基于波文比-能量平衡法的半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量估算

为准确估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量,在测定气象数据的基础上,以水量平衡法的实测蒸发蒸腾量（ET）为参考,分析判断波文比-能量平衡法估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量的适用性以及整个生育期内葡萄ET的变化规律,分别采用单作物系数法（K_c）、双作物系数法（K_cb）估算半干旱半湿润地区葡萄ET。结果表明：全生育期内波文比-能量平衡法与水量平衡法之间的均方根误差(RMSE)与纳什系数(NSE)分别为0.54与0.64,决定系数为0.82,说明波文比-能量平衡法可以较好地应用于半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾估算,双作物系数法比单作物系数法估算结果更为精确,计算出的双作物系数0.85、1.07、0.71可以作为本地区值。     

限量灌溉和施磷对冬小麦光合性能及水分利用效率的影响

在大田条件下研究了不同灌水和施磷组合对冬小麦整个生育阶段光和性能的影响。结果表明,灌水、施磷影响了冬小麦的生理指标。施磷主要是提高了作物的光合作用能力,从而使作物的瞬时水分利用效率提高;灌水主要促进了冬小麦的蒸腾速率,使光合速率/蒸腾速率的比值降低。冬小麦叶片的蒸腾和光合速率呈非线性关系,光合速率随蒸腾速率增加而缓慢增加,增加到一定程度后,光合速率不再增加。冬小麦叶片的蒸腾速率和瞬时水分利用效率呈直线负相关关系,瞬时水分利用效率随着蒸腾速率的增大而减小。试验条件下,灌水量为180 mm与施磷量120 kg/hm2是冬小麦节水效果较佳的组合。     

考虑水转化过程的干旱区内陆河流域适宜灌溉规模

农业适水发展是保障干旱区水土资源高效利用和生态健康的关键,其核心在于如何科学确定灌溉规模,进而控制农业灌溉用水量。该研究以石羊河流域为研究区,在明确非灌溉需水量的基础上,基于水均衡模型计算考虑水转化过程的不同水文年农业灌溉可用水量,并构建多目标种植结构优化模型对作物种植结构进行调整,最后改进水热平衡模型构建考虑水转化过程的旱区适宜灌溉规模计算模型,分析流域不同情景下的适宜灌溉规模。结果表明：地表水地下水联合调控下,石羊河流域丰、平、枯水年的灌溉可用水量分别为18.97亿～21.57亿、14.75亿～17.51亿、12.31亿～14.95亿m³;优化作物种植结构后能够以减少2.94%的经济效益实现14.13%的灌溉节水;构建的适宜灌溉规模计算模型在干旱区内陆河流域具有较好的适用性,采用该方法得到现状条件下石羊河流域丰、平、枯水年的适宜灌溉规模分别为27.73万～31.66万、21.55万～25.76万、18.01万～22.03万hm²,提高节水水平、调整种植结构后,流域的适宜灌溉规模有所增加。现状2020年(平水年)的实际灌溉面积高于当地水资源...     

基于三维激光扫描技术的冻结黑土细沟发育模拟

为探究融雪径流与冻结状态对黑土细沟网络发育的影响,该研究开展了冻结与非冻结处理黑土坡面的融雪径流模拟冲刷试验,利用三维激光扫描技术获取多次定时径流冲刷并直至侵蚀形态稳定的坡面点云,结合数字表面模型差异（digital surface model of difference, DoD）微地形变化监测方法与点云逆向工程,获取细沟网络发育过程的侵蚀面积、侵蚀体积、细沟长度和细沟密度等侵蚀参数。结果表明,冻结因素与温度变化对细沟网络发育过程与程度有重要影响：1）冻结处理的黑土坡面更容易发展出细沟网络,达到坡面侵蚀形态基本稳定后的侵蚀面积、侵蚀体积以及侵蚀细沟长度是非冻结处理黑土坡面的291%、557%和437%。2）冻结处理与非冻结处理沿坡面细沟截面形态变化差异明显。冻结坡面细沟交叉时宽深比R_W/D快速减小,下切速度加快,随后宽度与深度呈比例稳定增加;非冻结坡面汇水处的R_W/D随冲刷次数增加而增大,侧蚀速度加快,其他截面R_W/D随着冲刷次数的增加而减小,下切速度加快。3）采用ArcGIS与点云逆向工程模型联合获取的冻结状态下细沟形态参数与发育过程DoD相对误差范围为-12.70%～4.42%,提取精度在95%以上。该联合方法在冻结土体条件下获取细沟参数具有较高精度,可作为土壤侵蚀参数高精度提取的一种手段。     

U型渠道移动式流线型量水槽扩散段水力特性及结构优化方法

移动式量水槽较固定式具有不易淤积、可移动多处重复使用等优点,流线型外形的量水槽水力性能好,量水槽的扩散段对水力性能影响大,然而当前还缺乏扩散段的设计原理与方法方面的研究。为了研究量水槽结构型式对水力特性的影响,为流线型量水槽结构设计提供理论指导,该研究建立D40U型渠道模拟模型,其后用FLOW-3D对35、45和55 L/s流量下的半椭圆+半椭圆、半椭圆+抛物线、半椭圆+圆弧、半椭圆+Myring曲线和鱼形量水槽进行模拟,结合原型试验验证数值模拟效果,进而探讨扩散段设计原则与方法。最后基于isight平台对水力性能较好的半椭圆+ Myring曲线和鱼形量水槽进行结构优化。结果表明,45 L/s流量下数值模拟与试验水深相对误差为0.1%~1.3%,上游、喉口和下游断面流速相对误差分别为0.19%~6.63%、0.06%~6.15%和0.02%~6.22%,模拟结果精度高。5种量水槽上游佛汝德数均小于0.5,最大壅水高度为5.71 cm,均满足测流精度和渠道安全要求。其中,半椭圆+Myring曲线量水槽水头损失和壅水高度最低,半椭圆+半椭圆量水槽临界淹没度最高,佛汝德数最小。量水槽扩散段设计原则为：在略微减少临界淹没度的条件下,扩散段前半段设计为曲率较大的曲线,以降低上游壅水高度;后半段设计为曲率相反且曲率较小的曲线,以改善过流流态,平顺水流,降低水头损失。优化后的半椭圆+Myring曲线和鱼形前半段曲率增大,后半段曲率减小,壅水高度和佛汝德数均有所降低,水头损失分别降低5.5%和6.3%,优化后曲线线型满足扩散段设计原则。研究可为流线型量水槽结构设计与优化提供理论指导。     

Ephemeral gully recognition and accuracy evaluation using deep learning in the hilly and gully region of the Loess Plateau in China

Ephemeral gullies are widely distributed in the hilly and gully region of the Loess Plateau and play a unique role in the slope gully erosion system. Rapid and accurate identification of ephemeral gullies impacts the distribution law and development trend of soil erosion on the Loess Plateau. Deep learning algorithms can quickly and accurately process large data samples that recognize ephemeral gullies from remote sensing images. Here, we investigated ephemeral gullies in the Zhoutungou watershed in the hilly and gully region of the Loess Plateau in China using satellite and unmanned aerial vehicle images and combined a deep learning image semantic segmentation model to realize automatic recognition and feature extraction. Using Accuracy, Precision, Recall, F1value, and AUC, we compared the ephemeral gully recognition results and accuracy evaluation of U-Net, R2U-Net, and SegNet image semantic segmentation models. The SegNet model was ranked first, followed by the R2U-Net and U-Net models, for ephemeral gully recognition in the hilly and gully region of the Loess Plateau. The ephemeral gully length and width between predicted and measured values had RMSE values of 6.78 m and 0.50 m, respectively, indicating that the model has an excellent recognition effect. This study identified a fast and accurate method for ephemeral gully recognition in the hilly and gully region of the Loess Plateau based on remote sensing images to provide an academic reference and practical guidance for soil erosion monitoring and slope and gully management in the Loess Plateau region.     

滴灌脐橙产量和品质的水肥生产函数研究

以‘纽荷尔’脐橙为试材，在2020年4月—2021年12月抽梢开花期(Ⅰ)、幼果期(Ⅱ)、果实膨大期(Ⅲ)和果实成熟期(Ⅳ)分别设置高水和低水2个亏水处理(灌水量分别为对照处理的70%和55%),高肥、中肥和低肥3个施肥处理(施肥量分别为对照处理的80%、60%和40%),以正常水肥管理为对照(CK)。CK处理Ⅰ～Ⅳ期灌水量分别为136.43、204.65、272.86、136.43 m³·hm^-2,施肥量分别为380.00、645.00、1550.00、400.00 kg·hm^-2。基于W×F-Jensen/Minhas/Rao模型模拟脐橙产量和品质与不同生育期耗水耗肥量的关系，进而评价模型预测性能与敏感性。研究表明：脐橙产量、单果质量和可溶性糖均对Ⅲ期水、肥亏缺最敏感；维生素C对Ⅲ期水分亏缺最敏感，对Ⅳ期肥料亏缺最敏感；可滴定酸对Ⅱ期水分亏缺最敏感，对Ⅳ期肥料变化最敏感。W×F-Jensen/Minhas/Rao模型均能较好地模拟脐橙产量(决定系数R²=0.76～0.90,均方根误差RMSE=0...     

基于改进YOLOv5s的日光温室损伤等级遥感影像检测方法

针对目前日光温室损伤程度的统计方法普遍依靠人工目视导致的检测效率低、耗时长、精确度低等问题，该研究提出了一种基于改进YOLOv5s的日光温室损伤等级遥感影像检测模型。首先，采用轻量级MobileNetV3作为主干特征提取网络，减少模型的参数量；其次，利用轻量级的内容感知重组特征嵌入模块（content aware reassembly feature embedding，CARAFE）更新模型的上采样操作，增强特征信息的表达能力，并引入显式视觉中心块（explicit visual center block，EVCBlock）替换和更新颈部层，进一步提升检测精度；最后将目标边界框的原始回归损失函数替换为EIoU（efficient intersection over union）损失函数，提高模型的检测准确率。试验结果表明，与基准模型相比，改进后模型的参数数量和每秒浮点运算次数分别减少了17.91和15.19个百分点，准确率和平均精度均值分别提升了0.4和0.8个百分点；经过实地调查，该模型的平均识别准确率为84.00%，优于Faster R-CNN、SSD、Centernet、YOLOv3等经典目标检测算法。日光温室损伤等级快速识别方法可以快速检测日光温室的数量、损伤等级等信息，减少设施农业管理中的人力成本，为现代化设施农业的建设、管理和改造升级提供信息支持。     

臂坡对堰槽组合设施测流影响分析

针对堰槽组合设施在遭遇洪水、水位较高时引发的坡脚掏蚀、岸坡冲刷崩塌等问题，将设施两侧堰顶设置一定坡度，形成向槽内倾斜的臂坡，使水流向设施中部集中，减少对两岸边坡的冲蚀。采用水力性能试验的方法，对3种臂坡(0，1/16和1/8)在12种流量(6~61 L/s)条件下的中垂面水深、弗汝德数沿程变化规律、臂坡对设施泄流能力的影响及流量公式进行研究。结果表明:1)3种臂坡下的堰槽组合设施水深沿程变化相似，随着臂坡的增大，中垂线上游水位壅高增大，两侧堰靠近岸坡一侧的堰上水深减小，明显减少了水流对两岸边坡的冲蚀；2)臂坡对临界流断面位置影响较小，集中出现在排淤量水槽梯形窄段的后半段；同一流量下，堰槽组合设施的流量系数随臂坡的增大而减小；同一臂坡下，堰槽组合设施的流量系数随着流量的增大而减小；3)相对水头较小时，流量系数变化明显，相对水头较大时，流量系数相对稳定，将流量系数分为变动流量系数和稳定流量系数2个区，并分别拟合出不同臂坡条件下的流量计算公式，与实测流量相比，臂坡为0、1/16和1/8时，相对误差绝对值的最大值分别为2.22%、2.37%和2.21%，平均相对误差分别为0.88%、0.95%和1.15%。此外，在流量为11 和21 L/s时，臂坡的增大使得流量公式计算值的相对误差由-2.22%降至-0.44%和由2.35%降至-0.24%。综上，臂坡的存在能够减少水流对两岸边坡的冲蚀，对临界流断面的影响较小，增大臂坡还可有效提高堰槽组合设施在小流量情况下的测量精度。     

Temporal and spatial changes of soil erosion under land use and land cover change based on Chinese soil loss equation in the typical watershed on the Loess Plateau

Land use and land cover change (LULCC) directly affect the temporal and spatial change of soil erosion. As a typical governance watershed in the hilly and gully area of the Loess Plateau, the Jiuyuangou watershed has experienced significant LULCC in the past 10 years due to conversion of farmland to forests, economic construction, and cropland abandonment. However, the evolution process of soil erosion change and LULCC in the watershed is unclear, as is the relationship between the two. This study used satellite images to extract information on LULCC in the watershed and the Chinese soil loss equation (CSLE) model to evaluate the temporal and spatial evolution of soil erosion in the watershed from 2010 to 2020. The main results showed that (1) the continuous vegetation restoration project in the watershed reduced soil erosion from 2010 to 2015; however, the increased frequency of extreme rainfall events after 2015 reduced its impact. The annual average soil erosion modulus decreased from 10.85 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2010 to 8.03 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2015 but then increased to 10.57 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2020; (2) the main land use and land cover (LULC) type in the Jiuyuangou watershed is grassland, accounting for 62% of the total area, followed by forestland, cropland, buildings, and water. Cropland has the largest multi-year average soil erosion modulus, followed by grassland and buildings, with forestland having the smallest; (3) significant spatial correlations occurred between soil erosion change and LULCC for common ‘no change’ and common ‘gain’ in the settlements, roads, and areas near the human influences with good soil and water conservation, but not other regions due to the influence of climatic factors (heavy rain events). Thus, we should repair terraces, control dams in the watershed, and actively conserve water and soil. This study provides a scientific reference for planning and managing water and soil conservation and ecological environment construction in the watershed.