基于支持向量机方法的土壤水分特征曲线预测模型

在山西省黄土高原区进行野外试验获取土壤样品,经室内试验测定,最终获得土壤样品的水分特征曲线以及理化参数,建立了基于支持向量机的Van-Genuchten预测模型。研究与分析的结果:输入变量选用了5个土壤基本理化参数(土壤黏粒、粉粒、密度、有机质和全盐量),输出变量为Van-Genuchten模型的参数α、n,对土壤水分特征曲线Van-Genuchten模型的参数进行预测并取得良好的结果。所建立的支持向量机预测模型下,Van-Genuchten模型参数α、n的预测值与检验值的平均相对误差都小于4%,建模与检验样本都具有较高的精确度。研究成果有助于丰富黄土地区的土壤水分特征曲线理论研究。     

蔬菜水肥一体化研究进展分析

蔬菜属于需水、需肥较多的作物,合适的水肥协同配合可达到节水高产、增质的目的。为此,从水肥一体化对蔬菜生长、产量、品质、水分和养分利用效率等方面,就国内外已有研究成果进行了分析总结,基于目前的研究现状,提出我国有关蔬菜水肥一体化的研究一方面应向湿润地区发展,另一方面应向建立适合蔬菜的通用机理型模型、水肥一体化条件下需水需肥规律及区域蔬菜种植结构优化等方面深入研究和发展,并建议结合相关专业领域利用先进的技术手段建立水肥高效利用管理信息平台,以此来指导区域农业生产,这将会大大促进区域农业生产向高产、优质和高效方向发展。     

双层秸秆不同层位覆盖对土壤水分蒸发影响

为揭示不同秸秆覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过室内模拟试验,对双层秸秆不同层位覆盖下土壤水分蒸发过程进行了研究。试验设置秸秆单层覆盖埋深80 mm (CK)、上层埋深0 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C1)、上层埋深80 mm下层埋深220 mm秸秆双层覆盖(C2)、上层埋深80 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C3)、上层埋深80 mm下层埋深380 mm秸秆双层覆盖(C4) 5种模式,结果表明:不同覆盖模式下,蒸发量显著不同,实验数据显示蒸发过程可分为3段,1～10、11～18、19～24 d的规律分别为CKC4C2C1C3、CKC1C4C3C2、C2C1CKC4C3。CK的累积蒸发量为3.154 2 kg,与CK相比C1、C2、C3、C4处理的抑蒸率分别为2%、3.97%、8.6%、2.3%。综合分析来看,双层秸秆覆盖较单层秸秆可有效减小土壤水分蒸发。可得不同层位秸秆埋深对土壤累计蒸发的抑制作用由大到小排列为:C3C2C4C1CK。在整个蒸发过程中,不同秸秆覆盖下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合Y=a x~b。     

蓄水坑灌不同灌水上下限对苹果树叶片蒸腾日变化的影响

在田间试验条件下,以10a生矮化型红富士长富二号苹果树为材料,对不同灌水上下限条件(蓄水坑灌处理T1:田间持水量的80%与60%、T2:田间持水量的90%与70%、T3:田间持水量的100%与80%;地面灌溉对照处理CK:田间持水量的80%与60%)叶片蒸腾及其影响因素的日变化进行研究,并分析叶片水分利用效率对不同灌水上下限的响应。结果表明:不同处理苹果树叶片蒸腾速率日变化特征基本一致,均为单峰曲线且峰值都出现在13∶00,日平均叶片蒸腾速率大小排序为T3>T2>CK>T1;叶片蒸腾速率主要受土壤含水率、气孔导度、胞间CO2浓度、大气温度、叶面温度的影响。叶片水分利用效率日变化呈先降低后升高的趋势,日平均叶片水分利用效率大小排序为T1>T2>T3>CK,且T1与T2、T3、CK都有显著性差异。综合对比知,T1的节水效果最显著。     

微润灌溉对玉米耗水特性及产量的影响研究

为研究微润灌溉对大田玉米耗水特性和产量的影响,以大田玉米为研究对象,通过玉米微润灌溉与膜下滴灌田间对比试验,对微润灌溉和膜下滴灌不同处理条件下灌水量、耗水量、作物的产量及水分生产效率等进行试验研究及分析。结果表明:微润管进口压力为2.0、2.5和3.0 m的微润灌溉分别较滴灌少耗水29.8%、17.9%和11.7%。微润管进口压力为3.0 m的玉米籽粒产量为10 507 kg/hm^2,比膜下滴灌对照高11.5%,WUE达到4.33 kg/m^3。说明微润灌溉通过优化全生育期水分配置,进而达到节水、增产、增效的效果,在干旱区可适当推广应用。     

地下渗灌对枣树生长、产量和水分利用效率的影响

为研究不同灌溉定额下地下渗灌对干旱地区枣树生长、产量和水分利用效率的影响,以5 a生枣树为研究对象,设不同灌溉定额(828、1 248、1 668 m~3/hm~2)和不同灌溉方式(地下渗灌、地面滴灌、管灌)2因素3水平的田间试验。结果表明:灌溉定额相同时,与地面滴灌和管灌相比,地下渗灌能够促进枣树新梢直径、枣吊长度和座果率的增长,同时枣树产量提高2.84%～25.70%,水分利用效率提高8.02%～18.96%。地下渗灌条件下,灌溉定额从1 248 m~3/hm~2提高为1 668 m~3/hm~2时枣树产量和水分利用效率反而分别降低2.47%,8.84%。因此,地下渗灌在灌溉定额为1 248 m~3/hm~2时更适宜枣树生长,该处理产量最高(9 418.85 kg/hm~2),水分利用效率最高(3.84 kg/m~3),研究成果可为地下渗灌技术在干旱区推广提供理论依据。     

化学联合调控对设施番茄生长和水分利用效率的影响

为了探明保水剂(SAP)、黄腐酸(FA)两种化学制剂联合调控对设施番茄生长和水分利用效率的影响,根据施用SAP、FA的不同组合及灌溉定额的不同设置了:S、F、SF、SFL、CK 5个处理,进行了对比试验。结果表明:SAP和FA能显著促进番茄生长、提高土壤含水率、产量和水分利用效率。在灌水相同的情况下整个生育期内SF处理的土壤含水率最高,较S、F、CK处理平均增加5.0%、10.6%、17.0%;S、F处理较对照处理CK分别提高13.0%、4.0%。SF处理的产量最高为111.8 t/hm~2,较S、F、CK处理增加8.6%、6.8%、14.1%。SFL处理较其他处理少灌一次水,产量为110.6 t/hm~2,增产12.9%,水分利用效率最高,为50.3 kg/m~3,较CK处理提高23.1%。SAP和FA联合调控的蓄水保墒和增产效果显著。     

不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。     

不同产量水平下冬小麦生长发育和耗水特性研究

【目的】通过控制施肥量来模拟冬小麦不同产量水平,进而了解不同产量下冬小麦生长状况及耗水特性变化,为田间用水管理、区域农业高效用水发展战略的制定提供理论依据。【方法】试验设置4个产量水平7 500 kg/hm~2(C0),8 250 kg/hm~2(C5),9 000 kg/hm~2(C10),9 750 kg/hm~2(C15),以不施肥(CK)为对照,研究不同产量下冬小麦叶面积指数、干物质积累、耗水特性及水分利用效率差异变化。【结果】随目标产量的增加,冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量逐渐增加,干物质转移量、干物质转移率和转移干物质对籽粒的贡献率逐渐减少,产量结果基本达到预期目标。与CK相比,C15处理冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量分别平均增加52.6%、25.9%、112.6%、51.2%,而干物质转移量平均减少44.7%,说明冬小麦后期干物质的合成对籽粒高产的形成起主要作用。随目标产量的增加,冬小麦耗水量增加,土壤含水量减少,2016—2017年C0、C5、C10、C15处理冬小麦水分利用效率无显著差异,2017—2018年各处理冬小麦水分利用效率均有显著性差异,与CK相比,C15处理冬小麦耗水量和水分利用效率分别平均增加29.7%、28.5%。【结论】冬小麦随产量提升的叶面积指数、干物质累积量和耗水量显著增加,其中后期干物质的合成是产量形成的主要原因,同时高产条件下冬小麦水分利用效率显著提高。     

黄土半干旱区枣林深层土壤水分消耗特征

黄土区人工经济林普遍出现利用性土壤干层,制约着植被的恢复与重建。为了准确计算黄土半干旱区密植高产枣林(Ziziphus jujube Mill.)深层土壤(2 m以下)水分消耗量,采用根钻法(洛阳铲)分层获得从地表到细根分布最大深度范围内的土壤含水率。结果表明:枣林深层土壤水分消耗是一个逐渐加深、逐渐向下的过程。2、4、9和12 a生枣林深层土壤水分消耗量分别为0、29.6、149.9和155.7 mm,可再供水量分别为203.7、167.7、35.5和29.7 mm;枣林生长第9年后,2~4 m土层几乎没有可利用的水分,现有降水和滴灌已经不能满足枣树的耗水需求,枣林吸收土壤水分有向深处延伸的趋势。以降水入渗最大深度为上界、细根分布最大深度为下界计算的深层土壤水分消耗量,能更准确地评估林地利用性土壤干层的程度和深度。