圆形喷灌机施肥灌溉均匀性及蒸发漂移损失

为了评估圆形喷灌机施肥灌溉均匀性和蒸发漂移损失量,通过测试圆形喷灌机入机压力为0.15 MPa时,与喷灌机连接的计量隔膜泵吸肥流量与工作比例间的关系.分析了计量隔膜泵吸肥性能,并通过田间试验测试圆形喷灌机水力性能,评估了不同肥料类型和肥液浓度的施肥灌溉均匀系数及蒸发漂移损失量.结果表明:计量隔膜泵吸肥流量实测值和理论值的标准均方根误差为8.9%,且流量控制精度在工作比例为60%~100%时(相对误差|RE|≤5.6%)远高于工作比例为20%~40%时(|RE|≥13.3%).圆形喷灌机行走速度百分数为100%时,径向肥液水深与施肥量的修正赫尔曼-海因均匀系数基本相等,其变化分别为80%~85%和78%~86%,均小于径向肥液浓度的均匀系数96%~99%.不同肥料类型和肥液浓度处理间灌水、肥液浓度均匀系数差异不具有统计学意义.当风速小于2 m/s时,利用圆形喷灌机进行施肥灌溉产生的蒸发漂移损失量占灌水量的比例为1.5%~10.1%.     

内蒙古自治区参考作物腾发量的时空变化

为了深入认识内蒙古参考作物腾发量ET_0的变化特征,采用联合国粮农组织1998年推荐的Penman-Monteith公式计算内蒙古50个气象站点32 a(1981—2012年)的逐月参考作物腾发量ET_0,通过联合国防治荒漠化公约提出的全球干旱指数UNEP进行气候分区,利用空间插值和8 a滑动平均法对内蒙古各气候区ET_0时空变化特征进行分析.结果表明:特干旱气候区、干旱气候区、半干旱气候区、干旱半湿润气候区、湿润半湿润气候区的ET_0波动区间分别为1 401~1 573,1 145~1 269,900~1 013,710~857和571~735 mm,波动幅度均在200 mm以内,且其ET_0逐渐减小,即越湿润的气候区,年累计ET_0越小.根据ET_0最大、最小值出现的年份可知其表现出了很强的随机性.     

基于有效最大含水量的土壤水分监测优化布设方法

考虑空间变异的土壤水分精准测定是作物适时适量灌溉的基础。以土壤有效最大含水量作为关键参数,结合经典统计学和地统计学方法,提出了土壤水分监测优化布设数量与位置的确定方法,克服了以实测土壤含水量作为参数导致通用性差的弊端,并以北京大兴试验区3.645 km2为例,布设了129个采样点,分析了土壤有效最大含水量空间变异规律,提出了优化的采样数目及具体布设位置。结果表明:(1)土壤有效最大含水量在0~40与0~80 cm深度均满足正态分布,其变异系数分别是14.96%和13.56%,表现为中等程度的变异;(2)运用经典统计学方法获得在置信区间90%、采样误差10%情况下,0~40和0~80 cm深度的合理采样数分别为6个和5个,并采用地统计学方法确定了具体布设位置。(3)以129个样点估算的区域含水量作为实测值,依据优化采样点估算的区域含水量误差均低于10%,因此基于有效最大含水量的土壤水分监测优化布设方法可以在保证区域测量精度情况下,大幅减少采样点数量。     

GFDL-ESM2M气候模式下京津冀地区未来潜在蒸散量时空变化

为探究未来潜在蒸散量时空变化特征,该研究以京津冀地区为例,基于美国GFDL提供的GFDL-ESM2M全球气候模式,得到京津冀地区92个格点2000-2050年的平均气温、最高气温、最低气温、太阳总辐射、平均相对湿度和近地面平均风速,应用Penman-Monteith公式计算京津冀地区未来92个格点的逐日潜在蒸散量(ET0),分析其时空分布特征及其与气象要素的相关关系。结果表明:未来年ET0总体呈增加趋势,RCP8.5情景下ET0上升速度最快,且随着时间推移增幅越来越大。夏季ET0增长速度最快,其次为春季、秋季与冬季,意味着未来ET0季节差异将愈加明显,可能出现更为严重的季节性干旱。ET0空间分布呈由西南向东北逐渐递减趋势,其中中部地区增速最快,增长趋势由中部向南北递减。不同气候情景下平均气温均呈逐年上升趋势,风速、太阳总辐射略微上升,而相对湿度下降。ET0与太阳总辐射的相关系数最大,呈由东北向西南递增趋势,其次为最高气温,呈由西北向东南递增趋势。ET0与相对湿度变化呈显著负相关,相关系数绝对值呈东北向西南递增趋势,ET0与风速相关度不明显。该研究可为农业需水预测与灌溉管理、科学应对气候变化提供基础支撑。     

不同水肥作用下西藏青稞生长动力学机制与模拟研究

【目的】构建西藏高原地区多因子作用下的青稞动态生长模型。【方法】于2016─2017年在西藏农牧学院农田水利试验场,监测了不同水分和氮素状态下的青稞动态生长过程,基于方差分析法研究了水分和氮素对青稞动态过程的交互作用,在此基础上构建了包括4个自由度、描述土壤水分和氮素对春青稞干物质形成以及累积过程函数关系,构建了多因子作用条件下的青稞动态关系模型,分别采用2016年和2017年的试验资料对模型进行了参数率定和验证。【结果】西藏高原地区青稞动态生长过程受到了多种因素的影响,青稞的干物质增量和累积量与土壤水分和氮素投入量表现出非线性响应关系;采用偏相关系数能够有效地反映青稞的产量与干物质指标关系。模拟不同水分和氮素条件下的青稞生长过程与实测结果相比,全生育内Nash-Sutcliffe系数平均值为0.873;5%的显著水平下,不存在系统性偏差。【结论】构建的青稞动态生长关系模型能够描述西藏地区气候和土壤条件对青稞生长动态过程影响机理,具有较高的模拟精度。     

基于低影响开发的校园雨水控制及效益分析

以安徽理工大学为研究对象,应用4种低影响开发(LID)方案(植草沟、下沉式绿地、雨水罐和植草沟-下沉式绿地-雨水罐组合)构建雨洪管理模型(SWMM),模拟不同雨水重现期下各种LID方案的水文和水质性能,并评价了经济效益.结果表明:植草沟的径流削减效率最好,可延迟流量峰现时间,且能有效地削减污染负荷;除雨水罐外,另外3种LID实践方案具有良好的环境效益;从成本效益上分析,下沉式绿地和组合LID实践方案的污染物控制效果较好,但其单位削减率成本高,植草沟对污染物控制效果不理想,但其具有最低的单位削减率;若想取得较好的污染物控制效果,则需要投入更大的成本,可以采用下沉式绿地或组合LID实践方案,下沉式绿地或组合LID实践方案不仅能有效削减峰值流量,缓解城市排水管网负荷,且对污染物的削减效果较好.可为中国校园中LID实践的应用决策提供理论支持.     

不同灌水处理对滨海盐碱地土壤阳离子组成及玉米干物质累积的影响

采用田间试验对不同灌水处理灌水后玉米地（天津滨海盐碱地）0~60 cm土层土壤K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺及玉米干物质累积量进行研究，共设计4个处理，分别为LI₁₀（常规滴灌，灌水10 mm）、LI₂₀（常规滴灌，灌水20 mm）、FI₁₀（膜下滴灌，灌水10 mm）和FI₂₀（膜下滴灌，灌水20 mm）。结果表明：灌水后不同灌水方式下灌水量较大的处理0~60 cm各土层K⁺/Na⁺均大于灌水量较小的处理，且均表现出0~20 cm土层K⁺/Na⁺较大，40~60 cm土层K⁺/Na⁺较小；相同灌水量下膜下滴灌处理0~60 cm各土层Ca²⁺/Na⁺均较大，灌水后不同灌水处理0~60 cm各土层Ca²⁺/Na⁺差异较小，变化范围为0.10~0.22；FI₂₀处理0~20 cm土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺大于其他处理，分别达到0.78和0.22；随着灌水次数的增多，LI₂₀和FI₁₀处理0~20 cm土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺均逐渐增大，LI₁₀处理则均逐渐减小；灌水后各处理之间0~60 cm各土层K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺差异均达显著水平；全生育期干物质累积量与其对应的0~20 cm土层（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺二次拟合相关系数均达0.90以上，相同（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺下，FI₂₀处理干物质累积量始终最大，LI₁₀处理始终最小；（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺>1.72时，各处理干物质累积量均随（K⁺/Na⁺）/Ca²⁺的增大而增大。     

荒漠草原不同时间尺度下垫面水分消耗与气象植被因子的关系

利用大型称重式蒸渗仪2012—2018年连续观测数据，系统解析了希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）不同时间尺度蒸散发（ET)与气象植被因子之间的关系。研究表明：（1）小时、日和月尺度上，始终与ET保持高度相关的气象植被因子包括风速（P<0.01）、空气温度（P<0.01）和降水量（P<0.01）；（2）结合不同时间尺度主控因子，利用多元回归定量表征了小时、日、月尺度的下垫面ET变化特征，经验方程决定系数分别为0.94（P<0.01）、0.42（P<0.01）、0.82（P<0.01），小时和月尺度上的经验方程可较好地反映希拉穆仁荒漠草原下垫面耗水特征；（3）ET与降水差值显示，2012—2018年希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）水汽交换以下垫面水分消耗为主，8月份发生干旱事件的概率最大。     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦冠层叶绿素含量估测研究

为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性,基于北京市大兴区中国水科院试验基地的2019年冬小麦无人机多光谱影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,选取16种光谱植被指数,确定对冬小麦冠层叶绿素含量显著相关的植被指数,采用一元二次线性回归和逐步回归分析方法建立各生育时期及全生育期的SPAD值估测模型,通过精度检验确定对冬小麦冠层叶绿素含量监测的最优模型。结果表明,两种分析方法中逐步回归建模效果最佳。拔节期选取4个植被指数(MSR、CARI、NGBDI、TVI)建模效果最好,模型率定的决定系数(r~2)为0.73,模型验证的r~2、相对误差(RE)和均方根误差(RMSE)分别为0.63、2.83%、1.68;抽穗期选取3个植被指数(GNDVI、GOSAVI、CARI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.81,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.63、2.83%、1.68;灌浆期选取2个植被指数(MSR、NGBDI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.67,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.65、2.83%、1.88。因此,无人机多光谱影像结合逐步回归模型可以很好地监测冬小麦SPAD值动态变化。     

高效节能水锤泵技术研究进展

为了厘清水锤泵的技术发展动态和目前的技术应用现状,文中回顾了水锤泵技术发展历史,并简要介绍了水锤泵的基本结构,在此基础上,阐述了水锤泵的效率计算方法,并对水锤泵的理论设计方法发展进行了梳理.随后对水锤泵的国内外研发现状进行了大致概括,提出了中国水锤泵发展受限的根本原因,并指出简化制造和装配工艺、发展大型化水锤泵制造技术以及研发轻型化和分体式水锤泵是未来发展的重点.接着总结出水锤泵系统参数和结构参数是影响水锤泵的主要因素.最后对国内外水锤泵的实际应用现状进行了对比分析,提出发展应用水锤泵应在考虑泄水阀和输水阀动态启闭过程的水锤泵运行全过程理论模型的基础上发展适用于不同群体或目标的水锤泵制造技术.研究成果对扩大水锤泵的应用范围,提升中国水锤泵的制造技术提供了一定的参考.