沼液灌溉对稻田水环境影响分析

为了研究沼液灌溉对稻田水环境的影响,寻找安全的沼液施用量.本试验采用水稻盆栽试验,设置5个不同沼液灌溉量的处理,每个处理重复3次;在水稻生长期间共灌溉沼液9次,并在灌溉之后测定上覆水和下渗水的养分含量和重金属含量.试验研究发现,灌溉沼液期间稻田上覆水的养分含量均呈现先上升后下降的趋势,单季灌溉量为2250 mL·kg-1土的T4处理其养分含量明显高于对照处理,而各处理上覆水的重金属含量动态变化不明显;T4处理的稻田下渗水中养分含量在沼液灌溉后期急速上升,造成地下水环境富营养化的可能性增加.综合沼液灌溉对稻田上覆水和下渗水中养分和重金属含量的影响来看,沼液灌溉的安全施用量应控制在单季灌溉量为2250 mL·kg-1土的范围之内,使沼液灌溉对稻田水环境污染的可能性降低.     

基于光照度的农田蒸散量估算方法研究

针对实际蒸散量(Actual evapotranspiration,ETa)估算过程中太阳辐射测量设备昂贵、难以大量布署安装,以及单元机器学习回归算法精度低、泛化性能差的问题,提出了一种基于光照度的集成算法。首先,将光照度作为模型的输入量代替太阳辐射,提出了基于光照度的晴朗指数;提出了以极端梯度提升模型（Extreme gradient boosting,XGBoost）、分布式梯度提升框架（Light gradient boosting machine,LightGBM）、随机森林回归（Random forest regression,RFR）、支持向量回归（Support vector regression,SVR）为基础模型的实际蒸散量估算集成算法。结果表明：在农田实际蒸散量的估算中光照度可以替代太阳辐射,通过单元模型和集成模型分别对比基于光照度和太阳辐射的ETa估算结果,两者最大均方根误差（RMSE）差值为0.031mm/h,决定系数（R2）的最大差值为0.053。晴朗指数有助于模型更好地学习不同天气条件下的蒸散量数据分布特征,与未添加晴朗指数的集成模型估算结果相比,RMSE降低了0.028mm/h,R2提高了0.03。采用集成算法比单元模型算法性能有明显提升,基于光照度的集成模型RMSE为0.037mm/h、R2为0.985。本文从估算蒸散量所需的数据源、特征量以及估算算法等多个角度进行了探索,为农田蒸散量的估算提供了一种新思路。     

青海东部农业区参考作物蒸散量的估算方法

利用青海东部农业区5个气象站1960—2006年逐日气象资料,以Penman-Monteith公式估算结果为标准,分析了Hargreaves-Samani、McCloud与Priestley-Taylor法的适用性。结果表明,采用Hargreaves-Samani法和Priestley-Taylor法,年平均ET0估算值高于标准值,而McCloud估算结果显著偏小;气温较低月份(11月至次年3月),Hargreaves-Samani和Priestley-Taylor法月平均ET0估算值与标准值差异不显著,4—10月估算结果显著高于标准值。可见,Priestley-Taylor适用性最好,Hargreaves-Samani次之,McCloud最差,且Priestley-Taylor公式修正后估算精度更高。     

宁夏荒漠草原区参考作物蒸散量估算方法比较

利用宁夏荒漠草原区银川和盐池2007—2010年逐日气象资料,以FAO56Penman-Montieth(PM)方程计算结果为标准,根据决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均偏差(MBE)和一致性指数(IOA),在日、月和年的不同时间尺度上分析评价8种ET0估算模型。结果表明,Kimberly、Penman模型计算的日ET0与PM模型的R2大于0.970,IOA高于0.980,二者计算的ET0与PM模型最为接近。大部分方法估算精度在冬春季(11月—次年4月)高,而在5—10月则较低。Kimberly、Penman模型估算的年ET0与PM模型计算值最为接近。对于PriestlyTaylor、Makkink和Hargreave等参数较少的模型,在使用时应利用气象数据进行系数校正。     

太行山山前平原主要农作物蒸散量估算方法比较

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站1996、1997年气象数据,采用参考作物法和α比值法求得小麦、玉米蒸散量,并与同期大型称重式蒸渗仪监测的小麦、玉米蒸散量进行了比较。结果表明,2种方法估算小麦需水量误差较小。在估算玉米需水量时,丰水年α比值法结果偏低,枯水年参考作物法估算结果偏高。为准确估算作物需水量,建议在确定作物系数时应该尽量采用长系列观测数据分别确定不同年型的作物系数或耗水特征系数,或者采用误差较小的估算方法。     

节水灌溉稻田杂草群落多样性分析

为了明确节水灌溉稻田杂草种类、发生密度及其群落多样性,以常规灌溉为对照,在2013年研究了高邮灌区水稻控制灌溉对稻田杂草群落多样性的影响。结果表明:控制灌溉稻田杂草种类共有10科13种,常规灌溉则有9科11种,控制灌溉稻田杂草物种丰富度要高于常规灌溉;常规灌溉稻田杂草各生育期发生密度总体大于控制灌溉,且部分生育期差异显著;同时控制灌溉稻田杂草危害优势种少于常规灌溉;虽然不同灌溉模式下杂草Shannon-Wiener多样性指数随生育期变化不大且无显著差异,但控制灌溉稻田杂草Pielou均匀度在生育后期整体要大于常规灌溉,杂草群落相对稳定。由此可见,控制灌溉对稻田杂草密度和危害优势种具有一定的控制作用,可以有效地抑制部分杂草的爆发,对维护稻田杂草多样性及稻田生态平衡具有重要的意义。     

电力灌溉稻田费用的分析及投资的探讨

通过实际测算的各种数据,对利用电机抽水进行农田灌溉的直接费用与柴油机抽水的费用进行对比。对比结果充分说明了利用电力灌溉是很有推广价值的,节约了灌溉的投入资金,其效益十分可观;同时对投资的方法进行了探讨     

再生水灌溉对稻田重金属分布的影响

以南方稻田为研究对象,以再生水安全灌溉调控为目标,基于田间试验,研究了不同灌溉水源(农村生活污水一级处理水R1、二级处理水R2、生态塘净化水R3和河道清水R4)、不同灌溉调控(低水位W1、中水位W2和高水位W3)对土壤-作物典型重金属(镉Cd、铅Pb、铬Cr、铜Cu、锌Zn)质量比变化的影响,分析了农村生活再生水灌溉调控对土壤重金属生态风险.研究表明,农村生活污水再生灌溉稻田Cd, Pb质量比略有升高,Cr, Cu, Zn含量下降;水稻植株各部分器官重金属质量比按植株器官排序从大到小依次为茎,稻米≈叶,重金属组成从大到小依次为Zn, Cr, Pb, Cd,相对灌溉水源,水位调控对水稻植株各部分器官重金属质量比累积影响较小,再生水灌溉条件下水稻籽粒重金属质量比并未明显增加,符合稻谷污染物的限量要求;农村生活污水再生灌溉稻田Cd生态风险系数最高,Cu和Pb次之,Cr和Zn风险系数较低,R3水源灌溉下土壤重金属污染潜在生态风险最低,总体上,再生水灌溉并未对土壤造成严重污染,但长期进行再生水灌溉是否会造成重金属污染风险持续增加有待研究.     

不同补充灌溉方式对降雨利用率及马铃薯农田蒸散特征的影响

在甘肃定西地区进行马铃薯不同补灌技术大田试验,研究不同补灌方式对土壤水分、农田耗水特征及降雨利用率和马铃薯的水分利用效率的影响。试验结果表明:在同一土壤水分水平下,沟灌方式的产量高于滴灌,畦灌方式马铃薯产量下降显著。水分利用效率滴灌比沟灌高87.69%,但不利于降雨利用。在水资源许可的条件下,宜采用沟灌的补灌方式来确保马铃薯产量,在水资源紧缺或在马铃薯设施育种产业中,膜下滴灌具有重要的推广应用价值。     

灌溉对草坪草蒸散和坪用质量的影响

以盐城市常用暖季型草坪草沟叶结缕草[Z.matrella(L.)Merr.]和普通狗牙根[Cynodon dactylon(L.) Pers.]以及冷季型草坪草高羊茅品种翠碧(Festuca arundinacea cv.Triplet)和早熟禾品种解放者(Poa pratensis cv. Liberator)为试验材料,研究了它们在充分灌水条件下蒸散量差异,月蒸散量和日蒸散量变化特点以及非充分灌水条件下蒸散特点和坪用价值。研究结果显示4种草坪草之间蒸散量存在显著差异,冷季型草坪草的蒸散量显著的高于暖季型草坪草;试验期间,各草坪草的月蒸散量低谷出现在7月份,高峰出现8月份;供试材料的日蒸散量随着温度的变化呈现先升高后降低的特点;4种草坪草的蒸散量随着土壤含水量降低而显著的下降,在土壤持水量60%～80%的情况下,草坪质量均可以达到满意的效果。本研究将对4种草坪草的水分管理和节水灌溉提供基本的试验依据。     

广东稻田灌溉效益的时空变化分析

为合理进行稻田灌溉效益取值,对广东省不同地区32个样点46年的早稻、晚稻和双季稻的灌溉效益进行时空变化分析。结果发现:稻田灌溉效益在省内不同地区间大小差异悬殊,其变化与降雨量呈负相关关系,其中晚稻灌溉效益大于早稻,双季稻则介于两者之间;灌溉效益在多年时程中变化很大,其变异系数明显大于多年降雨量的变异系数,从多年灌溉效益的离散程度看,晚稻比早稻大,双季稻则比早稻和晚稻小;另外,灌溉效益在多年时程中的离散程度与平均相对减产量呈高度正相关关系,即平均相对减产量愈大,灌溉效益数值的离散度愈大。     

控制灌溉稻田CH_4排放的影响因子分析

为了揭示水稻控制灌溉对稻田CH4排放的影响机理,本文采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田CH4排放进行原位观测,同时观测土壤水分、表层土温和氧化还原电位(Eh)等影响因子,定量分析控制灌溉稻田CH4排放通量与影响因子间的关系。结果表明,控制灌溉稻田田表水层消失后的微弱脱水状态导致了CH4短暂的剧烈释放,CH4排放的峰值大多出现在土壤接近饱和状态(土壤充水孔隙率为99.0%~99.8%)时;控制灌溉稻田CH4排放通量与表层5cm土温之间无显著相关关系(p0.05);CH4的剧烈释放必须在土壤Eh下降到-100~-150mV,控制灌溉稻田不适宜CH4的产生;控制灌溉稻田CH4集中排放阶段(水稻移栽后21d内)的通量值与土壤Eh值呈极显著负指数相关关系(p0.001)。不同灌溉模式调控下的土壤水分状况是导致稻田CH4排放显著差异的主要因素。     

园林绿化植物灌溉需水量估算

园林植物灌溉需水量估算多是应用农业灌溉的概念和公式,计算理念和计算精度无法有效描述园林植物需水量实际情况.从园林植物需水的特殊考虑着手,通过引入园林植物腾发量、参考作物腾发量,园林系数公式、有效降雨量、运行时间倍乘数等相关概念,确定了园林植物实际需求的灌溉需水量,提出了一种园林绿化植物需水量的估算方法和估算过程.     

地形效应下的区域蒸散遥感估算

在地表起伏地区,由于受到坡度、坡向等的影响,地表能量通量表现出与水平地表不一样的特征,为了定量表征起伏地表条件下的蒸散格局,以位于陕甘宁交界区的华池县、庆城县、镇原县、西峰区和合水县为研究区,从能量平衡原理入手,对各能量通量进行了量化计算,并着重考虑了蒸散的能量来源即地表净辐射的地形效应;同时,针对研究区地表特征,确定了土壤热通量的计算方案和感热通量的参数化方案,如零平面位移、动量粗糙长度、热量粗糙长度、动量和热量的稳定度校正项等算法;在此基础上,计算了研究区的瞬时蒸散,计算结果表明采用的蒸散遥感估算方案     

间歇灌溉缓释肥对稻田土壤肥力、根干重及产量的影响

良好的水肥调控模式有利于土壤与作物之间进行营养元素的交换,是水稻高产的重要因素之一.为探究间歇灌溉模式施用缓释肥对稻田土壤肥力、根干重及产量的影响规律.于2019年5-9月在湖北省灌溉试验中心站开展了水稻种植测坑试验,采集淹灌(W1)、间歇灌溉(W2)和传统肥(N1)、缓释肥(N2)交互作用下黄熟期植株样株高、叶绿素S...     

农村生活再生水灌溉调控对稻田养分的影响

选择符合农田灌溉水质要求的3种灌溉水源(农村生活污水一级处理水R1、二级处理水R2、河道清水R3),3种灌溉水位调控(低水位W1蓄污(雨)上限为50～70 mm,中水位W2蓄污(雨)上限为50～100 mm,高水位W3蓄污(雨)上限为50～150 mm),用以开展不同灌溉水源和水位调控对稻田土壤氮素和有机质养分的影响研究.研究结果表明,农村生活污水再生灌溉稻田0～40 cm土层土壤氮素以NH₄⁺-N为主,NO₃-N含量较低,NH₄⁺-N相对比较稳定,且呈此消彼长的变化趋势,NO₃^--N更易于随水分向下迁移和累积;农村生活污水一级处理水灌溉可以显著提高土壤有机质含量;不同水位调控对60～80 cm土层NO₃^--N含量变化影响具有统计学意义(P<0.05),不同水源灌溉对0～20 cm土层土壤有机质含量影响具有统计学意义(P<0.05);再生水灌溉能显著提高水稻产量,R1水源灌溉条件...     

利用作物冠气温差估算农田蒸散量

准确估算农田蒸散量,对于促进节水型农业和旱地农业的发展、科学管理有限的水资源、评估环境变化对农业生态系统的影响等具有重要意义。利用河套灌区解放闸灌域农田连续观测的玉米、向日葵的冠层温度和田间气象要素等数据,采集并计算出Seguin和Itier简化模型中日蒸散量ETd、日净辐射Rnd和冠气温差(Ts-Ta),并对模型中参数a、b进行了回归和拟合,检验其在当地的适用性。结果表明,该简化模型可以用于估算玉米和向日葵的日蒸散量,以每日13∶00时数据拟合效果最优,决定系数R2分别为0.690和0.864;日蒸散量估算模型中玉米田块参数a和b分别为-0.859和-0.116,向日葵田块参数a和b分别为0.548和-0.343。研究结果可为大面积遥感反演区域农田耗水提供参考依据。     

豫西黄土丘陵区林草植被蒸散量估算研究

采用积温法、Penman公式法和水量平衡法分别估算了三门峡、洛阳、郑州、济源4地市的植被蒸散量,采用蒸散比系数K值法计算了乔木林、灌木林和草类植被的设计蒸散量。结果表明,估算结果与乔木林、灌木林和草类植被生长对水分的需求有较显著的一致性和较好的适用性。通过植被耗水与降水的盈亏分析,给出了4地市不同植被类型的水分亏缺量,多年月平均降水量基本满足灌木林和草类植被耗水需求,多年年平均降水量基本满足乔木林耗水需求,但上半年(1—6月)表现为缺水,对乔木林的生长发育有较大的影响。     

南方节水灌溉稻田能量通量特征及其规律分析

利用涡度相关系统在江苏省昆山市试验研究基地2013年水稻生育期所测的净辐射量、土壤热通量、潜热通量和显热通量等观测资料,分析了能量各通量在典型晴天、阴天的日变化规律和稻季能量通量的日变化、月变化及分配特征,讨论了能量各组分占净辐射量的比例和不同时间尺度上稻田的能量闭合情况。结果表明:能量平衡各分量在亚热带南部季风区节水灌溉稻田典型晴天以及水稻生育期间月均日变化均呈明显的倒U型单峰趋势,典型阴天能量平衡各分量日均值和峰值均小于晴天,但也呈单峰型变化趋势。稻季潜热通量占净辐射量的86.2%,土壤热通量占净辐射量的1.3%,不同时间尺度上净辐射量均主要以潜热形式加湿大气,感热通量占净辐射量的0.8%,与潜热通量差异显著,且占净辐射量的比例呈此消彼长的关系。在能量通量的测量过程中,与净辐射量相比,感热、潜热通量滞后于净辐射量约0.5 h,土壤热通量滞后1.5~2.5 h。热传输速度不同步,从而影响了能量的短期闭合率。但与其他生态系统相比,该节水灌溉稻田生态系统能量闭合度较高,说明该试验区涡度数据可靠,通量特征及规律具有较好的代表性,有利于通量研究的进一步开展。