我国灌溉林业发展前景初探

对灌溉林业的概念进行了定义,分析了灌溉林业取得的成效,通过对灌溉林业发展前景和存在的主要问题进行探讨与分析,提出了发展灌溉林业的5项相应对策。     

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节，水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中，由于循环管路以及酸液的缓慢扩散，使得pH值调节过程存在很大的时滞，传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点，建立了描述该过程的数学模型，设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点，开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中，既缓解了滞后时间对控制系统的影响，又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性，分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试，同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明，在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%，营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157s，优于常规PID控制的2.55%和189s。     

不同灌水策略对夏玉米水分利用效率和产量构成要素的影响

于2013—2014年在河南商丘开展了5个灌水处理(T1:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm+成熟期水45mm,T2:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T3:拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T4:拔节水60 mm,T5:灌浆水60 mm)的田间试验,研究了不同灌水处理对夏玉米阶段耗水量、总耗水量、产量、水分利用效率、收获穗数、穗粒数、百粒质量、行粒数的影响。结果表明,夏玉米不同生长阶段灌水处理的耗水量均显著大于不灌水处理(P0.05),且随着整个生育期灌水次数和灌水量的增加,总耗水量显著提高。2013年和2014年,灌拔节水和灌浆水处理(T3)的总耗水量显著低于T1处理(P0.05),产量分别下降8.0%和8.9%,水分利用效率则分别提高5.3%和0.5%。灌水显著影响了夏玉米的收获穗数、穗粒数和百粒质量。2 a的苗期灌水处理(T1和T2)显著提高了夏玉米的收获穗数(P0.05),拔节期和灌浆期灌水处理(T3)的穗粒数和百粒质量均显著大于只灌拔节水(T4)和只灌灌浆水(T5)的处理(P0.05),但收获穗数差异不显著。在节水灌溉的条件下,黄淮海平原夏玉米主产区要实现较高的产量和水分利用效率,灌拔节水和灌浆水是最基本的灌水策略。     

循环曝气灌溉条件下小白菜生长及水分与养分利用

研究循环曝气灌溉对不同土壤作物水分及养分利用影响的规律可为循环曝气灌溉技术在不同土壤中的应用提供理论指导。以河南省3种典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土)为供试对象,小白菜为供试作物,设置常规地下滴灌为对照组(CK)、循环曝气灌溉为试验组(CAI)开展盆栽试验,研究了循环曝气灌溉对作物生长生理指标及水分与养分利用的影响。结果表明,与CK相比,CAI可促进根系生长,其中郑州黏土和洛阳粉壤土CAI根系活力分别显著增大46.36%和16.79%(P0.05),根干质量分别显著增大35.33%和26.22%(P0.05)。CAI处理净光合速率较CK有显著提高(P0.05),其中郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店砂壤土依次增大了17.69%、12.41%和21.43%。循环曝气处理有效提高了作物氮、磷、钾的吸收效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土氮素吸收量较CK分别显著提高23.68%和27.72%(P0.05);3种土壤CAI作物磷、钾吸收效率均有显著提高(P0.05),其中郑州黏土分别增加了27.54%和62.81%,洛阳粉壤土增加了25.20%和63.26%,驻马店砂壤土增加了26.86%和23.97%。循环曝气灌溉能显著提高小白菜产量和水分利用效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土小白菜地上部鲜质量较CK分别提高了58.42%和62.03%,水分利用效率分别提高了27.86%和16.47%。综合比较小白菜生长指标、产量、水分利用及养分吸收效率,郑州黏土循环曝气灌溉处理具有最为显著的改善作用。     

黑龙江干流水质评价与预测

为探究黑龙江干流水质对居民生活和农业灌溉用水的影响,选择溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和p H四项监测指标作为研究对象,对漠河北极村、大兴安岭呼玛、黑河和伊春嘉荫四个断面过去一年每周水质监测数据进行预处理,运用物元综合评价模型,对黑龙江干流水质做出综合评价。然后根据监测结果,采用灰色预测模型对相应地区未来26周的各项监测指标进行预测。结果表明:漠河北极村、大兴安岭呼玛断面水质主要为Ⅰ类和Ⅱ类,黑河断面水质主要为Ⅱ类和Ⅲ类,伊春嘉荫断面水质主要呈Ⅰ类和Ⅲ类。漠河北极村、大兴安岭呼玛断面未来26周水质较好,黑河断面高锰酸盐浓度较高,伊春嘉荫断面高锰酸盐与氨氮浓度均较高。研究表明:黑龙江干流水质基本可以满足居民生活和农业灌溉用水需要,运用物元分析法和灰色预测模型对水质进行评价及预测是可行的。     

滴灌施肥对加工番茄产量和品质的影响

为了寻求滴灌施肥条件下连作加工番茄持续优质高产平衡施肥方案,以番茄为材料,采用"3414"优化试验方法,分析了滴灌平衡施肥对加工番茄生长发育、产量和品质的影响。结果表明,滴灌施肥条件下,增施氮、磷、钾肥和配施微肥明显促进番茄生长发育;增磷和配施微肥显著提高产投比,实现增收;增氮、增钾的增产效果不显著,但减氮、减钾显著降低了产量;增钾、配施微肥显著提高加工番茄品质,尤其在提高番茄糖酸比,降低硝酸盐量积累,促进可溶性固形物的形成及改良色差等方面成效显著。滴灌施肥条件下,增施磷、钾肥,配施微肥对连作加工番茄具有显著的增产提质作用。     

西北干旱区节水灌溉效益及潜力分析——以新疆乌苏市为例

基于西北地区农业灌溉特点,以新疆乌苏市为例,分析当前的节水灌溉措施和效益,指出了其中的不足之处,并通过对该地农业节水途径的分析,定量计算了未来10年该地和新疆以及西北地区的节水潜力,同时提出几点有针对性的建议和改进措施,以求为广大西北地区农业可持续提供发展思路.     

基于加权灰色关联模型的干旱区玉米覆膜耕作方式评价

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,采用加权灰色关联模型评价不同覆膜耕作方式的优劣.结果表明:垄作全膜处理保水保温效果明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响.田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率,为干旱区农业节水和玉米高产提供了技术依据.     

全膜垄作对旱作马铃薯土壤含水率、酶活性及产量的影响

为明确全膜垄作对黄土高原旱作马铃薯土壤保水改土效果及产量形成的影响,设全膜双垄垄上播(A1)、全膜单垄垄上播(A2)、全膜单垄垄上微沟播(A3)和露地常耕平作(CK)4种方式进行田间试验,分析了不同耕作方式对马铃薯田间土壤含水率、土壤酶活性和产量的影响。结果表明,全膜垄作均能提高各生育阶段0~100 cm土层土壤含水率,特别是对0~20 cm土层影响最为显著,在马铃薯需水关键期块茎形成期和块茎膨大期,0~100 cm土层土壤含水率A1、A2、A3处理较CK分别提高了27.93%、19.23%、34.93%和25.12%、26.94%、57.00%;全膜垄作均能显著提高马铃薯0~60 cm土层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性,以0~10 cm土层酶活性最高,随马铃薯生育期推进,土壤酶活性呈先增加后降低趋势,在块茎膨大期达到最大;同时,全膜垄作均能增加马铃薯产量,由高到低次序为A3处理A1处理A2处理CK,其中A3处理比A1处理增加5.53%,比A2处理增加14.23%;A1、A2、A3处理的产量分别较CK提高了75.77%、66.56%、53.88%;与CK相比,全膜垄作不仅提高了马铃薯产量,而且降低马铃薯烂薯率和青薯率,其中全膜单垄垄上微沟播(A3)优于其他处理,可作为内蒙古黄土高原旱作区节水高产栽培模式。     

宝鸡峡灌区小麦水足迹时空变化特征与归因分析

基于水足迹理论,计算了实际耗水和施肥情况下宝鸡峡灌区小麦水足迹的各项指标,分析了小麦水足迹各指标的时空变化特征,利用对数平均迪氏指数分解法推导了总水足迹变化量分解公式,细致定量了气候变化和人类活动因子对总水足迹变化的贡献。结果表明:灌区小麦总水足迹1994—2010年均值为6.73亿m~3,Mann-Kendall检验呈显著下降趋势,年均变幅为-0.17亿m~3/a,水足迹结构由蓝水主导演变为灰水主导。单位产量的小麦生产水足迹、生产绿水、蓝水和灰水足迹多年平均值分别为1.04、0.36、0.32、0.37 m3/kg。生产水足迹、生产绿水和蓝水足迹在灌区内从西向东呈递增趋势,生产灰水足迹以兴平为中心向两侧递增。归因分析表明,影响灌区小麦总水足迹变化的主导因子为人类活动,其贡献率和为-113.57%,而气候变化因子的贡献率仅为13.57%。人类活动因子中,贡献率从大到小依次为灌溉定额(-56.58%)、总种植面积(-55.78%)、小麦种植比例(-43.76%)、单位面积施氮量(39.96%)、灌溉水有效利用系数(2.59%)。