我国西南地区近56年参考作物蒸散量的敏感性分析

参考作物蒸散量(ET_0)是水文气象研究及水资源管理规划中的重要参数。基于1960—2015年我国西南地区96个气象站的逐日相对湿度(RH)、日照时数(n)、风速(u)、最低温度(T_(min))、最高温度(T_(max))和平均温度(T_(mean))资料,采用1998年联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式,计算近56年研究区的ET_0,并分析ET_0对各气象因子的敏感系数。结果表明,近56年我国西南地区的平均ET_0为1 027.11 mm,在空间分布上表现为自东北向西南方向逐渐增大;全区ET_0对气象因子敏感系数的绝对值排序为RHnT_(max)T_(mean)uT_(min),在空间分布上,RH、n、u敏感系数在研究区西部较高,T_(max)敏感系数在以云贵高原的元江、广西盆地的北海为中心的地区较高,T_(mean)敏感系数在研究区东部及云贵高原西南部较高,T_(min)敏感系数在广西盆地地区较高;RH、T_(max)、u、T_(min)敏感系数呈上升趋势,其中T_(max)敏感系数显著(P0.05)上升,其余气象因子的敏感系数呈极显著(P0.01)上升趋势,n敏感系数呈极显著(P0.01)下降趋势,T_(mean)敏感系数变化不明显;RH、T_(max)与n敏感系数的年内变化特征为双峰型曲线,T_(mean)、u、T_(min)敏感系数呈单峰型曲线;全区ET_0的突变时间为1996年,突变时间以前ET_0呈极显著(P0.01)下降的趋势,气候倾向率为-13.437 mm/10年,突变时间后呈显著(P0.05)上升趋势,气候倾向率为21.770 mm/10年。因此可见,西南全区及各分区参考作物蒸散量均对相对湿度的敏感性最高,除四川盆地外,其余分区对日照时数、最高温度的敏感性较高,四川盆地对平均温度的敏感性较高。     

赴以色列学习设施农业先进技术的思考

严重缺水促使以色列大力发展节水技术、海水淡化技术和再生水处理利用技术,形成以水为主的高科技技术输出,在世界范围内受到关注。其实行水资源国家所有和管控,大力开展节水宣传和培训,研发和应用节水技术,在农业方面采用高效节水灌溉技术,并形成了特有的滴灌节水技术,充分利用现有常规水资源,并创新海水淡化和污水处理回用技术,提升灌溉水资源量。这一系列高科技使以色列实现了不足总人口5%的农业经营者不仅养活了国民,还大量出口优质水果、蔬菜、花卉等,农业经营者的生产经营环境日益改善,经济效益不断提高。     

旋耕机耕作对紫色土碳氮垂直分布过程的影响

利用在土壤表面人为添加钛铁矿粉以示踪表层土壤垂直和顺坡再分配过程,通过对比耕作前与模拟耕作20次、40次土壤有机碳和全氮垂直分布特征,研究紫色土旋耕机等高耕作所产生的土壤顺坡和垂直搬运耦合作用对有机碳、全氮垂直分布过程的影响机制。结果显示:强烈耕作后坡顶侵蚀深度超过原土壤剖面厚度,但土壤剖面厚度依然与耕作深度相当,这是由于耕作对坡顶土壤起着顺坡搬运(耕作侵蚀)和垂直搬运(破碎母岩)的双重作用。磁性示踪剂的深度分布显示出耕作引起表层土壤垂直向下迁移,但不同坡位垂直分布机制不同。坡顶土壤有机碳和全氮浓度明显减小,这是由于强烈的耕作侵蚀向下坡搬运耕层土壤,同时耕作垂直搬运引起母岩碎屑向耕层混入产生稀释作用;坡趾表层0—5 cm土壤有机碳和全氮浓度减小,但是5—20 cm明显增加,表明耕作侵蚀引起来自上坡的低浓度土壤在坡趾堆积。这些结果表明旋耕机等高耕作下土壤同时发生顺坡传输与垂直迁移,两者相互作用导致耕作侵蚀区和耕作沉积区呈现出明显不同的有机碳、全氮垂直分布模式。     

利用水分盈亏指数评估四川盆地玉米生育期干旱状况

干旱一直是制约四川盆地玉米生长发育和产量形成的主要因素。为评估四川盆地玉米生育期干旱状况,并为相关部门制定相应的防灾减灾措施提供科学依据,通过综合考虑降水量、同期作物需水量,利用基于水分亏缺原理的玉米干旱监测模型,对比分析典型年份干旱指数与相应干旱资料,确定了四川盆地玉米干旱等级指标,利用ArcGIS分析了近50a四川盆地玉米不同生育期、不同强度干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：从不同生长阶段看,四川盆地玉米生育期干旱频率较高的时段主要为拔节-乳熟阶段,且发生面积最广。按空间分布特征把盆地划分为3大干旱区,其中大巴山以南、涪江及沱江流域在玉米全生育阶段出现干旱的频率最高,普遍都在50%以上。     

多元自适应回归样条算法模拟川中丘陵区参考作物蒸散量

参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration, ET_0)是作物精准灌溉管理与农业高效用水的核心参数。为提高川中丘陵区气象资料缺省下的ET_0预报精度,利用不同的气象因子组合,建立15种基于多元自适应回归样条算法(multivariate adaptive regression splines, MARS)的ET_0预报模型。选取11个代表性气象站点1961—2016年逐日气象资料进行分析,将其与其他ET_0预报模型进行对比,并利用可移植性分析评价MARS模型在川中丘陵区的适用性。结果表明:基于温度和风速项输入的MARS_5(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、2m处风速)、MARS_9(输入最高气温、最低气温、2 m处风速)和MARS_(13)(输入最高气温、2 m处风速)模型,以及仅基于风速项输入的MARS_(15)模型都具有良好的模拟精度;大气顶层辐射和风速是决定机器学习模型地域性适应能力的关键;引入大气顶层辐射后,MARS_6(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、相对湿度)、MARS_7(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、日照时长)、MARS_8(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温)模型均优于相同气象因子依赖下的Irmak-Allen、Irmak、Hargreaves-M4模型;通过可移植性分析发现,在训练站点和测试站点的随机交叉组合下,MARS_5模型保持了较高的精度(纳什效率系数和决定系数均大于0.985),且输出较为稳定的模拟结果,均方根误差变化范围为0.121～0.193 mm/d,平均相对误差变化范围为2.7%～4.2%。因此,基于多元自适应回归样条算法的ET_0预报模型可作为川中丘陵区ET_0预报的推荐模型。     

丘陵区村镇水厂取水水源地水环境特征与综合治理-以四川省乐至县为例

对乐至县石河堰型水源地和水库型水源地进行调研,在对其自然环境和水环境对比分析的基础上,对石河堰型水源地和水库型水源地的水环境治理模式进行探讨,提出了源头控制结合生态修复的综合治理模式。     

基于极限学习机的参考作物蒸散量预测模型

为实现气象资料缺乏情况下参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration, ET0）高精度预测,以气象因子的不同组合为输入参数,利用FAO-56 Penman-Monteith公式计算的ET0作为预测标准值建立基于极限学习机（extreme learning machine, ELM）的ET0预测模型。选取川中丘陵区7个气象站点1963－2012年逐日气象资料进行模型训练与测试,并将模拟结果同Hargreaves、Priestley-Taylor、Makkink及Irmark-Allen等4种常用模型进行对比。结果表明：ELM模型能很好地反映气象因子同ET0间复杂的非线性关系,且模拟精度较高;基于最高和最低温度的ELM模型模拟精度（均方根误差和模型效率系数分别为0.504 mm/d和0.827）高于Hargreaves模型（均方根误差和模型有效系数分别为0.692 mm/d和0.741）;基于最高、最低温度和辐射的ELM模型模拟精度（均方根误差和模型有效系数分别为0.291 mm/d和0.938）明显高于Priestley-Taylor（均方根误差和模型有效系数分别为0.467 mm/d和0.823）、Makkink（均方根误差和模型有效系数分别为0.540 mm/d和0.800）和Irmark-Allen模型（均方根误差和模型有效系数分别为0.880 mm/d和0.623）。因此基于最高、最低温度和辐射的ELM模型可以作为气象资料缺乏情况下川中丘陵区ET0计算的推荐模型。该研究可为川中丘陵区气象资料缺乏情境下ET0精确计算提供科学依据。     

川中丘陵区李子溪流域土壤侵蚀模拟研究

采用USLE模型与GIS技术相结合的方法,估算了川中丘陵区李子溪流域的土壤侵蚀总量以及侵蚀强度空间分布。结果表明李子溪流域主要以微度侵蚀为主,且不同的方法得到的侵蚀强度存在着较大差异。     

攀西地区烟草节水灌溉技术及应用效果

为寻求适宜四川省攀西地区烟草节水灌溉的技术与推广模式,在冕宁县开展烟草节水灌溉试验,分析对其烟株农艺性状、烟叶化学品质和经济性状及节水效益的影响。结果表明,在烟草植株农艺性状方面,滴灌模式优于软管浇灌及交替沟灌模式;烟叶化学品质方面,节水灌溉可有效增加烟叶总糖和还原糖含量,降低烟叶烟碱含量,有效提升烟叶钾含量及钾氯比,滴灌模式表现最优;经济性状及节水效益方面,滴灌模式对烟叶的增产、增值效果最明显,比对照平均增产38.64%,上等烟比例提升20.9个百分点;在烟叶产值和节水效益上,滴灌与浇灌模式的效果较明显。滴灌和软管浇灌模式对于烟草品质、产量和水分利用效率的提升作用较明显,其中滴灌模式具有较好的应用及推广价值,软管浇灌模式更适合在经济条件较差的干旱缺水地区推广使用。     

降雨因素对紫色土坡地土壤侵蚀影响的试验研究

选择该地区水土流失主要动力条件降雨因素为切入点, 通过人工模拟降雨试验对紫色土坡地降雨侵蚀特征及规律进行研究. 结果表明: (1) 降雨量与径流量、侵蚀量呈显著线性正相关, 降雨量变化显著地影响径流总量和侵蚀总量的变化; 降雨强度与径流量、侵蚀量之间也存在显著正相关, 但相关程度较前者略小; (2) 侵蚀量与时段最大降雨强度、平均雨强之间的相关程度差异很大, 主要原因在于平均降雨强度概化了降雨侵蚀机制和侵蚀过程; (3) 径流量和侵蚀量之间符合平方关系和幂函数关系, 回归方程达极显著水平; (4) 在高(中)强度降雨过程中, 径流量和侵蚀量随降雨过程呈幂函数正相关变化, 而低强度降雨过程中, 径流量和侵蚀量随降雨过程呈线性负相关变化.