer wall

Its rationality of temperature and water vapor partial pressure as driving potential for coupled heat and moisture transfer was demonstrated based on non-equilibrium thermodynamics. As water vapor partial pressure is a function of moisture content and temperature, mathematical model of coupled heat and moisture transfer for multilayer wall were established according to the theory of total differential. The approximate expressions between humidity content and relative humidity of air used in Budaiwi method could be avoided. The coefficients of mathematical model were simplified and could improve efficiency of solution. Its validation was illustrated by contrasting and analyzing the simulation results of a multilayer wall.     

晋中旱地玉米耗水规律及农田水分平衡研究

采用中子测水技术与蒸发模拟微区相结合的农业物理学法,测得晋中旱地玉米生育期耗水量为300～350mm,其中玉米蒸腾耗水占40～50%,棵间土壤蒸发耗水占50～60%.土壤湿度越大,棵间土壤蒸发越高.浅层土壤水分蒸发较强,深层蒸发较弱.130～150cm土层蒸发几乎未波及到该层.玉米蒸腾与土壤蒸发耗水虽有一定联系,但基本上属于两个独立的过程.蒸腾与产量之间呈高度正相关.农田水分平衡状况对产量有明显的影响.