负压给水技术研究初探

我国水资源短缺,发展节水高效农业已成为现代农业可持续发展的必经之路.负压给水技术是一种新型的灌水技术,与传统灌溉方式相比,它具备节水、节能、精准、高效等多项优势.分析了负压给水技术的优点和技术难点,介绍了负压给水的研究进展.     

喷灌灌水与施肥对春小麦水分动态及产量的影响

为了探索河西走廊春小麦适宜的喷灌灌溉施肥制度,以当地畦灌模式为对照对比分析了不同灌水方式、灌溉施肥水平下土壤水分动态分布及产量效应并对春小麦产量进行了回归分析.研究了喷灌条件下灌水前后土壤水分分布动态、不同生育期内土壤含水率变化特征及不同灌水量水平下土壤水分下渗状况,分析了不同灌水、施肥水平对产量及产量构成要素的影响.结果表明,喷灌灌水定额为75 mm时,有部分水分下渗至春小麦主要根系活动层以下,但较畦灌量小;喷灌灌水定额在45~60 mm时,灌水后大部分水分储存在0~40 cm土层;春小麦整个生育期内,中等灌溉水平40~80 cm土层土壤水分变化不明显;春小麦产量及其构成要素对灌溉量响应大于施肥量,灌溉量过大时,产量有下降趋势;喷灌条件下,中等灌溉、追肥水平下产量较畦灌高1105%,节水增产效果显著.另外,根据产量拟合方程并结合水分利用效率,喷灌中等灌水、施肥水平为该地区适宜发展的灌溉施肥制度.     

多功能轻小型灌溉机组水力性能试验研究

多功能轻小型灌溉机组是一种新型灌溉机组,具有喷灌和软管灌溉两种灌水方式,满足了不同作物在不同生育期对水分的要求。该喷水车安装有高度调节装置,始终使灌水器处于最佳灌水高度,克服了受风影响较大的弱点,减少了灌溉水分的漂移损失,提高了灌水均匀度和利用效率。在试验室内通过对该机组水力性能试验研究,结果表明,该机组在喷灌方式下灌水均匀度要好于软管灌溉;机组行进速率在不同档位下随压力增大而增加。     

基于CROPWAT模型对不同典型年冬小麦灌溉制度的研究

利用1951—2010年的气象数据,采用CROPWAT模型对枯水、平水、丰水3个典型降水年冬小麦的灌溉制度进行研究。结果表明,3个不同的典型降水年充分灌溉净灌溉定额分别为353.3、342、296.2mm,灌水次数依次为8、7和6次;4次关键水条件下净灌溉定额分别为229.1、222.2、212.3mm。     

基于无人机多时相植被指数的冬小麦产量估测

通过无人机搭载多光谱相机,对不同水分亏缺条件下冬小麦多个生育期进行遥感监测,采用不同种类多光谱植被指数表征冬小麦的生长特征,分析了植被指数与冬小麦产量的相关关系,并利用多时相植被指数构建产量估测数据集,采用偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归3种机器学习算法进行冬小麦产量估测。结果表明,随着冬小麦的生长,多个植被指数与产量的相关性不断增强,灌浆末期相关系数达到0.7,植被指数与产量的线性回归决定系数也达到最大。多时相植被指数反映了冬小麦生长的变化特征,进一步提高了冬小麦产量估测精度,采用开花期和灌浆初期的多时相植被指数进行估产比采用单个生育期的植被指数估测产量的精度高,采用偏最小二乘回归模型的估测精度R²提高约0.021,支持向量机回归模型R²提高约0.015,随机森林回归模型R²提高约0.051。采用灌浆末期的多时相植被指数,3种模型均有较高的估测精度,偏最小二乘回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.459、1 822.746 kg/hm²,支持向量机回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.540、1 676.520 kg/hm²,随机森林回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.560、1 633.896 kg/hm²,本文数据集训练的随机森林回归模型估测精度最高,且稳定性更好。     

基于PLC的微灌变频控制系统的设计与应用

我国田间节水灌溉自动化技术相对落后,为增加节水节能效率,针对农业灌溉过程中,灌溉系统、灌溉方案的选择缺乏灵活性,缺乏友好的人机交互界面,操作复杂等情况,研究并设计了基于PLC技术的微灌变频控制系统。该控制系统通过电动机变频调速的方法,调节水泵运行工况,从而保证微灌系统在设定压力下稳定运行,并通过触摸屏实时显示、监测和控制系统运行的各工况参数,提高了作物灌溉方案选择的灵活性。田间试验表明,该系统人机界面良好,能够较好地满足微灌系统不同压力的需要,并可以灵活设定和选择灌溉方案,达到节水灌溉的目的。同时由于电机的变频控制具有较好的节能作用,与传统恒压灌溉的方式比,进一步降低了能源的浪费。     

喷灌条件下河西走廊春小麦土壤硝态氮动态分布及产量关系

以当地灌溉施肥模式为对照并以探索河西走廊春小麦适宜喷灌灌溉施肥制度为目的,在甘肃省永昌县试验基地开展了田间基础性试验研究,试验分别设置高、中、低三个灌水(3 300、2 550、1 800 m~3/hm~2)、施肥(337.5、225、187.5 kg/hm~2)水平。研究了喷灌条件下不同处理间土壤硝态氮分布运移规律,分析了产量及水分利用效率与灌水量、施肥量之间相关性。结果表明:土壤硝态氮含量主要受施肥量影响;喷灌条件下中等灌水水平土壤硝态氮主要分布在0~40 cm土层,有利于春小麦根系对氮素的吸收利用,灌水水平过高或过低都不利于根系对氮素的吸收;产量及水分利用效率与灌水量呈线性正相关关系,与施肥量相关性不显著;中等灌水水平比大水漫灌增产5%、节水32%,节水、增效效果显著;根据产量回归结果,适合河西走廊喷灌灌溉施肥制度为中等灌水施肥水平。     

喷灌均匀系数研究现状及发展趋势

喷灌作为一项先进的节水灌溉技术,有着广阔的发展空间,其均匀系数是表征灌水质量的基本参数之一。从喷灌均匀系数的表征方法、测算方法、土壤水分均匀系数以及均匀系数对作物影响等4个方面,分析了喷灌均匀系数研究的现状及发展趋势。结论如下,鉴于不同均匀系数表征方法的统计特性和实质,应根据实际需要酌情选用,并可充分利用计算机技术提高...     

轻小型喷灌机组的运行速率与压力水头损失

为研究轻小型喷灌机组低压喷灌条件下运行速率的合理取值以及工作压力与喷灌机组压力水头损失的关系,以轻小型喷灌机组为研究对象,经过室内喷灌试验,研究了一定工作压力和流量条件下机组的运行速率、灌水定额之间的关系,并对机组的局部水头损失和沿程水头损失进行了分析.结果表明:灌水定额与轻小型喷灌机组的运行速率、工作压力有一定的关系,通过确定灌水定额,能够调制出相应的运行速率.轻小型喷灌机组卷盘车处入口压力增大,喷水车单喷头处的压力也随之增大,但是入口压力增大到一定程度后,单喷头压力的提高幅度减小,因此在机组正常工作范围内,可以通过适当降低机组的入口压力,以减少机组的压力水头损失,节省能耗,降低机组的运行成本.轻小型喷灌机组在中国有广泛的发展前景,该项研究对于中国轻小型喷灌机组的性能改良具有重要意义,为轻小型喷灌机组的发展提供参考依据.     

喷灌条件下灌水与施肥对河西走廊春小麦不同生育期硝态氮分布的影响

以当地畦灌模式为对照,采用完全随机裂区设计,在河西走廊(甘肃省永昌县)地区进行了大田喷灌试验,试验设置了灌水量(I高、I中、I低:3 300、2 550、1 800 m~3/hm~2)与施肥量(F高、F中、F低:337.5、225、187.5 kg/hm~2)两个因素,研究了不同灌水方式、灌溉施肥处理、生育期下0~80 cm土层硝态氮的分布特征。结果表明:喷灌灌水后硝态氮含量在0~60 cm土层处于较高水平;施肥量是引起同一土层硝态氮含量变化的主要因素;抽穗期与收获后的硝态氮差值分析结果表明,高灌水水平时硝态氮有明显淋失,大水漫灌时部分硝态氮被淋移至80 cm土层下;喷灌灌水技术对提高河西走廊地区水肥利用率有利。