不同灌水处理对春玉米土壤水分、耗水特征及产量的影响

[目的]探究不同灌水定额对春玉米全生育期耗水特征及产量的影响,优化克拉玛依地区春玉米节水灌溉制度,以提高当地水分利用效率.[方法]于 2021 年 5-9 月在克拉玛依农业综合开发区开展春玉米田间试验,设置6个灌水处理W1(225 m3/hm2)、W2(300 m3/hm2)、W3(375 m3/hm2)、W4(450 m3/hm2)、W5(525 m3/hm2)、W6(600 m3/hm2),探究不同灌水定额对春玉米耗水特征及产量的影响.[结果]①各生育期不同灌水处理 0～100 cm 土层土壤含水率随土层深度增加呈\"增-减-增\"的变化趋势.W5 处理在喇叭口期、抽雄散粉期、乳熟期、完熟期较 W1、W2、W3、W4、W6 处理 0～100 cm 土层土壤贮水量平均增加了 2.35%～9.11%、0.21%～4.37%、0.39%～1.79%、0.60%～4.48%.②完熟期W5处理百粒质量显著高于W1处理和W2处理,但与W3、W4、W6处理无显著性差异.W5 处理穗粒数较其他处理显著提高 10.49%～36.01%,穗长较其他处理显著提高 8.31%～27.12%.③综合评判模型计算得出 W5处理(525 m3/hm2)综合评价指数最高.[结论]因此,全生育期灌水 10次,灌水定额为 525 m3/hm2是克拉玛依地区最优灌水处理.     

南疆覆膜滴灌夏玉米生长特性及产量对施氮量的响应研究

[目的]探究南疆干旱区夏玉米在覆膜滴灌(MD)与裸地滴灌(LD)条件下的生长表现及不同施氮水平对产量的影响.[方法]设计MD处理和LD处理夏玉米滴灌试验,5个施氮梯度(N0:0kg/hm2、N1:224.6 kg/hm2、N2:278.4 kg/hm2、N3:368.9 kg/hm2、N4:464.0 kg/hm2),以 2 个漫灌处理(MCK、LCK,施氮量均为 278.4 kg/hm2)为对照(CK),共计12个处理.[结果]①随着施氮量的增加,夏玉米的生长指标(SPAD值、LAI值、地上部干物质量)逐渐增大后趋于稳定,呈先升后缓趋势.全生育期内,MD处理夏玉米的SPAD值、LAI值和干物质量分别较LD处理显著提高18.67％、10.39％、10.41％.②干物质量Logistic拟合方程表明,当施氮量超过368.9 kg/hm2后,干物质量不再增加;与LD处理相比,MD处理配合施氮能够延长夏玉米生长旺盛时间7～18 d,推迟群体最大生长率出现时间1～6 d.③MD处理产量较LD处理高1 027.52～2 023.04 kg/hm2,施氮处理的产量较不施氮处理高29.41％～84.46％,而MD处理配合施氮可使产量显著增加52.17％～106.61％.非线性拟合分析表明,玉米产量与施氮量之间整体呈\"S\"型曲线关系,当施氮量超过267.69 kg/hm2和274.11 kg/hm2后,MD处理和LD处理的产量逐渐放缓,分别达到362.75 kg/hm2和364.14 kg/hm2后几乎无增长.④MD处理和LD处理下,N2处理下夏玉米的生长指标和产量与CK无显著差异,但灌水量却比CK少256.5 mm.[结论]MD处理结合278.4 kg/hm2的施氮量能显著促进夏玉米生长并提高产量,可以实现较优的栽培效果.     

单翼迷宫式滴灌带的关键参数与灌水均匀度的响应关系

为探究单翼迷宫式滴灌带坡度、进水压力和铺设长度对灌水均匀度的影响,以3种单翼迷宫式滴灌带为研究对象,以灌水均匀度作为评价指标,采用UL9(34)均匀正交设计试验,比较了3种不同流量的单翼迷宫滴灌带在进水压力、铺设长度和坡度作用下的灌水均匀度的变化规律.经直观分析、方差分析和多重比较进行综合评价,再由SPSS和PPR对试...     

基于BP神经网络与模糊控制的小麦灌溉系统

为了提高农业用水的利用效率,实现新疆灌区精准灌溉,在新疆阿勒泰地区福海县阔克阿尕什乡浑沃尔海,根据春小麦的生长环境和各生育时期需水量,设计了基于BP神经网络与模糊控制的小麦灌溉系统。该系统通过田间微型气象站监测、麦田传输数据,利用BP神经网络预测出小麦需水量;以需水量和土壤实际湿度的差值和差值变化率作为模糊系统的输入量,灌溉时间作为输出量。将2017年人工灌溉数据与灌溉控制系统相结合利用PYTHON做对比试验,检验灌溉系统优化的效果。结果表明,BP神经网络对春小麦需水量的预测效果较好,验证集决定系数R²为0.854,相对分析误差RPD为2.014,预测结果满足春小麦实际需水标准。模糊控制系统相比于传统控制系统不会出现较大的超调量,有更好的稳定性。 BP神经网络与模糊控制灌溉系统比人工灌溉节水约23.9%,说明该灌溉系统能够提高水资源的利用率,对实现精细化农业有着重要的参考意义。     

基于综合干旱指数的伊犁河流域干旱多变量概率特征研究

基于D-Vine-Copula函数,联合降水和VIC模型模拟的蒸散发、径流和土壤水等要素,构建了一种能表征气象-水文-农业干旱特征的新型综合干旱指数SWCI,以伊犁河流域为研究区,分析干旱多属性概率特征及其空间分布规律,以期为干旱区划及旱灾风险评估提供科学依据。结果表明：(1)构建的SWCI指数能很好地捕捉到不同类型干旱特征,具有较好的适用性;(2)1960—2010年,伊犁河谷东部共经历了43次干旱事件,干旱发生频率较高但程度较轻;河谷西部和南部山区分别发生干旱事件38、39次,干旱频率较河谷东部低但旱情偏重;(3)各区域多维干旱联合概率与干旱历时、烈度、峰值呈负相关关系,表明干旱历时、烈度和峰值越大,综合干旱发生的概率越小;(4)从二元条件概率可知,干旱历时(干旱烈度)的条件概率随干旱烈度(干旱历时)的增加而增大,但当干旱烈度(干旱历时)为某一固定值时,随着干旱历时(干旱烈度)逐渐增加,干旱烈度(干旱历时)的条件概率逐渐减小。(5)研究区的干旱高风险区主要集中在河谷西部和南部山区,其他区域为低风险区。     

塔里木盆地东南缘绿洲区表层土壤硒空间分布及影响因素分析

为查明塔里木盆地东南缘绿洲区土壤硒含量状况,采集分析3576组表层土壤样品,调查土壤硒的空间分布特征,运用地统计学与空间自相关理论相结合的方法,对土壤硒空间分布及影响因素进行分析.结果表明:塔里木盆地东南缘绿洲区表层土壤Se含量整体较低,农用地的土壤Se含量高于非农用地的土壤硒含量,范围为0.06～1.10mg/kg,...     

基于机器学习和无人机多光谱影像的春玉米SPAD值估算反演研究

以克拉玛依市春玉米叶片的SPAD值作为研究对象,利用无人机获取的多光谱遥感影像进行光谱反射率提取和植被指数的构建,并与SPAD值作相关性分析。分别以光谱反射率和相关性显著的植被指数作为输入变量,采用偏最小二乘法(PLS)、随机森林回归(RF)、萤火虫算法优化随机森林回归(FA-RF)、粒子群算法优化随机森林回归(PSO-RF)构建不同生长阶段的反演模型。结果表明,对于传统的线性回归模型,以光谱反射率为模型输入变量的模拟精度较优。对于机器学习模型,以植被指数为模型输入变量的模拟精度较优。对比4种模型综合评价指标,发现基于植被指数为输入变量的PSO-RF更适合反演春玉米不同时期的SPAD值,其拔节期、抽雄期、灌浆期验证集的R2值为0.914、0.901、0.928,RPD为2.355、2.543、2.655。     

水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用及品质的影响

为了探明膜下滴灌条件下水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用效率以及子粒品质的影响,设计3个灌水量水平和4个施氮量水平共12个处理的双因素测坑试验。结果表明,在同一灌水量条件下,随施氮量的增加,春玉米子粒产量、水分利用效率(WUE)、地上部干物质量、氮素吸收量以及总淀粉和粗蛋白含量,均表现出先增后减的趋势,耗水量无显著变化,氮素利用效率(NUE)和粗脂肪含量分别表现出递增和递减的趋势。在同一施氮量条件下,随灌水量的增加,耗水量、子粒产量、NUE和总淀粉含量以及地上部干物质量与氮素吸收量,均表现出递增趋势,粗蛋白和粗脂肪含量相反,而WUE先增后减。通过CRITIC和TOPSIS综合评价排序,与试验地肥力相近的北疆膜下滴灌春玉米适宜的灌水量为5 100 m³/hm²、施氮量为460 kg/hm²。     

新疆石河子-昌吉地区2016―2020年地下水位动态特征分析

【目的】探明新疆石河子-昌吉地区地下水位变化规律及其驱动因素。【方法】基于2016―2020年研究区44眼监测井的逐月地下水埋深,划分地下水动态类型,绘制了多年地下水埋深累计变幅分区图和高低水位期地下水流场对比图,综合直线趋势分析方法和灰色关联分析方法对地下水位动态特征及其影响因素进行分析。【结果】区内潜水动态类型为灌溉入渗-开采型和水文-开采型,承压水动态类型为开采型。石河子市地下水位呈快速上升趋势（埋深变幅多为-3～-2 m）;玛纳斯县南部地下水位快速上升（多为-4～-3 m）,北部水位快速下降（多>5 m）;呼图壁县地下水位快速下降（多>5 m）;昌吉市地下水位动态变化相对缓慢,以缓慢下降为主（多为2～3 m）。石河子市和玛纳斯县南部水位回升主要取决于低水位期,北部地下水漏斗区局部水位回升则相反;呼图壁县水位持续下降受高、低水位期共同影响;昌吉市水位动态稳定,与河流补给作用有一定关联。【结论】耕地面积、地下水开采量和地表水源供水量是潜水水位变化的主控因素,承压水水位变化主要受耕地面积和地下水开采量的影响。     

新疆大气可降水量时空演变特征及其与降水转化关系

大气可降水量（PWV）是表征大气中水汽含量的重要指示因子;明确PWV与降水的转化机制对水资源高效利用具有重要意义。本文以新疆为研究区;基于多源数据计算PWV;并以探空数据为参考;评估ERA5全球大气再分析数据计算PWV的优劣;借助降水转换率（PCE）揭示PWV与降水的转化关系。结果表明:（1）ERA5计算的PWV精度较高;与传统依托探空数据确定的PWV的相关系数和均方根误差分别为0.98和2.6 mm。（2）1960—2020年新疆PWV总体呈增加趋势;增幅为0.1 mm·(10a)^-1;小波频谱显示研究区PWV变化周期以短周期为主;分别为2.6 a、6 a。（3）从点尺度来看;PCE随站点降水量的增加而升高;从线尺度来看;PCE的变化规律在经度方向上呈“U”型;在纬度方向上大致呈“L”型;从面尺度来看;PCE的高值区主要分布在林地、坡度为25°~35°范围及海拔5000 m以上的区域;分别为7.17%、5.8%和5.1%;（4）降水丰枯异常典型年PCE差异明显;辐合强、水汽上升运动强烈的特丰水年;引起了较高的PCE;平、枯水年PCE较低。（5）北极涛动指数和太平洋十年振荡是影响全疆PCE的主要因素;由于不同区域间因气候和地形等因素的差异;PCE受控因子存在一定的差异。研究结果可为新疆地区空中水资源利用及降水转化评估提供理论参考。