控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

苹果树根系吸水模型研究

根据苹果园苹果树的根系密度资料和根区土壤水分动态资料,采用二种方法建立了苹果树的根系吸水模型,其一是根据根长密度资料建立的根系吸水模型,其二是根据土壤水分动态资料采用反推的方法建立的根系吸水模型;在此基础上采用2003年5月21日至5月30日、6月2日至6月20日和7月18日至8月1日3个阶段的实测资料对所建立的根系吸水模型进行了验证。结果表明:第二种方法建立的苹果树根系吸水模型的模拟精度略高于第一种方法。     

水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究进展及展望

提高盐渍化土壤农业生产力已成为边际土壤地力提升的重要组成部分及途径,研究盐分胁迫对根系吸水的影响及其根系吸水模型的建立是该方面的重要研究内容之一。首先介绍了作物根系吸水模型的研究进展,在此基础上,对目前国内外常用的水盐胁迫条件下作物根系吸水模型及其相关研究作了综述,指出由静态向动态方向发展、突出水分胁迫与盐分胁迫对根系吸水耦合、体现作物根系吸水特征空间差异是水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究的重点。     

水稻根系吸水模型的初步研究

以沈农9660号水稻品种为试材,随机选取一个蒸渗仪(面积为2.5m×2m)进行根系生长观测试验。采用水洗法,测定水稻根系重量根密度。运用非称重式钢筋混凝土蒸渗仪的蒸腾量观测结果,在总结国内外作物根系吸水模型研究的基础上,运用有限差分法对有根系吸水条件下的稻田土壤水分运动进行了模拟,导出了水稻根系吸水模型。     

粉煤灰改性膨胀土的试验

研究了南阳粉煤灰改性膨胀土的各项性能指标.通过对在膨胀土中加入不同比例的粉谋灰进行物理性质试验、力学性质试验、水理性质试验和特殊性质试验的改性试验研究,结果表明掺入了粉煤灰的膨胀土各项性能指标均有一定量的提升,试验获得原始的数据资料可为工程施工提供参考依据.     

中瑞保水剂及其对土壤与作物的效应

中瑞保水剂 ( PAMN-LC)对无离子水的吸水能力为 67.5ml/g,且随着产品配方和生产工艺的改进 ,其吸水性能有着不断提高的趋势。试验结果表明 ,中瑞保水剂 ( PAMN-LC)吸水总量的 78.4 2 %为有效水 ,无效水所占比例只有 2 1 .58% ;随着保水剂施用量的增加 ,土壤的持水能力也明显增加 ;施用中瑞保水剂PAMN-JCN对提高冬小麦出苗率有明显的效果 ,当土壤含水率介于 1 2 .1 %～ 1 6.8%之间时 ,用保水剂拌种可使冬小麦提早 1～ 3d出苗 ,出苗增加 2 5%～ 31 .7% ;沟施保水剂可使出苗率增加 3.3%～ 8.3% ;施用中瑞保水剂 PAMN-LC,其在苗期的主要作用是促进根系发育、增大根冠比 ,拔节以后则转为促进地上部发育。另外 ,施用中瑞保水剂有利于保持冬小麦叶片较长时间地处于展开状态 ,根系的颜色也比较深 ,多呈浅褐色。     

根系吸水模型参数的混合遗传算法估算方法

构建了遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法,用于求解根系吸水模型参数.分别进行数值试验和棉花根系吸水试验对混合遗传算法求解精度进行验证.数值试验表明,采用混合遗传算法优化求解根系吸水模型参数的优化值具有较高的精度,含水率资料的时间步长和空间步长对根系吸水模型参数的优化精度有较大影响,在实际中时间步长可取值5～10 d,空间步长取值5～10 cm.对室内棉花根系吸水进行模拟分析,结果表明混合遗传算法求解的根系吸水模型可以很好地模拟根系吸水.该方法可用于求解根系吸水参数.     

根系吸水模型参数的混合遗传算法估算方

构建了遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法,用于求解根系吸水模型参数。分别进行数值试验和棉花根系吸水试验对混合遗传算法求解精度进行验证。数值试验表明,采用混合遗传算法优化求解根系吸水模型参数的优化值具有较高的精度,含水率资料的时间步长和空间步长对根系吸水模型参数的优化精度有较大影响,在实际中时间步长可取值5～10d,空间步长取值5～10cm。对室内棉花根系吸水进行模拟分析,结果表明混合遗传算法求解的根系吸水模型可以很好地模拟根系吸水。该方法可用于求解根系吸水参数。     

不同灌水深度条件下南疆枣树根系吸水模型研究

为探究不同灌水深度条件下,南疆枣树根系分布特征及吸水机理。以枣树为研究对象,试验导水装置设置3个深埋水平,分别为20 cm (T1)、35 cm (T2)和55 cm (T3),以地表滴灌（T0）为对照组;结合土壤水分运动基本方程建立枣树根系一维吸水模型,并利用实测数据对吸水模型进行验证。研究结果表明,各处理下枣树根系随土层的增加呈负指数趋势分布,相比于T0,T1、T2和T3处理下出水口范围内枣树有效根长分别增长18.2%、15.3%和10.9%,即深层灌水处理促进了枣树深层扎根;不同灌水深度处理下,各土层含水率大小为T2>T3>T1>T0,同一灌水深度处理下,各土层土壤含水率随土壤深度的增加呈现先变大后变小的趋势;通过建立的根系吸水模型模拟土壤含水率,计算值和测量值差异性在允许范围内,满足枣树根系吸水模型对土壤含水率预测的精度要求。综上可得,当灌水深度设置为35 cm左右时,利于枣树根系充分吸收水分和提高水分利用效率。     

水轮机应用蜂窝密封的吸水和减振模拟试验

为减少混流式水轮机止漏环中流体产生的自激振动,根据止漏环各种密封结构,简化并提出密封模型,并根据模型搭建了试验台.采取直接测量转轴振动的方法,对比了简化后的密封模型与蜂窝密封在调整转子偏心程度的情况下振动幅值、波形图和频谱图的差别,以及增加转子质量不平衡块后两种密封振动幅值的变化.结果表明,蜂窝密封比普通的迷宫密封更能够抑制由于偏心和不平衡引起的振动.在最小密封间隙的上下游安置吸水装置,对比其振动情况,上游吸水可有效地降低转子振动.     

无土栽培基质水分特性参数研究

选用设施无土栽培常用8种基质,试验测定其孔隙度、渗透系数、水分特性曲线、扩散率等水分特性参数,分析得到:基质的水分扩散率与基质含水率之间的关系都符合经验公式D(θ=aebθ,呈指数函数变化,且决定系数较高;基质的导水性用扩散率来表示,得到珍珠岩和蛭石的供水速度快,但不利于保水,降低了灌水效率.综合分析8种基质得到,除珍珠岩、蛭石外,其他6种基质总孔隙度均在70％～ 90％之间,水气比均在2.0～4.0之间,均可作为育苗和栽培基质;采用矩阵法综合评价,得出以国产草炭与珍珠岩质量比2:1,国产草炭、蛭石、珍珠岩质量比3:1:1为基质时最优.     

玉米秸秆沼渣土壤保水剂制备与性能表征

以玉米秸秆沼渣为试验原料,采用硝酸-乙醇法提纯、丙烯酸为接枝单体、过硫酸钾为自由基引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在微波加热条件下,通过接枝聚合反应制备沼渣纤维素土壤保水剂,并对合成产物的吸液倍率、保水性能、红外光谱和表面形态进行表征。结果表明,单体丙烯酸与秸秆沼渣纤维素的质量比为7,中和度为70.0%,引发剂与单体质量比为2.0%,交联剂与单体质量比为0.1%,合成的秸秆纤维素保水剂具有较高的吸水倍率。红外吸收光谱中,沼渣纤维素保水剂在波数1 200 cm~(-1)出现了丙烯酸的C—O伸缩峰,在波数1 350 cm~(-1)附近出现了丙烯酸的O—H弯曲振动区。中和后的—COO-削弱了丙烯酸中的C=O,使C=O的吸收峰在波数1 557.98 cm~(-1)处出现,表明接枝成功。利用玉米秸秆沼渣中的纤维素进行接枝改性制备土壤保水剂,是实现农业废弃物资源化高效利用的一种新方法。     

昆明市松华坝水源地水源涵养能力时空变化研究

水源涵养能力是水源地脆弱性诊断的重要指标之一。在对比直线分割、直线斜割和滤波3种基流分割方法的基础上,选取松华坝水源地径流区内4个水文站实测流量资料,用滤波法分割基流,并计算基流量和基流指数。结果显示,左支流冷水河上、下游平均基流指数分别为0.589、0.485,右支流牧羊河上、下游平均基流指数分别为0.528、0.484。此外,1954-1992年冷水河下游地区基流量呈显著减小的趋势,其余区域基流量减小的趋势不显著。水源涵养能力空间上表现为,冷水河流域的水源涵养能力较牧羊河流域强,两流域上游的水源涵养能力均较下游强。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

土壤水分特征曲线测定中低吸力段数据的影响分析

采用沙箱法与压力膜仪法分段测定坡耕地不同土层深度(0～10、10～20、20～30cm)的土壤水分特征曲线,应用RETC软件拟合求得van Genuchten模型参数。由沙箱结合压力膜仪数据拟合得到的全吸力范围曲线(log10h～θ)类似于"S"形,而仅使用压力膜仪测得的高吸力段(log10h>2)数据所获得的曲线并不表现出明显的"S"形特征。综合沙箱法和压力膜仪法二者的数据拟合得到的滞留含水率大于仅使用压力膜仪数据拟合所得值。     

基于分形理论的设施土壤水分特征曲线研究

采用现场调查取样与室内分析相结合的方法,研究了设施栽培条件下原状土壤和扰动土壤分形维数及其与水分特征曲线的关系,结果表明:在相同质地的情况下,分形维数随土壤容重的增大而增大;设施土壤水分特性曲线原状土分形维数与扰动土分形维数具有良好的线性关系;通过原状土与扰动土分形维数的关系来预测的原状土水分特征曲线在整个含水率范围内预测结果与实测值一致性较好,表明根据土壤扰动土分形维数来预测原状土水分特征曲线是可行的。     

基于联合多重分形的土壤水分特征曲线土壤传递函数

利用联合多重分形方法识别在不同尺度上对土壤水分特征曲线空间变异性都具有显著影响的因素,基于得出的结论建立考虑尺度效应的小尺度和大尺度van Genuchten模型参数的土壤传递函数,探讨了将小尺度上得出的联合多重分形结论进行尺度扩展,应用到大尺度上的可行性。结果表明:小尺度和大尺度上基于0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数土壤传递函数预测的土壤含水率均方根误差分别为0.038 6、0.047 3和0.027 0、0.030 4,可将小尺度上进行联合多重分形分析得出的结论进行尺度扩展,应用到大尺度上,且建立的土壤传递函数具有较强的理论基础和较高的预测精度。     

树枝覆盖与保水剂对土壤水分的影响

通过野外定位试验,研究了树枝覆盖和保水剂对土壤水分的影响。结果表明,树枝覆盖抑制土壤蒸发的效果明显,在土壤含水量大于16%时,可抑制2/3左右的土壤蒸发,树枝覆盖可提高表层土壤含水量达30%;滴灌条件下保水剂穴施可明显减少土壤水分的垂直入渗,提高湿润体的平均土壤含水量;滴灌条件下树枝覆盖结合保水剂穴施节水效果明显,使0~70 cm深度的土壤含水量增加了24%。     

利用随机网络模型和CT数字图像预测近饱和土壤水分特征曲线

通过对连续土壤切片CT图像的分析,定量获取了土壤孔隙的大小分布情况。在此基础上建立了基于土壤孔隙形态学特征的随机网络模型,在孔隙尺度模拟了土壤中的水分运动过程,并预测了近饱和土壤水分特征曲线。结果表明,通过选取合适的模型参数,基于土壤孔隙形态学特征建立的随机网络模型可以模拟出与土壤样本实测值非常接近的水分特征曲线,可以作为一种快速测量的方法。     

不同土层土壤水分特征曲线的空间变异及其影响因素

利用多重分形和联合多重分形方法,对陕西杨凌地区0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数的空间变异性及其影响因素进行了研究.结果表明:0～20 cm和20～40 cm土层参数α都具有明显的多重分形特征,空间变异性较强,且分别是由低值和高值分布引起的;参数n和θs的多重分形特征不明显,空间变异性较弱.0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数与土壤物理特性的相关特征并不完全相同,在观测尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt显著相关,参数n与Sand、SOM显著相关,θs与Sand显著相关;20～40 cm土层参数α与SOM显著相关,参数n和θs都与Sand、Silt、SOM显著相关;在多尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt的相关程度最高,20～40 cm土层参数α与BD、SOM的相关程度最高.