基于无人机影像的作物土壤水分亏缺反演方法

【目的】基于无人机影像进行作物土壤水分亏缺反演研究有利于提高农田集约化管理效率,提升农田精准灌溉水肥空间分布信息高效获取技术水平。【方法】文章以冬小麦为例,采用大型喷灌机变量灌溉的方式,设置3个灌溉水平和6个不同施肥处理;利用无人机携带热红外、可见光、多光谱相机,规划航线飞行采集影像数据,结合田间布点取样校准,反演冬小麦长势;根据获取的无人机遥感影像,经图像拼接、数据提取等处理,获得田间不同试验小区光谱数据,计算植被指数,反演水肥指标,构建土壤水分反演模型。【结果】水分亏缺情境下,灌水的多少直接影响冬小麦的生理生长指标,灌水量越多,冬小麦株高和叶面积发育越好;3个灌溉水平处理间冠层温度差异在2～5℃;植被指数与灌溉处理一致性较好,而不同的施肥处理反演效果不理想。【结论】热红外影像反演作物冠层温度计算得到的作物水分亏缺指数可以展现冬小麦作物水分亏缺空间分布,作物水分亏缺指数与土壤水分平均含水率有很好的相关性。无人机遥感在田间水肥管理的应用有效提升了大田时空数据的获取能力,下一步应开展水肥时空变异性研究,探讨水肥精准施用技术,从理论和技术两方面着手提升精准管理水平。     

我国喷灌技术发展面临的主要问题及对策

我国喷灌的发展经历从引进到仿制创新,从自发研制到国家组织、计划攻关,在品种繁杂到系列化、标准化的过程,其中有高潮也有低谷.经过近40年的发展,我国的喷灌出现了设备生产混乱、性能差系列化程度低、自有技术少等一些问题,同样也存在投资与效益、制度与体制的问题.未来发展将主要集中在以下几个方面:低压低能耗、综合利用清洁能源、喷灌机组逐渐轻型化控制面积增大、自动控制和精量控制.文中提出我国喷灌发展的对策:一是开发适合我国国情的喷灌机组,降低价格,形成中国特色的喷灌系列产品;二是加大科研力度,拥有一批具有自主产权的专利技术;三是加快设备的研制与产业化进程;四是因地制宜地发展喷灌,讲求社会、生态和经济效益并举.     

喷灌机全喷洒域与叠加域水量分布特性的静态模拟

该文研究喷灌机喷头组合喷洒特性,针对大型平移式喷灌机NelsonR3000、O3000旋转折射式喷头,开展试验测量其单喷头水量分布并计算其喷洒均匀系数(Christiansen uniformity,CU)、分布均匀系数(distribution uniformity,DU).用MATLAB编程模拟了2喷头和多喷头组合,针对多喷头组合,分析和区分全喷洒域和叠加域,计算2种喷头全喷洒域与叠加域的CU、DU和平均喷洒强度(mean spraying intensity,MSI),全面掌握并评价喷头水力性能.结果显示:在安装压力调节器情境下,R3000单喷头在压力150 kPa、O3000单喷头在压力200 kPa时,CU、DU值最大.2个喷头组合无法展现喷灌机喷头组合效果.R3000多喷头组合全喷洒域内,CU最大值68％,DU随喷头间距的增大逐渐上升;O3000多喷头组合CU、DU最大值分别为72％、57％.叠加域内R3000、O3000喷头CU、DU、MSI值高于全喷洒域,但达不到行喷CU≥85％的要求,可能由于计算CU、DU等的数据点多、单喷头数据不理想、常规测量方法测量点少且在叠加域内等原因.该文发现当前大型喷灌机的喷头间距组合不是CU、DU最优组合,区分了喷头喷洒组合后叠加域和全喷洒域,并分别计算叠加域和全喷洒域CU、DU和MSI,为喷灌机系统的安装设计提供了一种参考.     

喷灌和软管灌溉两用轻小机组洒水车稳定性分析

针对喷灌和软管灌溉两用轻小机组洒水车具有高度可升降、喷幅可调、喷灌和软管灌溉两用等特点,为了提高洒水车爬坡和抗翻倾能力,对该机组洒水车纵、横向稳定性进行了分析.采用理论分析的方法分析了机组在纵横向坡度上作业时影响其稳定性的因素,并给出了其稳定性与各影响因素之间的关系.结果表明,地面粘附系数越高,对洒水车的稳定性越有利;适当增大轮距、增大两轮中轴线至供水管触地点的距离、降低洒水车质心高度,可提高洒水车的稳定性;增大牵引力和减小洒水车自重可提高洒水车的爬坡能力.     

喷灌和软管灌溉两用机组水量分布特性与试验

喷灌和软管灌溉两用轻小机组具有喷灌和软管灌溉两种灌水方式,且有高度可升降、喷幅可调等特点.采用理论分析和试验验证相结合的方法,对该机组水量分布特性进行了研究,分析了影响机组水量分布特性的因素,计算了机组在配置喷灌和软管灌溉系统时的喷灌强度、均匀系数,结果表明,影响机组水量分布均匀性的主要因素是所配置灌水器的水量分布特性、灌水器配置间距、行走速率、土壤和地形、风速等.在室内试验时,机组喷灌均匀系数达95%以上,软管灌溉均匀系数达90%,可满足灌溉需要.