江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探

【目的】探索水稻蓄雨间歇灌溉模式节水减排效益。【方法】以鄱阳湖区双季早晚稻为试验材料,采用大田和测坑试验,研究了水稻蓄雨间歇灌溉模式对灌溉定额、排水定额、降雨有效利用率、产量、稻田水分生产率,以及氮、磷排放量的影响,并与间歇灌溉和常规淹水灌溉试验进行了分析比较。【结果】与淹水灌溉、间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉灌排水量、灌排次数明显减少。双季早晚稻年平均灌水量分别减少975m^3/hm^2和1251m^3/hm^2,年平均灌水次数分别减少8次和7.5次;年平均排水量分别减少729 m^3/hm^2和893 m^3/hm^2,年平均排水次数分别减少5.8次和3.1次;蓄雨间歇灌溉降雨有效利用率明显提高。早稻降雨利用率分别提高12.40%和9.14%,晚稻分别提高6.84%和6.42%;蓄雨间歇灌溉模式下,双季早晚稻总氮排放量年平均减排7.64 kg/hm^2和3.12 kg/hm^2,减排幅度34.93%和14.26%;双季早晚稻总磷排放量0.180kg/hm^2和0.095kg/hm^2,减排幅度37.25%和70.59%。【结论】蓄雨间歇灌溉模式具有明显的节水、减排和提高降雨有效利用率的效果,在我国南方多雨地区具有较强的推广应用空间。     

不同水氮管理对氮素利用与平衡的影响

在宁夏引黄灌区露地菜田条件下,选择有代表性的春小麦白菜、芹菜白菜2种轮作体系,通过田间试验与室内分析的方法,以空白和单施有机肥为对照,研究了2种轮作体系下,不同水氮措施对春小麦白菜、芹菜白菜轮作体系中氮素利用与平衡的影响。试验结果表明:节水灌溉的推荐施氮处理(W2N3)对春小麦、芹菜、白菜的产量、吸氮量与传统灌溉的差异不大。节水灌溉的推荐施氮处理(W2N3)处理与传统灌溉的习惯施氮处理(W1N3)的处理相比,春小麦的产量提高6.7%,芹菜的产量提高12.2%,麦后复种白菜和芹菜复种白菜产量分别高5.9%、22.4%;在氮素平衡方面,氮素输入项中,施氮量和生育期内氮素矿化量占主要比例,氮素输出项中,作物吸收和氮素表观损失占很大比例,春小麦白菜轮作中,推荐施氮处理(N3)氮素损失比传统施氮损失分别低53 kg/hm2(传统灌溉)、47 kg/hm2(节水灌溉),节水条件下的推荐施氮处理(W2N3)比传统灌水的习惯施氮处理的无机氮(Nmin)残留减少了13 kg/hm2,芹菜白菜轮作体中,推荐施氮处理氮素损失比传统施氮损失分别低77 kg/hm2(传统灌溉)、83 kg/hm2(节水灌溉),节水条件下的推荐施氮处理(W2N3)比传统灌水的习惯施氮处理的无机氮(Nmin)残留减少了3 kg/hm2。不同轮作条件下节水的推荐施氮处理和习惯施氮处理均比传统灌溉的土壤残留硝态氮高,而且主要分布在0～60 cm表层。春小麦白菜土壤残留硝态氮均比芹菜白菜低,而且分布规律不一致,尤其是在底层180 cm处土壤残留硝态氮含量芹菜明显高于春小麦。     

宁夏引黄灌区玉米滴灌灌溉施肥一体化关键技术研究

在2011年,采用二因素三水平正交试验和对比试验分析了宁夏引黄灌区典型区域内玉米滴灌灌溉施肥一体化灌溉制度与施肥制度。研究表明：滴灌灌水频率较多时,0～60cm土层土壤含水率相对较高,有助于提高作物产量;在灌溉量为3150m^3／hm^2（灌水6次）,玉米产量相对较高,但其灌溉水水分生产率低于灌溉量为2700m^3／hm^2（灌水6次）的;滴灌灌溉施肥比常规灌溉施肥增产33．0％,灌溉量和施肥量分别减少52．0％、48．5％,显著提高了农户收入。     

喷灌条件下冬小麦非充分灌溉试验研究

非充分灌溉是农业节水灌溉理论研究中的新课题，非充分灌溉的核心是节水高效。本文以喷灌条件下冬小麦为研究对象，采用数字模拟和田间试验相结合的方法，从田间水分转化规律出发，根据灌溉水量无效消耗最小原则，计算确定最优灌水定额，在此基础上根据土壤墒情、苗情制定出高效的非充分灌溉制度。该灌溉制度具有较强的可操作性、适用性、且定量化，经过5年9．33hm^2田间试验，平均每公顷产量6360kg，总耗水生产率达2kg/m^3。为非充分灌溉提供了理论依据和试验成果。     

宁夏干旱风沙草原区紫花苜蓿地下滴灌水肥耦合试验研究

针对宁夏干旱风沙草原区紫花苜蓿地下滴灌灌溉制度、水肥协同效应不明确的问题。通过田间试验,对不同水肥组合下地下滴灌紫花苜蓿株高、土壤水分、产量及水分生产效率等指标进行综合分析,结果表明,处理D11条件下地下滴灌紫花苜蓿生长状况较好。研究提出了宁夏干旱风沙草原区苜蓿地下滴灌水肥耦合灌溉制度为:灌溉定额为3150m3/hm^2,灌水次数为12次,施肥量N为90kg/hm^2、P2O5为126kg/hm^2、K2O为108kg/hm^2。     

集雨节灌旱地春小麦最佳补灌时期的研究

在宁夏南部半干旱地区，对春小麦不同时期灌水对小麦产量及水分利用效应进行了研究，得出覆膜春小麦不同生育期灌水30mm，与不灌水相比，均有增产效果。其中在拔节期灌水30mm产量可增加371.1kg/hm^2，水分利用率提高11.2%。考虑降雨分布等因素，认为拔节期是地膜春小麦集雨节灌最佳补水时期。     

宁夏引黄灌区小麦垄作节水高产栽培研究

在宁夏引黄灌区进行小麦垄作栽培试验：春小麦全生育期在降水量为89.2 mm条件下,灌水量为3 183m3/hm^2,比传统的平作栽培的小麦灌水量5 131.5 m3/hm^2节水38%,抗倒伏,锈病、白粉病等发病轻;冬小麦全生育期在降雨量为101 mm、灌水量为4 582.5m3/hm^2条件下,4个冬小麦品种（系）垄作栽培试验的单产为6 691.5～7 350kg/hm2,垄作小麦播种量为210kg/hm2的处理比播种量为240kg/hm^2处理省种30%,而产量提高0.5%～7.9%.“烟农19号”和2个新培育的冬小麦品系2002AW5012、2002AW5011适于垄作,其产量水平为9 295.5～9 636kg/hm^2,比对照品种“宁冬6号”增产10.5%～14.5%.     

宁夏引黄灌区不同灌水处理下春小麦光响应曲线模型研究

为提高春小麦光能利用效率、优化田间管理,开展滴灌条件下宁夏引黄灌区春小麦适宜的光响应曲线模型研究。试验以春小麦为研究对象,设置滴灌条件下5个灌水量梯度,分别为1 350 m3/hm2、1 950 m3/hm2、2 400 m3/hm2、2 850 m3/hm2、3 150 m3/hm2。测定5个处理下春小麦的光合响应过程,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型、叶子飘模型、动力学模型分别对春小麦光响应曲线进行拟合比较,筛选出最优模型,并对不同灌溉处理下春小麦的光合特征参数进行计算。结果表明：随着灌溉量的增加,小麦叶片净光合速率呈增加趋势,且孕穗期大于灌浆期,各模型对处理1灌浆期光响应过程模拟的均方根误差(RMSE)介于1.19~1.55 μmol/(m2·s)之间,而处理4的均方根误差为0.85~1.12 μmol/(m2·s),其他误差指标类似,均表现为灌水量适宜的模拟效果较好。叶子飘模型拟合得出的光响应曲线精度更高,更接近于春小麦实际的光合特征,是适合宁夏引黄灌区春小麦生长的最优光响应模型。在宁夏引黄灌区滴灌条件下,适当增加灌水量,可增加春小麦对光的适应能力和有效辐射利用率,灌水量3 150 m3/hm2的处理暗呼吸速率和光补偿点最大。可见滴灌条件下灌水量大于2 400 m3/hm2时可增大春小麦光饱和点,增加有效光合范围,为增产奠定基础。     

滴灌下不同灌水处理对马铃薯水氮运移及产量的影响

通过大田膜下滴灌试验,研究了不同灌水处理下马铃薯根区水分和硝态氮的运移规律以及不同灌水处理对马铃薯产量的影响,为宁夏干旱地区防止土壤中硝态氮淋移渗漏、提高土壤水肥利用效率提供理论依据。该试验以灌溉定额900、1 260、1 620 m^3/hm^2为变量,采用随机区组试验方法,试验结果表明:土壤含水率随着灌溉定额的增大而增加且随着土层深度的增加不断减少;随着灌水后天数的推移,各个处理不同深度土壤含水率不断降低;表层土壤(0～20 cm)含水率随着灌溉定额的增加而增大,30～40 cm土壤含水率不断降低,50～100 cm土壤含水率不断降低的幅度随着灌溉定额的增加而降低; 30～50 cm土层硝态氮含量低于0～20 cm土层的,60～100 cm土层硝态氮的含量在0.2 mg/kg基础上以0～0.11 mg/kg上下浮动;在该试验中,灌溉定额在一定范围内可以促进马铃薯产量的增加,但是当灌水量超过1 620 m^3/hm^2时,产量与灌水量呈负相关关系。试验条件下,灌溉定额为1 260 m^3/hm^2时,马铃薯产量最高,高达25.88 t/hm^2,不同深度土层含水率和硝态氮含量均为马铃薯生长发育对水分的最优需求。     

漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料，从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明，漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的8.5亿m^3减少到第三阶段的3.94亿m^3，单位面积灌溉供水量从第一阶段的5946m^3/hm^2减少到第三阶段的3091m^3/hm^2，灌溉水分生产率从第一阶段的0.65kg/m^3提高到第三阶段的2.37kg/hm^3。相应的在灌溉系统和田间尺度，单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高，使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明，节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率占一半，农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

不同施N浓度下滴头流量对土壤水分运移的影响研究

针对宁夏中部干旱区枸杞滴灌施肥条件下,土壤水分分布规律不明确、灌溉施肥制度不完善等问题,开展了同一施氮浓度不同滴头流量的点源滴灌入渗实验。采用室内土箱模拟,设置施氮浓度(200、300、400、500mg/L)和滴头流量(0.3、0.5、0.7、0.9L/h)两因素,研究滴头流量对湿润体水平方向和竖直方向土壤水分分布的影响。研究结果表明:滴头流量是影响土壤含水率的主要因素。同一施氮浓度下,竖向含水率较水平方向高,随滴头流量的增大含水率逐渐增大,且含水率与滴头距离呈二次多项式;湿润体上部含水率等值线大体呈“U”字形分布,中部大体呈“屋脊形”,下部大体呈水平带状分布;滴头下方存在高含水区,且随滴头流量的增加,高含水区范围不断扩大。认为滴头流量与土壤含水率呈正相关关系,含水率的大小随着滴头流量的增大而增大,研究结果可为宁夏干旱区枸杞种植滴灌制度提供数据支撑。     

灌溉方式对宁夏枸杞园土壤碳库特征及枸杞生长的影响

通过3年田间定位的枸杞灌溉试验,分析了滴灌和漫灌2种灌溉方式对旱区枸杞园土壤活性有机碳库及枸杞生长的影响。结果表明,滴灌对土壤总有机碳含量影响整体呈现出提升的作用,碳库管理指数高于漫灌处理,尤其是0~10和10~20cm表层土壤中易氧化态有机碳含量显著增加,分别提高12.99%和18.67%,且在120~140cm土层易氧化态有机碳有明显累积,提高幅度达到38.17%。采用滴灌和漫灌两种灌溉模式,枸杞总产量无明显差异,但滴灌模式下水生产率较漫灌提高112.12%,且果实等级率也有所提高。因此,针对研究区域枸杞生产管理现状,通过滴灌模式,有利于土壤有机碳质量提升,培肥枸杞果园土壤,能够满足生长需求,对实现长期可持续生产提供科学依据。     

基于半定量方法的施肥管理模型

AquaCrop模型利用半定量的方法代替具体施肥量数据,该模型与遥感数据结合能有效减小区域施肥管理措施的空间差异性带来的模拟误差。利用盈科灌区2012-2013年田间试验数据对AquaCrop模型进行率定和验证,并对模拟结果进行了精度分析。结果表明:2012年和2013年土壤储水量模拟值和观测值的决定系数R^2分别达到0.83和0.89,RMSE均在合理范围内;冠层覆盖度模拟值和观测值的决定系数R\+2均大于0.90,RMSE分别为7.50%和7.90%;地上干物质量模拟值和观测值的决定系数R^2分别为0.97和0.74。进一步利用该模型的半定量方法对作物生长指标在不同施肥水平情景下的生长状况进行模拟,量化了不同施肥水平下与肥胁迫状况相关的压力系数,为模型区域化应用奠定基础。     

宁夏水资源脆弱性与社会适应能力耦合关系研究

基于宁夏水资源系统与社会适应能力系统分析,筛选评价指标,构建耦合协调度模型,对2010年-2017年宁夏水资源脆弱性和社会适应能力耦合关系进行分析。得到以下几个结论:(1)2010-2017年宁夏水资源脆弱性有降低的趋势;2017年社会适应能力综合评价值最大,2012年最小;(2)2010-2017年宁夏水资源脆弱性与社会适应能力协调度基本上处于优质耦合、良好耦合、中级耦合、初级耦合4个状态;(3)2010-2017年宁夏水资源脆弱性与社会适应能力耦合协调度处于优质耦合协调发展、良好耦合协调发展、中级耦合协调发展、初级耦合协调发展、勉强耦合协调发展、濒临失调衰退六种类型。     

基于云模型的合同节水管理风险评价

针对合同节水管理风险评价过程中各评价指标定性概念的随机性及模糊性,提出一种基于云模型的综合评价方法。运用层次分析法确定指标权重,通过正向云发生器对合同节水管理项目的风险评价标准进行云变换得到概念云模型。通过专家打分法获取云滴,采用浮动运算法和综合运算法实现合同节水管理项目由低级指标向高级指标的转换。将结果转换为云图,并与风险评价标准的概念云模型进行对比,得出评价结果。最终通过实例分析,证明云模型应用于合同节水管理风险评价的有效性和可行性。     

宁夏荒漠草原不同平茬方式柠条林带间土壤水分动态变化

分析宁夏荒漠草原不同平茬方式柠条林带间土壤水分动态变化,进而为该区域生态文明建设,畜牧业生产建设提供新的参考。选取未平茬带(WP)、隔一带平茬一带(G1P1)等5个柠条林带作为研究对象,对不同平茬方式下柠条林带间土壤水分变化进行了分析比较。结果表明:1)宁夏荒漠草原不同平茬方式对柠条林带间土壤水分影响差异显著(P<0.05),其中各月份G3P3土壤水分含量均高于其余平茬方式,G3P3柠条平茬方式对减缓土壤水分消耗具有明显的效果;2)土壤水分垂直方向上整体表现为先上升后降低的趋势,峰值出现在60～80cm。     

悬架多体动力学模型调校的研究

由于悬架多体动力学模型建立时经常遇到参数不完善等问题,导致建立的模型精度不高,使得基于该模型的研究缺乏实际参考意义。利用灵敏度分析的方法对悬架模型进行试验设计并进行仿真分析,筛选出对目标参数影响较大的试验因素,同时对仿真的结果进行线性拟合,分析所选择试验因素与响应之间的相关性。最后根据响应值与目标值的差值,结合试验因子对响应值的影响程度,对所挑选出的试验因素进行修改,完成对悬架模型的调校。     

基于改进YOLO v5s的轻量化植物识别模型研究

为方便调查宁夏全区荒漠草原植物种类及其分布,需对植物识别方法进行研究。针对YOLO v5s模型参数量大,对复杂背景下的植物不易识别等问题,提出一种复杂背景下植物目标识别轻量化模型YOLO v5s-CBD。改进模型YOLO v5s-CBD在特征提取网络中引入带有Transformer模块的主干网络BoTNet(Bottleneck transformer network),使卷积和自注意力相结合,提高模型的感受野;同时在特征提取网络融入坐标注意力(Coordinate attention, CA),有效捕获通道和位置的关系,提高模型的特征提取能力;引入SIoU函数计算回归损失,解决预测框与真实框不匹配问题;使用深度可分离卷积(Depthwise separable convolution, DSC)减小模型内存占用量。实验结果表明,YOLO v5s-CBD模型在单块Nvidia GTX A5000 GPU单幅图像推理时间仅为8 ms,模型内存占用量为8.9 MB,精确率P为95.1%,召回率R为92.9%,综合评价指标F1值为94.0%,平均精度均值(mAP)为95.7%,在VOC数据集...