膜侧冬麦土壤水分温度时空变化规律研究

膜侧冬麦是小麦栽培技术上的一项创新技术,具有极显著的增产、保水、增温效应,对其土壤水分温度的研究具有一定的理论及现实作用,大量研究都集中研究了不同种植方式水分温度的变化,对膜侧冬麦种植这一种方式的不同水分温度的研究较少,通过对其水分温度的研究,初步得出:膜侧土壤水分平均比膜内增加9.1%,膜侧土壤水分的垂直变化各层次土壤含水量都高于膜内,0～20cm膜侧和膜内土壤水分变化最大;土壤水分不同层次的日变化变化幅度总体趋势为膜侧大于膜上,膜上、膜侧峰值几乎同时出现在20:00,最低值膜侧14:00,膜上比膜侧稍提前。膜上不同层次土壤温度明显高于膜侧,膜上土壤温度日变化幅度明显大于膜侧,浅层的日变化幅度大于深层的,膜上膜侧温度日变化得出最低温度同时出现在8:00,最高温度膜上15cm比膜侧提前2h达到。     

基于力矩平衡点法的北京市生态系统服务价值时空分布

以北京市为例,在计算1993年、2001年和2007年三期土地利用生态系统服务价值的基础上,基于力矩平衡点法分析了生态服务功能价值的重心变化情况,研究了北京市生态系统服务价值分布的时空变化及变化原因。结果表明:北京市生态系统服务总价值先增加后减少,从1993年的297.69亿元增加到2001年的299.05亿元,在2007年又降低到292.12亿元;不同土地利用类型的生态系统服务价值的重心转移情况表明,耕地、草地、湿地的价值重心从1993年到2007年,一直由南向北移动,推动了总价值的重心变化,公园绿地、林地的重心变化始终为由北向南;不同功能生态系统服务价值的重心转移情况表明,废物处理、气候调节、气体调节、食物生产、土壤形成与保护、娱乐文化的价值重心由南向北移动,原材料的价值重心呈由北向南移动,生物多样性的价值重心呈由西向东的移动趋势,而水源涵养的价值重心在1993年到2001年由北向南移动,2001年到2007年则是由南向北移动。研究结果为北京市的政府决策和生态环境保护政策制定提供了依据。     

不同土壤水分条件下麦地蒸散日变化规律研究

利用蒸发桶研究了不同土壤水分条件下裸地蒸发和麦地蒸散的日变化规律;分析了裸地蒸发与麦地蒸散的关系;论述了蒸散日变化的一些特征;分析了蒸散与辐射、气温的关系,并对蒸散与土壤水分的关系进行了探索,建立了蒸散与土壤含水量的回归方程。     

基于Mann-Kendall法的房山区降水量时空分布变化趋势分析

本文运用Mann-Kendall法对房山区20个雨量站1980—2013年降水量时空分布及其变化趋势进行了分析研究.结果表明:房山区春、秋、冬降水量变化均呈显著增加态势,降水量增加的趋势自1985年前后开始,该区降水集中在夏季且变化趋势并不显著,造成区域全年降水量虽呈整体增多趋势,但增加并不显著;降水量空间分布呈现西部...     

鱼菜共生水体溶解氧时空变化规律及其影响因素研究

为明确鱼菜共生系统中水体溶解氧分布特征,采用室内搭建的鱼菜共生系统,利用多点采样装置以及物联网传感系统对系统中水质参数、气象数据和生物量信息进行提取,通过相关性分析对该鱼菜共生系统中溶解氧时空变化规律以及光照强度与喂食量对其时空变化的影响进行了研究。结果表明,溶解氧在鱼池中随垂直深度增加而减小,相关系数范围为-0.9～-0.7时,鱼池溶解氧空间变化量与喂食量呈显著线性关系,相关系数为0.9294,方差分析中F值为126.94。溶解氧在水培槽中随水平距离增加而减小,相关性范围为-0.9～-0.8时,水培槽溶解氧空间变化量与光照强度呈显著线性关系,相关系数为0.8158,方差分析中F值为39.7954。溶解氧日变化受到各环节空间变化影响,白天波动下降,夜间平缓上升。研究结果为鱼菜共生系统溶解氧研究提供了一定理论依据。     

基于组合模型的辽宁省玉米水分盈亏量时空分布特征研究

根据辽宁省27个气象站1955—2014年逐日气象数据与相关玉米生长资料,对辽宁省不同区域玉米生育期需水量、水分盈亏量的确定方法及其时空分布特征进行深入分析。结果表明,辽宁省玉米生育期需水量以辽西最高(大于380 mm),辽南最低(小于345 mm)。玉米的水分盈亏量从西北至东南依次增加,其中辽西地区亏水现象普遍存在。不同地区年际水分盈亏量均呈逐渐下降趋势,其中辽西、辽北地区下降趋势显著(U_FU_(0.05/2)=1.96),辽中地区下降极其显著(U_F=-2.89U_(0.01/2)=-2.58),下降速率达19.465 mm/10 a。大部分研究站点(55.6%~81.5%),典型年法计算的水分盈亏量要高于虚拟年法。不同水文年,2种方法计算结果一致性由好到差依次为:丰水年、干旱年、特旱年和平水年,且对于大部分研究站点(48%~74%),2种方法计算结果的差异小于30 mm。为了提高计算精度,采用组合模型对辽宁省玉米水分盈亏量进行计算,结果表明随着水文频率的增加(水文年型由丰水年变为特旱年),辽宁省出现水分亏缺的区域逐渐增大,在丰水年,仅辽西的朝阳地区出现水分亏缺,而在特旱年,除辽东的本溪、丹东一带,全省大部分区域均存在不同程度的水分亏缺。     

基于时空图像法监测流量的测量误差分析

流量测量是开展水文分析和水资源管理的必要任务,有助于了解河流的水量变化,预测洪水风险,优化水资源分配。传统接触式测流方法装置布设复杂、测量效率低,以视频测流为代表的非接触式方法极大地提高施测效率,降低了成本,但对测流结果的误差分析不足,导致测流结果在水文分析与水资源管理中的应用存在风险。为分析视频测流误差,在通过视频图像法计算断面水位、时空图像法（Space-time Image Velocity,STIV）计算断面流速的基础上,假定单次测量的误差分布,推求了水位和流速测量误差、流量测算误差及其主要来源。并定义了误差平均带宽（EAB）来定量评估误差的大小。以栾川县养子沟流域为对象开展实例研究,结果表明：在水位或流速快速上升阶段,测量误差区间较小;仅考虑水位的不确定性、仅考虑流速的不确定性,以及同时考虑水位和流速的不确定性时流量测量误差平均带宽（EAB）值分别为4.98%、10.83%和15.83%,流速测量不确定性对流量的影响比水位测量不确定性对流量的影响更大。考虑水位与流速不确定性影响的视频测流方法有利于提高流量测量准确性,为流域水资源管理提供可靠的数据支撑,特别是在需要对不断变化的...     

基于RS的安宁河上游植被覆盖时空变化研究

以TM和ETM+遥感影像为数据源,利用RS和GIS技术,提取和分析了1999—2010年安宁河上游植被覆盖度及其时空变化特征,并结合Aster DEM数据分析了不同海拔高度带和坡度带的植被覆盖分布及变化特征。研究结果表明,研究区植被覆盖状况总体较好,植被覆盖度fc≥0.5的区域面积占研究区总面积的比例达60%以上;研究区植被覆盖度总体呈增加趋势,Ⅰ级(fc≥0.7)、Ⅱ级(0.5≤fc0.7)和Ⅲ级(0.3≤fc0.5)植被覆盖度区域面积分别增加了1.24%、4.36%和2.28%,而Ⅳ级(0.1≤fc0.3)和Ⅴ级(fc0.1)植被覆盖度区域面积呈减少特征,分别减少了25.72%和12.28%;植被覆盖度较低的区域主要分布在海拔高度相对较低的地带,随着海拔高度的升高植被覆盖度呈现出先增加后减少的趋势,海拔高度低于3 000 m的地带植被覆盖变化较为明显,主要表现为低植被覆盖度向高植被覆盖度转化,其中海拔高度低于2 500 m的地带变化最为显著,海拔高度大于3 000 m的地带受人为活动影响小,植被覆盖变化相对较小;研究区植被覆盖度较高的区域主要分布在坡度相对较陡的地带,而植被覆盖度较低的区域主要分布在坡度相对较缓的地带,植被覆盖度变化较为明显的区域主要集中在坡度25°~45°的地带,其次是坡度0°~25°的地带;坡度45°以上的地带受人为活动影响小,植被覆盖变化不明显;受水热条件的影响,研究区植被覆盖度随坡向的变化特征呈现从大到小依次为阳坡(135°~225°)、半阳坡(45°~135°)、半阴坡(225°~315°)、阴坡(0°~45°,315°~360°),1999—2010年各坡向地带的植被覆盖度均有不同程度的提高,其中,阳坡提高幅度相对较大,阴坡提高幅度相对较小。     

基于DeepAR-RELM的池塘溶解氧时空预测方法研究

水体溶解氧(Dissolved oxygen,DO)是养殖水产品健康生长的重要生态因子。池塘溶解氧易受多种因素的影响,会产生时间和空间上分布的差异,现有的溶解氧预测方法大多是针对单监测点的时间序列预测,无法描述池塘溶解氧的空间分布,因此,对池塘溶解氧进行时间和空间预测非常重要。本文提出一种基于自回归循环神经网络(Autoregressive recurrent neural network,DeepAR)和正则化极限学习机(Regularized extreme learning machine,RELM)的池塘溶解氧时空预测方法。首先采用样本熵(Sample entropy,SE)衡量各个监测点溶解氧序列的波动程度,采用最大互信息系数(Maximum mutual information coefficient,MIC)衡量监测点溶解氧序列之间的相关性,综合选取出溶解氧序列波动程度较小且与各个监测点相关性较大的监测点作为中心监测点,并以中心监测点为原点,建立池塘空间坐标系;其次采用DeepAR算法构建中心监测点的溶解氧时间序列预测模型,实现中心监测点溶解氧时间序列预测;最后采用RELM算法构建中心监测点与池塘各位置溶解氧之间的空间映射关系模型,结合中心监测点溶解氧时间序列预测值和池塘空间坐标,实现对未来时刻池塘溶解氧的空间预测。该方法在提高时间序列预测精度的同时,实现了对未来时刻池塘溶解氧空间状态的预测。在真实的数据集上进行测试,预测未来24h的池塘空间溶解氧值,均方根误差(RMSE)为1.2633mg/L、平均绝对误差(MAE)为0.9755mg/L、平均绝对百分比误差(MAPE)为14.8732%。并与标准极限学习机（Extreme learning machine,ELM）、径向基神经网络（Radial basis function neural network,RBFNN）、梯度提升回归树（Gradient boosting regression tree ,GBRT）和随机森林（Random forest,RF）4种预测方法进行对比,各评价指标的性能均有较大幅度提升,表明该方法有较好的预测精度和泛化能力,能够较准确地实现池塘溶解氧时空预测。     

华南丘陵地区典型流域的土壤水分时空变化及其驱动机制

流域土壤水分分布是水文学研究重要课题之一,采用地统计学半变异函数分析广东省泗合水流域旱季和雨季2 m深土壤剖面含水率,结果表明:流域土壤剖面水分可划分为表土层(0～20 cm)、根系层(20～70 cm)、基质势层(70～120 cm)、地下水位影响层(120～200 cm)和地下水位层(>200 cm)5个土层区间....     

膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m的范围内,布置土壤水分监测点共计63个,采用经典统计和地统计方法进行了时空变异性分析。结果表明,每次灌水前,整个地块土壤含水率均符合正态分布,呈现中等变异性;沿毛管方向和沿支管方向的田间土壤含水率均呈中等程度的空间自相关性,变异性主要由随机因素引起,变程分别为30.7~37.9 m和10.5~14.2 m;随着时间的推移(灌水次数的增加),土壤水分的空间变异性逐渐减弱,分布更趋均匀。因此,根据第1次灌水前田间土壤水分空间分布情况,设计的监测点布设方案可以满足其后各次灌水的墒情监测要求。     

作物水分敏感指标空间变异规律及其等值线图研究

以广西自治区双季晚稻为例,针对水分生产函数全生育期Stewart模型,以ET0及土壤有效含水量为参数,探讨了水分敏感指标KY随不同地域的变化规律。借助广西自治区参照作物需水量等值线图及土壤质地分布图,对Ky等值线图的绘制进行了研究。     

不同时期农田土壤水分和盐分的空间变异性分析

以河套灌区一农田(500m×1100m=55hm2)上55个采样点的水分和盐分作为研究对象,从统计特征值、半方差函数和克立格法绘制的分布图几个方面对比分析了2个时期(即秋浇前和夏灌前)土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明夏灌前土壤水分属弱变异性,秋浇前属中等(偏弱)变异性,土壤盐分均属中等变异性;2个时期的水分和盐分都具有空间自相关性,且秋浇前土壤水分和盐分相关性较强,夏灌前二者具有中等强度的空间自相关性,秋浇前土壤水分和盐分的变程(或最大自相关距离)都大于夏灌前。用普通克立格估值绘制的分布图表明土壤水分或盐分在2个时期的分布差别较大,说明秋浇储水、季节性土壤冻融及春季消融时的蒸发对播种前土壤水分和盐分的空间变异性的影响强烈。在北方季节性冻融地区,了解这2个时期土壤水分和盐分的空间分布,对节水灌溉、土壤改良和农田或区域水资源管理等具有指导意义。     

冬小麦间作春玉米土壤温度变化特征试验研究

根据冬小麦间作春玉米试验期内土壤温度和气温的观测资料，分析了间作田不同深度处土壤温度的日变化特征，以及土壤温度的季节变化特征，并对土壤温度与气温的关系做了拟合。同时对间作和单作田土壤温度时空变化特征进行了对比分析。     

不同生育阶段土壤水分和养分空间变异与冬小麦产量关系的研究

以江苏省姜堰市沈高农场为例,分析了冬小麦生育期内土壤水分和养分产量的空间变异性,主成分-逐步回归的适当组合,能较为满意地降低土壤特性与产量关系分析中多重共线性的干扰,分析结果表明,土壤水分属弱变异性,养分属程度不同的中等变异性;所测土壤特性与产量关系的亲疏大致为:有机质和全氮量最密切,其次是速效氮,再次是速效钾,接下来是土壤水分和速效磷。     

区域表层土壤EC_s和pH时空变异性分布及其相关性

应用地质统计学原理与方法,在山东簸箕李灌区开展区域表层土壤盐性和碱性分布状况的研究,描述表层土壤EC_s和pH的空间与时间变化分布趋势和特征,分析二者间的相关性。研究结果表明,表层土壤EC_s和pH在周年内表现出相近的区域时间变异分布趋势和相反的区域空间分布状况。EC_s和pH在灌区上游的西南方向和下游的分布状况相对稳定,而在中游的变化却呈现出各自的时间季节性差异,表层土壤盐性的区域空间分布状况似乎影响到其碱性的空间分布趋势。EC_s和pH间存在的负相关性不仅表观上与表层土壤盐化程度有关,还受到其它诸多因子的影响。受当地季风气候影响,EC_s在夏玉米收获期内明显低于冬小麦收获期,而pH在湿润的初秋时节则高于干旱的初夏季节,表层土壤质地类型差异对土壤盐性和碱性的影响较为明显。研究成果为灌区制定合理的区域农田水土管理策略和作物种植模式提供了科学的依据。     

土壤水分、盐分空间序列初步研究

大面积水盐监测和调查的难度在于受土壤空间变异性的影响。为揭示水盐变异规律 ,经地质统计学初步分析 ,实验取样结构性较弱而随机较强 ,从而采用随机理论 ,将传统随机理论—时间序列分析法和最大熵谱分析用于空间序列 ,以空间代替时间 ,对分层土壤作空间序列的最大熵谱分析 ,系统揭示出田间土壤不同尺度下 ,水分盐分变化规律 ,对大面积土壤水盐监测具有一定的指导意义     

农田土壤温度和水分空间变异研究

以静海县良种场内面积为4400m2的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10m×10m设置格网,共设52个采样点,通过GPS手持机确定点的位置,利用土壤温湿度检测仪测定了各个采样点0~20、20~40cm二个不同深度土壤的含水量和温度,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了试验区土壤温度和水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,可为确定冬灌的最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。     

不同灌溉水分生产率指标的时空变异与相关关系

选择灌溉系统中的不同灌水量作为投入,建立毛灌溉水分生产率(Pg)、渠系灌溉水分生产率(Pc)及净灌溉水分生产率(Pn)指标;收集全国443个主要灌区1998年、2005年及2010年的数据资料,分析了中国灌溉水分生产的时空变化规律及指标间的相关关系。结果显示:3个指标的全国均值分别为1.361、2.532及2.989 kg/m3;各省区的3个指标均随时间呈增加态势,直辖市的增幅较大而长江流域粮食主产区较小;代表年各灌溉水分生产率指标在空间上均表现为明显的聚集现象,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,华南、西北及东北则密集了低值省区;Pg、Pc及Pn两两之间均呈现显著的线性相关关系,决定系数均大于0.90。3个指标中的任一指标均可代表省区灌溉水分生产率在全国的排序位置。     

不同灌水定额条件下土壤水分空间变化特征研究

通过时域反射仪,对不同灌水定额下土壤含水率的变化进行了试验研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。因灌水量不同,土壤水分曲线从"3"型到"7"型再到"2"型曲线,规律性地揭示了灌水量对不同深度土壤水分变化曲线的渐变影响。同时研究了土壤水分运移的时间效应和垂直分布特征,通过图表规律的汇总将0~180 cm土层按其土壤水分运移规律进行划分。土壤湿度的垂直变化可分为4层:活跃层(0~30 cm);贮水层(30~60 cm);缓变层(60~100 cm);均稳层(100~180 cm)。利用克立格法对各试验小区在N-S方向上进行了空间插值分析。采用多项式拟合与峰值拟合探讨这2种拟合方程在土壤含水率垂直分布上的应用。