月灌溉用水量分布式优化模型

针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用水量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.     

不同水肥条件下水稻全生育期稻田氮素浓度变化规律

为了寻找较优的水肥运筹模式以促进农业生产和减少过量施肥对环境造成的面源污染,开展了基于蒸渗仪中水样采集与室内水质化验的试验研究,分析了水稻全生育期不同水肥模式对稻田氮素浓度变化的影响与不同土壤深度氮素浓度的变化规律.结果表明.不同水肥条件下稻田地表水与土壤溶液中氮素浓度总体呈现施肥后10 d内出现峰值,之后迅速下降.并逐渐趋于稳定的变化规律.减少施肥后10 d内稻田排水量或推迟排水时间,是降低其氮素随径流流失的有效途径.控制灌溉减少了稻田氮素对地表水的污染,其土壤溶液中氮素浓度虽略有增加,但由于总渗漏量减少,因此总淋失量仍小于淹水灌溉.受不同水肥因素的影响,地表水和各层土壤溶液中硝态氮和铵态氮的浓度变化规律存在差异.淹水灌溉条件下施肥水平对氮素浓度影响不显著,而控制灌溉条件下实地施肥氮素浓度低于常规施肥.综合考虑水肥耦合的影响,控制灌溉实地养分管理运筹模式是减少稻田氮素淋失量的较优水肥运筹模式.     

海河流域参考作物腾发量长期变化趋势分析

收集了海河流域37个国家气象站的逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith方法计算参考作物腾发量(ET0);采用Mann-Kendall法进行趋势检验。通过分析及各气象因素的变化趋势,揭示了气候变化对参考作物腾发量长期变化规律及对作物灌溉供需水量可能产生的影响。结果表明:自20世纪50年代至2007年末,在海河流域下游地区具有较明显的ET0下降趋势,而在各主要河流的上游地区则有明显的上升趋势;其原因是整个流域内呈现气温上升相对湿度下降趋势,风速和日照时数都有下降趋势,但在上游地区前者占主导地位,而在下游地区后者占主导地位;在整个流域降雨呈现下降趋势的情况下,ET0上升使上游地区灌溉需水量增加,而在下游地区作物生长也可能受影响;除了工业和居民用水快速增长外,气候变化也是导致近几十年来海河流域水资源紧缺的原因之一。     

不同供氮水平及水分调控条件下水稻光合作用光响应特征

为了揭示不同水氮调控对水稻功能叶片光合作用光响应特征的影响,在2种供氮水平下,针对分蘖末期和拔节孕穗期开展了不同土壤水分状况下水稻功能叶片光合速率的光响应特征研究。实测结果表明,随土壤水分的降低,水稻功能叶片的光响应曲线下降,且在光强高于400μmol/(m2.s)时,不同土壤水分状况的光响应曲线差距变大,低氮处理光响应曲线受水分亏缺的影响较大。基于实测结果,建立水稻叶片光合速率光响应曲线的数学模拟,得到不同水氮处理水稻功能叶片光响应的特征参数,结果显示最大净光合速率、光饱和点随着土壤水分的降低而下降、其中低氮处理下降幅度较大,在复水后均出现反弹。因此,水分胁迫会降低水稻叶片对强光的适应能力,但此能力在复水后可恢复,在200～300kg/hm2施氮量范围内,增加施氮量可以有效改善叶片光响应特征、并有效促进复水之后反弹补偿的产生,在制定水稻节水灌溉的土壤水分调控指标时,要考虑不同的施氮水平的影响。     

基于气温预报和HS公式的参考作物腾发量预报

为探索精确预报未来短期参考作物腾发量ET0的方法,提出基于气温预报和HargreavesSamani(HS)公式进行ET0预报.收集了南京站2001—2011年逐日气象观测数据和2011年预见期为4 d的逐日天气预报数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算逐日ET0,用2001—2010年计算的ET0率定HS公式参数;用率定后的公式和2011年的天气预报气温数据进行未来4 d的ET0预报;比较2011年ET0的计算值与预报值、气温观测值与预报值以评价ET0预报精度及误差原因.结果表明:最低气温预报准确率达81.9%,最高气温预报准确率为80.1%;经过参数校正后,HS公式精度较高.ET0预报准确率为85.7%,平均绝对误差为1.01 mm/d,均方根误差为1.42 mm/d,相关系数为0.74;各项预报误差随着预见期的增大而增大.产生误差的主要原因为气温预报误差和HS公式未考虑平均风速和相对湿度的影响.总体而言,基于气温预报和HS公式的ET0预报方法精度较高,可为灌溉预报及决策提供较为准确的ET0预报数据.     

参考作物腾发量支持向量回归机实时预报模型

为了实现高精度的实时预报作物需水量,利用结构风险最小化准则的思想以及核函数的非线性变换把空间变换到高维寻求全局最优解的方法,以最高温度、最低温度、日平均温度、天气阴晴指数和风力等级为输入因子,建立基于支持向量回归机的参考作物腾发量实时预报模型。以江苏南京站2003至2005年的日气象资料进行模型训练和预测,并将各输入因子进行±20%增噪后建立的支持向量回归机模型与传统BP网络模型作为对照。结果表明,支持向量回归机实时预报模型不仅精度高（有效性指数87.93%,平均误差0.2609,合格率87.4%）,较传统BP网络模型（有效性指数78.91%,平均误差0.3526,合格率76.8%）有更优的泛化能力,且泛化能力不会因为增噪处理而降低,有较强的适应性及参数可移植性。     

稻田土壤重金属赋存形态·运移规律及灌溉的影响

简述土壤重金属赋存形态及影响因素,水稻植株对土壤重金属的吸收、分布和富集,以及土壤重金属运移及其影响因素的研究进展。针对不同灌溉导致的稻田土壤环境和水稻生长吸收功能等差异,提出不同灌溉模式下稻田重金属迁移转化规律有待研究的问题。     

农作物优化组合需水规律试验研究

根据“水稻－玉米”、“西瓜－水稻”、“烤烟－水稻”三种优化组合模式,与“早稻－晚稻”浅灌中蓄灌溉为对照,通过试验对灌溉用水量、产量、产值和纯收入等进行了对比分析,提出了不同组合方式的需水指标和经济效益指标。并建立了农作物优化组合决策模型,对湖南省缺水地区（水稻区“干旱死角”田）进行了优化计算。结果表明,采用农作物优化组合种植模式,可节水４１．３％～４４．１％。增加产值５９．９％～１３２．８％,提高纯收入１６１．１％～３９９．９５％,节水高产效果十分显著。试验研究的定量数据和优化决策成果,为组织高产优质高效农业,合理利用缺水地区的水土资源提供了科学依据。     

圩区农田塑料暗管埋深和间距的确定方法评述

农田塑料暗管埋深和间距的确定 ,是塑料暗管排水系统规划设计的主要任务 ,关系到排水效果和投资效益。本文介绍了农田塑料暗管埋深和间距的确定方法 ,并对之进行了评述     

作物水分亏缺诊断研究进展

水分胁迫是影响作物生产最为普遍的环境威胁,水分亏缺的诊断对农田灌溉和精确农业的发展具有重要意义。植物本身具有一种适应土壤水分胁迫的生理生态调节机制,以度过不良的生长环境,这为水分亏缺诊断提供了信号和依据。本文从土壤指标、气象指标和作物指标角度综述了作物水分亏缺诊断的研究进展,讨论了各种方法指标的利弊,并从应用研究角度分析了应用尺度存在的问题。