U 形渠道量水平板水力性能试验研究

根据北方灌区渠道底坡缓且灌溉水流多泥沙的现状,该文针对U型渠道设计了平板量水装置。为了探索不同尺寸悬垂薄平板在明渠水流冲击作用下的水力学特性,确定流量与平板偏转角度之间的关系。分析水流流态,将渠道运动水流分为3部分,对平板部分水流应用闸孔淹没出流公式,建立流量计算模型,得出流量与角度的半经验关系式。对流量系数计算模型中的待定系数进行估计,得到了统一形式的流量公式。U型平板测流范围为9～44L/s,经验证,计算流量与实测流量之间最大相对误差为6.9%,平均相对误差为3.2%,其中收缩比0.547、0.439平板测流相对误差均小于5%,满足灌区量水要求。同一收缩比板型,相对水头损失随着流量增大而减小,不同收缩比板型,相对水头损失随着板型收缩比增大而增大,除收缩比0.715平板在小流量(本试验大约为10L/s)测流时,相对水头损失比在10%以上,其余平板测流时相对水头损失均小于10%,其中收缩比为0.439和0.337平板最大水头损失不超过上游总水头6%。经过综合分析,选择0.547到0.439为平板最佳收缩比测流范围。研究可为灌区量水设施的改进提供依据。     

灌水频率和施肥量对滴灌马铃薯生长、产量和养分吸收的影响

【目的】针对陕北榆林风沙土马铃薯灌水施肥不合理及水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌施肥条件下不同的灌水频率和施肥量对马铃薯生长、产量及养分吸收利用的影响,以期科学地对马铃薯进行水肥调控,为实际生产提供参考依据。【方法】试验于2016年5—10月在陕西省榆林市农业科技示范园区内进行,试验设置了3个灌水频率D1 (4 d)、D2 (8 d)、D3 (10 d)和3个施肥量(N、P_2O_5、K_2O)水平,即F1 (100、40、150kg/hm^2)、F2 (150、60、225 kg/hm^2)、F3 (200、80、300 kg/hm^2)组合,共9个处理。在生育期对马铃薯生长指标进行观测,收获时统计产量及产量构成因素。【结果】1)同一灌水频率下,F3处理的株高、茎粗、叶面积和产量显著高于F1和F2处理,肥料偏生产力在F1处理下最高,而水分利用效率受施肥量的影响不显著,养分利用效率随着施肥量的增加而减小。F3处理的产量达41518 kg/hm^2,比F1和F2处理分别提高11.75%和8.52%,F1处理下肥料偏生产力为128.12 kg/kg,比F2和F3处理的高出45.67%和78.99%。2)在同一施肥量下,马铃薯的生长指标、产量和肥料偏生产力均在D2处理达到最大值,D2处理下的产量和肥料偏生产力分别为42932kg/hm^2和105.88 kg/kg,而D1处理下水肥利用效率最高,但D1和D2之间水分利用效率差异不显著。从水肥交互作用来看,D2F3的产量和水分利用效率最高,分别为44870 kg/hm^2,107.39 kg/(mm·hm^2),D2F1的肥料偏生产力最高,为142.02 kg/kg。【结论】合理的灌水频率与施肥量不仅能维持马铃薯较好的生长特性,而且能获得较大的经济效益。综合产量与节水节肥因素,D2F3处理(8 d,N 200 kg/hm^2、P_2O_5 80 kg/hm^2、K_2O 300kg/hm^2)可作为基于本试验条件下较适宜的灌水施肥组合。     

垄膜沟灌对旱区农田土壤盐分及硝态氮运移特征的影响

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及硝态氮运移特征的影响及调控效果,通过4次田间沟灌试验,对比研究了高水、中水、低水及高肥、低肥6个组合处理条件下土壤盐分以及土壤硝态氮的变化特征。结果表明:垄膜沟灌条件下灌水量对土壤全盐量的影响高于施肥量,中水处理土壤全盐量始终维持在一个适宜且稳定的水平。灌水量和施肥量对土壤硝态氮含量均有不同程度的影响,中、低水处理后期硝态氮的淋溶显著低于高水处理。垄膜沟灌种植模式下中水低肥处理增加了土壤水分的有效性,抑制了土壤反盐,减少了垄上硝态氮的淋溶,在节水节肥的基础上为作物的生长发育提供了一个适宜的土壤环境,利于生物量的累积及最终产量的形成,在一定程度上解决了河套灌区引黄灌溉配额减少与漫灌洗盐方式严重浪费水资源之间的矛盾,为当地垄膜沟灌技术的推广提供了一定的理论依据与技术支撑。     

Antioxidation responses of maize roots and leaves to partial root-zone irrigation

Antioxidation responses of maize roots and leaves to water deficit and rewatering under partial root-zone irrigation (PRI) were investigated using a pot system. Plants were cultured using three irrigation methods, i.e. conventional irrigation (CI), alternate PRI (APRI) and fixed PRI (FPRI) with three different water regimes including W₁ (70% field capacity, FC), W₂ (50% FC) and W₃ (35% FC). Compared to CI, root peroxidases (POD) activity was enhanced in the irrigated root zone of FPRI and both root zones of APRI during mild water deficit. After rewatering, POD activity was increased in the dry root zone under FPRI but reduced in the roots under APRI. Roots in the dry zone and leaves under FPRI remained high superoxide dismutase (SOD) activity after rewatering. In contrast, SOD activity decreased in the roots and leaves under CI and APRI. Malondialdehyde (MDA) contents were increased in leaves and two sub-roots under FPRI during water deficit and remained higher after rewatering compared to those under CI and APRI. MDA contents in the tissues under APRI showed similar levels to those under CI. Compared to CI, APRI showed the same biomass production, achieving significantly higher water use efficiency under mild water deficit. The results suggested that plants under APRI experienced less oxidative stress or damage induced by water deficit.     

基于振动台试验的Venlo型温室抗震性能分析

《农业温室结构设计标准》（GB/T 51 424-2022）规定“抗震设防烈度为8度（0.30 g）及以上地区的农业生产用玻璃温室结构设计应计算地震作用”,为探究Venlo型温室的抗震性能及地震响应,对一形状规则的Venlo型温室其中1跨2开间制作缩尺模型进行振动台试验,研究模型结构的动力特性,以及在7度多遇地震（加速度时程最大值为0.035 g）、7度设防烈度地震（加速度时程最大值为0.10 g）、7度罕遇地震（加速度时程最大值为0.22 g）、8度罕遇地震（加速度时程最大值为0.40 g）及8度半罕遇地震（加速度时程最大值为0.51 g）作用下结构的加速度响应。结合ANSYS进行数值模拟分析,试验和有限元对照结果证明了采用有限元软件进行动力时程分析的可靠性。在此基础上,参考某Venlo温室工程结构设计,建立数值模型,按照规范对永久荷载、雪荷载和作物荷载进行组合,采用时程分析法,通过对温室结构单向输入AKT波、NGA波和人工波共3组地震波,分析其在8度半罕遇地震作用下的振型及有无地震作用下结构的内力、位移。结果表明,地震作用下Venlo温室结构的应力最大值为无地震作用下的1.24～2...     

播期和水氮互作对滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

  【目的】  河西地区石羊河流域的农业生产中水资源短缺,光热资源利用率和水肥利用效率低。通过调整播期协调光热资源与水肥供应,研究提高春玉米生长及水肥利用效率的可能性。  【方法】  大田滴灌试验于2018年在甘肃省中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。设置3个播种日期,即4月10日 (S₁)、4月20日 (S₂)、4月30日 (S₃);2个灌水量水平,即80% ET_c (I₈₀)、100% ET_c (I₁₀₀) (ET_c为作物蒸发蒸腾量);4个施氮量水平,即N 0、120、180、240 kg/hm2,分别表示为N₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀。在玉米生长关键期,测定植株生长状况和水分利用指标,收获期测产。  【结果】  播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著,生育期天数随着播期的推迟呈缩减趋势,合理播期应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多。除耗水量外,施氮量对其它各指标影响显著。叶面积指数、干物质积累量和产量均随灌水量增加而增加,随施氮量增加而上升,产量随播期的推迟而减少。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理产量最大,为16830 kg/hm2,比S₂I₁₀₀N₂₄₀处理增产7.35%、节肥14.29%,比S₃I₁₀₀N₁₈₀处理增产12.55%。水分利用效率随施氮量增大而增加,随灌水量增大而升高。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理水分利用效率为3.1 kg/m3,比S₁I₈₀N₂₄₀处理高12.32%。氮肥偏生产力随施氮量增大而减小,S₁I₁₀₀N₁₈₀处理氮肥偏生产力为93.5 kg/kg,比S₁I₁₀₀N₁₂₀处理降低4.9%,但增产42.65%。  【结论】  综合产量和节水节肥因素,在本试验条件下适时早播 (4月10日) 有助于充分发挥水肥资源的潜力。在早播和充分灌水条件下,施用较低的氮肥量 (N 180 kg/hm2) 即可获得最高的产量。     

不同生育期水分亏缺及氮营养对冬小麦生长和产量的影响

利用管栽条件研究了不同施氮量条件下不同生育阶段水分有限亏缺对冬小麦生长及其产量的影响。结果表明:在冬小麦拔节期、开花期、灌浆期水分亏缺处理,其株高、根、冠干物质及植株总重差异达到极显著水平,无论任何生育阶段水分亏缺还是全生育期正常供水,株高、根、冠及植株总重都随施氮量的增加而增加,并且氮肥对地上部的促进作用要大于对地下部的促进作用。在拔节期、开花期水分亏缺对小麦的每穗粒数、千粒重、单株产量影响显著,灌浆期水分亏缺对千粒重有显著影响。在适中的施氮水平下苗期、灌浆期适当的水分亏缺对冬小麦的生长和产量没有显著的影响,而在高氮、低氮条件下影响较为显著。     

多因素耦合的光伏水泵提水系统配置优化方法

为探究提水效率影响因素及系统配置对光伏水泵提水系统性能影响,该研究利用光伏水泵循环提水系统,探究不同辐照强度、阀门开度、提水高度下光伏组件利用效率、水泵运行效率、管路效率变化规律,并构建系统流量计算模型,根据该模型计算各个区间的提水量占比及不同提水高度下提水系统的参数,根据该系统整体效率和太阳能利用率确定最优提水高度;在此基础上,通过增加光伏组件面积及蓄水池数量降低提水系统提水成本及提高太阳能利用率,并确定提水成本最低时光伏组件面积和蓄水池数量。研究结果表明：确定光伏组件利用效率随辐照强度变化关系及水泵高效率运行区间,并确定光伏水泵最优提水高度为20 m,太阳能利用率为64.05%,整体利用效率为4.521%,提水成本为0.151元/m³;在最优提水高度的基础上,讨论了增加光伏板面积及蓄水池数量对太阳能利用率与提水成本的影响,当提水成本最低时,光伏板面积为3.71 m²,成本为0.143元/m3,太阳能利用率为90.83%;蓄水池数量为4个,成本为0.145元/m³,太阳能利用率为94.62%,表明增加光伏板面积和蓄水池...     

大气环流因子对黄河流域长预见期农业干旱预测性能的影响

准确的干旱预测对于减轻或规避干旱对区域粮食生产和水资源配置的不利影响至关重要。大气环流因子可能会通过遥相关影响农业干旱的发生、发展和传递过程,在干旱预测模型中引入大气环流因子是否会改善农业干旱的预测性能尚不明晰。该研究以农业干旱、高温和大气环流因子为预测因子,在不同预见期（1、12、24、36、48个月）下采用Meta-Gaussian（MG）模型预测黄河流域典型年份的农业干旱事件,通过纳什效率系数（Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,NSE）和均方根误差（root mean square error,RMSE）探究在MG模型中引入大气环流因子对农业干旱预测性能的影响。结果表明：大气环流因子中12个月时间尺度的标准化西太平洋副高强度指数（standardized western Pacific subtropical high intensity index,SWPSHI）与农业干旱相关性最为显著;以典型年2014年8月份为例发现MG模型预测值受预见期长度、预测因子影响较大;相比于单因子预测,引入大气环流因子的MG模型的评价指标NSE和RMSE改善网格占比最高达46%,空间上在内蒙古、宁夏、甘肃、陕西等省区1 a以上预见期明显改善,而考虑大气环流因子和高温的MG模型进一步提升了模型的预测性能,扩大了网格占比。因此在上述省区干旱预测时需考虑大气环流因子的影响。     

水氮耦合对冬小麦根系分布和根冠比及产量的影响

【目的】研究膜下沟灌水氮耦合对冬小麦根系分布、根冠比及产量的影响,为冬小麦生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为试材进行田间试验,设1500、3000m3/ha两个灌水水平和75、150和300kg/ha3个施氮水平,测定不同处理组合冬小麦根部特征及产量。【结果】冬小麦根系随着土层深度增加,根长密度呈指数下降;灌水量相同时,适当增加施氮量能促进冬小麦根系生长,但施氮量过高时又会抑制冬小麦根系生长。施氮量相同时,增加灌水量会显著抑制冬小麦根系生长。冬小麦产量随灌水量的增加而增加,而冬小麦根冠比随灌水量的增加而减少。冬小麦产量与根冠比之间呈一元二次显著性相关。【结论】冬小麦产量与根冠比呈一元二次显著相关,3000m3/ha灌水量和150kg/ha施氮量为较优的灌溉施氮方式。