贵州省干旱时空分布特征研究

为探究季节性干旱对贵州省农业生产造成的影响,基于贵州省9个气象站点1960~2010年逐日降雨资料计算的标准化降水指数(SPI),使用Mann-Kendall趋势检验和GIS克里金插值等方法,分析了该区域近51a以来的干旱时空分布特征。结果表明:近51a来贵州省内大部分站点的月尺度SPI值在4-5月和9-10月呈下降趋势;年尺度SPI值呈减小趋势,干旱影响站次比呈上升趋势,干旱范围和干旱程度有加大趋势;1年四季中干旱频率空间分布在不同地域上显示出了较大差异性。     

基于双作物系数的旱作玉米田蒸散估算与验证

农田蒸散(ET)准确估算与区分对理解土壤-植物-大气连续系统水分传输动力学过程和调控机制具有重要意义。本研究基于FAO-56 Penman-Monteith(PM)模型计算参考作物蒸散量(ET0),运用双作物系数法计算黄土高原东部地区旱作玉米田2011-2012年蒸散(ETFAO),以同期涡度相关系统实测值(ETEC)作为标准值对双作物系数法计算结果进行评价,并将玉米田ET区分为土壤蒸发和作物蒸腾。结果表明:2011年春玉米生长季ET0、ETEC和ETFAO分别为628、400.3和492.7mm,双作物系数法RMSE、AAE和R~2分别为0.864mm·d~(-1)、0.678mm·d~(-1)和0.755,且R~2达极显著水平(P0.01);2012年三者分别为553、372.6和441.4mm,RMSE、AAE和R~2分别为0.676mm·d~(-1)、0.693mm·d~(-1)和0.781,R~2亦达极显著水平(P0.01),说明双作物系数法在该地区模拟旱作春玉米ET有较高的精度。基于双作物系数法对ET进行区分表明,2011年全生育期土壤蒸发和作物蒸腾分别占ET的36.4%和63.6%;2012年分别占ET的31.7%和68.3%,说明旱作春玉米田ET主要来自春玉米蒸腾。     

基于叶面积指数改进双作物系数法估算旱作玉米蒸散

为准确估算和区分黄土高原旱作春玉米蒸散(evapotranspiration,ET),该文基于实测叶面积指数(leaf area index,LAI)动态估算基础作物系数,利用LAI修正土壤蒸发系数,并基于修正后的双作物系数法估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET,并以2012、2013年寿阳站基于涡度相关系统和微型蒸渗仪实测的春玉米ET和土壤蒸发(soil evaporation)对修正后的双作物系数法的适用性进行评估。结果表明:修正后的双作物系数法能够较为准确的估算春玉米ET,2012年春玉米全生育期ET估算值、实测值分别为365.3、372.6 mm,2013年分别为385.6、369.4 mm;2012年全生育期改进双作物系数法决定系数、均方根误差、模型效率系数和平均绝对误差分别为0.824、0.561 mm/d、0.817和0.449 mm/d,2013分别为0.870、0.381 mm/d、0.871和0.332 mm/d;同时,修正后的双作物系数法可对春玉米各生育期ET进行准确区分,土壤蒸发估算值与实测值有较好的一致性,2012年全生育期估算和实测土壤蒸发分别为0.98和0.99 mm/d,分别占ET的38.12%和37.08%;2013年估算和实测土壤蒸发分别为0.86和0.89 mm/d,分别占ET的33.59%和35.90%。因此,修正后的双作物系数法能够较为准确地估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET。该研究可为黄土高原区农田水分精准管理提供科学指导。     

滴灌水分亏缺对柑橘前期光合特性的影响

为揭示滴灌水分亏缺及复水对柑橘叶片光合特性的调控效应,以9 a生‘不知火’柑橘为试材,在抽梢开花期(Ⅰ期)、幼果期(Ⅱ期)各设置4个亏水处理,即轻度亏水(LD)、中度亏水(MD1)、偏重度亏水(MD2)和重度亏水(SD)处理,灌水定额分别为对照的85%、70%、55%和40%,并设置1个对照处理(CK),分析柑橘叶片光合特性对滴灌水分亏缺及复水的响应规律。结果表明:与CK相比,Ⅰ期和Ⅱ期不同水分亏缺处理下的P_n分别下降了4.5%～28.4%和6.2%～42.9%,除轻度亏水(LD)外差异显著(P0.05);瞬时水分利用效率(WUE_i)均高于CK,分别在Ⅰ-MD1和Ⅱ-LD取得最大值,与CK相比分别提高14.0%和14.4%,差异显著(P0.05)。复水后不同处理P_n、G_s、T_r均有明显的提高;与亏水状态时比,Ⅰ期和Ⅱ期P_n分别增加了68.2%～85.1%和22.1%～44.0%;轻度亏水(Ⅰ-LD和Ⅱ-LD)后复水出现了超补偿效应,P_n、WUE_i均高于CK,分别增加了6.4%、16.2%和5.8%、16.1%(P0.05)。因此,滴灌柑橘Ⅰ期和Ⅱ期进行轻度亏水(LD)处理在保证较高P_n和WUE_i条件下可节约15%灌溉用水,是柑橘早期适宜的滴灌水分亏缺模式。     

中国北方太阳总辐射模型优化及适用性评价

太阳总辐射(R_s)模型是估算地表能源最简单的方法，对区域ET₀管理、水资源及太阳能利用具有重要意义。选取中国北方47个代表性气象站点(1994-2016年)逐日数据，采用鱼群算法优化温度模型(T1、T2和T3)、日照时数模型(N1、N2和N3)和混合模型(M1)，在日和月尺度评价太阳总辐射模拟精度。结果表明：在日尺度上，基于日照时数的模型(N1-N3)精度最高，其次为基于温度的模型(T1-T3)，混合模型相对较差(M1),R²分别为0.90～0.93、0.64～0.78和0.80～0.90,MAE分别为1.47～1.95、2.51～4.33和4.88～6.28 MJ/(m²·d)；在月尺度上，基于日照时数的模型(N1-N3)精度最高，其次为混合模型(M1)和基于温度的模型(T1-T3),R2分别为0.94～0.97、0.92～0.95和0.86～0.95,MAE分别为25.45～44.29、36.21～102.73和101.25～144.56 MJ/(m²·d)。因此，推荐基于...     

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...     

西南湿润区微灌猕猴桃园不同尺度光利用效率与驱动因子

为揭示中国西南湿润区猕猴桃园不同尺度光利用效率(LUE)的变化规律,探明生理、环境和植被因子对猕猴桃园不同尺度LUE的影响机理,以四川省蒲江县猕猴桃果园为研究对象,于2018—2020年采用涡度相关系统(EC)开展了连续3 a的水热碳通量综合观测,研究了猕猴桃叶片尺度瞬时光利用效率(LUE_i)、冠层尺度光利用效率(cLUE)和生态系统尺度光利用效率(eLUE)的变化规律,并采用通径分析方法量化了生理因子［净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)］、气象因子［总辐射(R_g)、光合有效辐射(PAR)、空气温度(T_a)、H₂O浓度(C_H2O)、CO₂浓度(C_CO2)、2 m处风速(U₂)、水汽压差(VPD)］、土壤水分因子(土壤体积含水率(SWC)］和植被因子［叶面积指数(LAI)］对猕猴桃园不同尺度LUE的总影响.结果表明:猕猴桃LUE_i随PAR增大而降低,变化范围为0.006~0.026 μmol/μmol;猕猴桃cLUE和eLUE月平均日内变化均呈先减后增的“U”形,月累积cLUE与eLUE变化幅度分别为0.77~2.67和0.58~1.63 g/MJ, 两者变化趋势基本一致且未呈现明显的季节性变化.叶片尺度LUE_i主要受气象因子(PAR)和生理因子(P_n)影响并具有统计学意义,PAR和P_n对LUE_i分别具有显著的直接影响(量化值为-0.99)和间接影响(量化值为-0.81);冠层尺度cLUE和生态系统尺度eLUE均受气象因子(R_g,T_a和VPD)以及植被因子(LAI)影响并具有统计学意义,其中R_g和VPD主要通过影响光吸收过程以影响eLUE和cLUE,而T_a和LAI则通过碳同化过程以影响eLUE和cLUE.     

正弦波动态水压提升迷宫流道滴头抗堵塞性能

为明确浑水条件下正弦波动态压力各参数组合对梯形迷宫流道出流量的影响，该研究以正弦波动态压力参数周期、波幅、基础水压为控制因素设计正交试验，进行浑水灌溉试验，对正常工作次数、排出泥沙中值粒径、淤积泥沙D50值进行极差和方差分析。结果表明：各参数中只有动态周期对正常工作次数、排出泥沙中值粒径和淤积泥沙中值粒径具有显著性；相同基础水压（4、6和8 m，以水头计）的正弦波动态压力的正常工作次数比同水头的恒压状态分别高63.64%、12.50%、36.36%，平均增幅达到37.50%，增幅非常明显；正弦波动态压力对比恒定基础水压有利于不同粒径级别的泥沙通过，上限粒径、中值粒径和下限粒径排出泥沙粒径均有增加，而恒定工作压力下，泥沙粒径越大，越易沉积在流道内，相比正弦波动态压力，中值粒径和下限粒径分别提高了13.41%和18.50%。正弦波动态压力下水流速度波动幅度大，水流紊动强烈，加强了大粒径泥沙的通过，提高了滴头的抗堵塞能力，延长了滴头使用寿命，综合评分得到最优参数组合为周期4 s、基础水压8 m、波幅2 m，动态压力在现有工程基础上较易实现，因而该项研究对滴灌系统的使用具有一定的指导意义。     

基于机器学习算法模拟不同土壤深度含水率

准确模拟土壤水分(SM)对农田精准灌溉、优化区域水资源配置和提高农业水资源利用效率具有重要意义。采用逐日气象和土壤含水量数据，探究随机森林(RF)和支持向量机(SVM)模拟不同深度(4 cm、10cm和20 cm)土壤含水量的适用性，采用太阳辐射(R_s)、空气温度(T)、降水量(P)、风速(U₂)、空气湿度(RH)和土壤温度(ST)数据的4种输入组合，探讨不同输入变量对SM模拟的影响。结果表明：RF模型在4种输入组合下模拟不同深度土壤含水量精度最高，SVM模型模拟精度较低，R²范围分别为0.871～0.914和0.710～0.814,RMSE范围分别为0.050～0.069 cm³/cm³和0.080～0.098 cm³/cm³,MAE范围分别为0.030～0.051 cm³/cm³和0.060～0.077cm³/cm³。考虑模型精度和数据易获取性...     

基于柑橘叶面积指数和产量的WOFOST模型关键参数校正

为进一步分析不同水肥管理条件对柑橘产量的影响使其更广泛的应用于不同区域，并探明WOFOST模型参数针对柑橘果树生长模拟时的参数敏感性结果和取值情况，开展2021-2022年柑橘不同生育期滴灌水肥控制试验，采用EFAST方法对WOFOST模型模拟叶面积指数(LAI)和产量所需的叶片生长、CO₂同化、同化物转换和叶片营养物质等25个参数进行了敏感性分析，使用PEST软件完成高敏感参数的优化，并利用田间试验观测数据对模型模拟的LAI和产量进行验证。结果表明，模型模拟LAI和产量的敏感参数相似，均包括叶面积指数的最大相对增长率、比叶面积、单叶片CO₂同化效率，叶片同化物转换效率，初始根长，区别为LAI模拟对茎同化物转换效率，积温等参数敏感，而产量模拟对叶片干物质最大钾浓度敏感；基于2021年数据校正后最优参数模型模拟的不同灌溉管理下LAI最大值(LAI_m)模拟值与实测值之间R²=0.580 0,NRMSE=15.10%，产量模拟值与实测值之间R²=0.647 1,NRMSE=6.81%...