不同耕作模式下水稻产量与器官多要素响应的比较研究

认识和理解水稻产量影响要素是实现水稻高产稳产的关键。选取冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作3种处理,采用相关分析、主成分分析与主成分多元线性回归3种方法对水稻产量与成熟期根、茎、叶、籽粒碳同位素组成,根系特征以及养分的响应关系进行比较与综合分析。结果表明不同耕作模式下垄作免耕的水稻产量最高,根、茎、叶、籽粒的碳同位素组成与水稻产量有极显著的负相关关系(P0.01);主成分分析提取的6个主成分累计贡献率超过80%;主成分多元线性回归模型能够解释冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作水稻产量67%、73%和97%的变异;与常规水旱轮作相比,冬水田和垄作免耕水稻产量与碳同位素组成及磷的关系更密切。该研究表明,垄作免耕具有较好的推广应用价值。     

西北干旱内陆区石羊河流域用水结构演变及其驱动力分析

基于1991~2004年的甘肃省水资源公报中的用水数据,采用信息熵描述用水结构的演变,运用因子分析法研究用水结构演变的驱动力。结果表明,石羊河流域的用水结构特点是以农业用水为主,工业、生活及生态用水比例小;1991年以来总用水量变化不明显,农业用水比例降低,工业、生活用水比例相应增加;用水结构信息熵结果表明:金昌市的用水结构信息熵显著增加,而武威市和全流域的未来趋势不明显;因子分析结果显示以农业发展为主的社会经济因子是石羊河流域用水结构演变的主要驱动力。因此,石羊河流域应继续加大用水结构调整力度,通过关井压田和节水技术的推广降低农业用水比例,发展高效节水农业。     

基于HYDRUS对稻田不同阶段土壤水分的模拟与分析

在稻田淹水到排水干田的过程中,稻田的土壤水分由饱和态转为非饱和态,这一过程中稻田土壤水分运移规律的变化以及水量各平衡要素的转化对稻田水分管理以及减缓农业面源污染等方面具有实际意义.为探寻稻田不同阶段土壤水分状况下的差异性,基于重庆丘陵区紫色土常规轮作水稻土壤水分的连续监测数据,利用HYDRUS-1D模型对稻田淹水、排水落干和收获后3个不同干湿阶段(阶段Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的土壤水力参数和土壤含水量开展验证模拟分析.研究表明:(1) 根据R²与RMSE的误差分析结果,HYDRUS可以实现对不同阶段稻田土壤水分变化的有效模拟.(2) 根据土壤水量平衡分析,阶段Ⅰ的稻田土壤水分以水分补充的形式为主;阶段Ⅱ和Ⅲ的土壤水分以水分损失为主,底层渗漏量分别占总水分损失量的52%和95%.(3)根据HYDRUS的模拟结果,降雨直接影响土壤上下边界流的变化;阶段Ⅱ的实际作物蒸腾量和实际地表蒸发量低于阶段Ⅰ的,阶段Ⅲ稻田土壤的地表实际蒸发量与日照时数的关系更密切.     

基于人工神经网络模型的关中地区用水量的预测

未来用水量的预测对制定区域宏观经济发展规划、水资源规划以及水资源合理配置等具有重要的指导意义,为区域经济的可持续发展提供重要保障.在1986-2005年的用水量演变分析基础上,选取出城镇人口、灌溉面积、GDP、耕地面积、降水量和ET06个驱动力因素,建立了基于驱动力因子的用水量预测的人工神经网络BP模型,并对关中地区2006-2020年的用水量进行预测.     

基础与实践并行的水资源规划课程构建与尝试

“水资源规划与管理”是水文及水资源专业的一门专业课程,旨在培养学生认识和正确理解水资源系统的一般规律,能够初步掌握水资源规划、开发与管理的基本概念、基本原理和计算方法。基于基础与实践并行的教育理念对该课程进行一般构建与两种形式的课程形式设计。教学效果表明：算例的自我设计与计算进一步巩固了学生的专业知识与技能培养;微博行动在调动学生积极性与参与热情方面有明显效果。该课程的构建设计与形式设计是针对水资源规划与管理教学的一种有效尝试。     

滴灌玉米叶温的数据驱动模型与不确定性分析

【目的】探寻玉米叶温对不同深度土壤含水率、气象因素的响应关系。【方法】采用不同供水条件下的滴灌玉米土箱试验,基于叶温、气象和土层含水率数据设计3种输入项结合线性回归模型和神经网络模型,研究了玉米叶温与环境因素的数据驱动模型及模型的不确定性。【结果】(1)在叶温变化模拟中,与线性模型相比神经网络模型具有优势,在40%和60%滴灌湿润比处理下的全因素模型的决定系数由0.8提升到了0.9;80%湿润比处理下全因素模型的决定系数由0.5提升到0.7;(2)单因素不确定性分析中,与叶温变化最密切的气象因素是空气温度,其次是空气湿度和净辐射;在土层含水率的不确定性分析中,30~40 cm土层含水率与叶温变化的响应关系最密切。【结论】结合MC(Monte Carlo method)设计的模型不确定性分析,以d-factor指标量化单影响因素与叶温的响应关系,不同深度土层含水率与叶温的响应关系存在差异,30~40 cm土层是水分响应关键土层。     

农作区净灌溉需水量模拟及不确定性分析

净灌溉需水量是估算农业灌溉用水量的参考依据。该文以西北干旱内陆区石羊河流域上中下游的古浪县,凉州区,民勤县为研究对象,在分析农业净灌溉需水量宏观驱动力因子(1959-2005)的基础上,以关键因子作为输入项,区域农业净灌溉量为输出项,分别建立农业净灌溉需水量的多元线性回归模型、人工神经网络BP模型以及人工神经网络集成模型。并对不同模型的模拟效果进行比较;通过对时间序列的离散化蒙特卡洛(MC)设计,采用不确定性评价指数(d-factor)对3种模型模拟的不确定性进行分析。结果表明:与多元线性回归模型和神经网络BP模型相比,神经网络集成模型具有较高的模拟精度,并能合理地指示影响因素与净灌溉需水量的不确定性变化。     

垄作免耕对水稻根系特性和氮磷钾养分累积的影响

依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对Y两优6号水稻根系特性、氮、磷、钾养分累积和产量的变化。研究主要涉及冬水田(中稻-冬水田)、垄作免耕(中稻-油菜)和水旱平作(中稻-油菜)对水稻4个生育时期(分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期)和根系特性,以及水稻根、茎、叶和穗的氮、磷、钾浓度及累积量的影响。结果表明,垄作免耕的实际产量达8750.8 kg·hm^-2,显著高于水旱平作与冬水田(P<0.05)。在拔节期,垄作免耕水稻根系的根长密度和根表面积及比根长均显著高于水旱平作(P<0.05)。在抽穗期,垄作免耕根表面积最高达1.74 cm²·cm^-3,分别比冬水田和水旱平作提高了3.37%和6.71%;且垄作免耕水稻茎秆氮、磷、钾累积量分别较水旱平作提高了49.26%、33.20%和59.70%。相较于常规平作,垄作免耕水稻抽穗期茎叶的磷含量没有显著差异,而茎叶中氮、磷、钾累积量显著增加(P<0.05);氮、磷、钾养分累积速率显著提高(P<0.05),说明在养分累积的关键时期,垄作免耕能显著提高氮、磷、钾的吸收、分配和累积。在成熟期,垄作免耕水稻籽粒中氮累积量比冬水田和水旱平作显著提高了24.80%和14.30%。在分蘖-抽穗期,垄作免耕水稻的 N:K最低、K:P最高,表明垄作免耕能显著提高水稻生长前中期对钾的吸收利用和分配。综上,垄作免耕不仅可以增加水稻的根长密度和根表面积,在抽穗期显著提高水稻对氮、磷、钾的累积,整个生育期对钾的吸收利用明显优于水旱平作和冬水田,为水稻高产提供可参考的依据。     

基于人均GDP差异的生活用水量模拟及增长潜力分析

【目的】分析城市居民人均生活用水量的增长潜力,为保障城市用水安全提供决策依据。【方法】以2009-2011年858个中国城市用水及相关数据为研究对象,应用线性回归模型、幂函数模型、对数函数模型和ANNBP模型,基于人均GDP的差异分别建立人均生活用水量模型,进行人均生活用水量的增长潜力分析。【结果】在不同的人均GDP水平下,模型对于高收入的数据样本最为敏感;线性回归模型、幂函数模型和ANN-BP模型的模拟效果较为接近,对数函数模型的误差最大。人均生活用水量增长潜力最大的是年人均GDP低于3万元的城市,增长潜力最小的为年人均GDP3~≤10万元的城市。【结论】基于人均GDP差异可以进行生活用水量的模拟与预测,人均GDP小于3万元的城市将成为人均生活用水量增加的主要来源。     

关中地区近20年用水结构演变及其驱动力研究

用水结构的合理确定与科学预测是制定水资源开发利用规划的前提和基础,对于实现区域水资源合理配置、社会经济协调发展具有重要意义。在对关中地区近20年用水结构演变规律分析的基础上,引入信息熵的方法对关中地区用水结构发展的趋势进行了探讨;利用SPSS软件的主成分分析法对用水结构的影响因子进行筛选,分析了用水结构变化的驱动力因子。