冬季田间水热状况的数值模拟

根据土壤冻结过程中水热迁移的基本方程，推导了土壤水热耦合方程，改进了冻结条件下土壤水热迁移问题的求解方法。用该模型模拟了室内土柱冻结试验，模拟结果与试验结果吻合较好，同时计算速度较快。根据地表能量平衡原理、微气象学理论，建立了冻结条件下土壤蒸发模型，将其作为土壤水热迁移的上边界条件，模拟了北京永乐店试验站冬小麦试区１９９５～１９９６年越冬期（１９９５．１２．０１～１９９６．０２．２９共３个月）土壤的冻融过程，模拟结果与实测值基本符合。在模拟过程中，采用有限差分法求解土壤水热运动方程，水、热方程的上边界分别为第二、三类边界。根据模拟结果，分析了越冬期土壤水热状况的变化规律     

基于迁移学习的FDR土壤水分传感器自动标定模型研究

针对频域反射技术(FDR)传感器人工标定数据拟合误差大的问题,引入其他地区数据作为辅助数据,建立了基于迁移学习的自动标定模型。该模型将FDR目标使用地点采集的数据作为源域数据,结合辅助数据与少量源域数据,使用TrAdaBoost算法即可得到准确的FDR传感器标定模型。将面向分类问题的TrAdaBoost算法改进为适用于本文面向回归的TrAdaBoost算法,将TrAdaBoost算法的基学习器由AdaBoost改为XGBoost,改进了更新权重误差率的计算方法。首先使用XGBoost对辅助数据进行训练,得到初始标定模型;然后在目标地点采集少量数据,使用改进后的TrAdaBoost算法对初始标定模型进行校准,即可得到准确的FDR标定模型。将10个不同地区站点数据作为辅助数据,训练得到初始标定模型,将沈阳地区6个站点分别作为目标使用地点,取80%数据作为源域数据,进行模型校正,其余20%数据用于测试。测试结果的平均准确率为99. 1%,说明基于迁移学习的自动标定模型是有效和准确的。     

盐渍化灌区盐荒地水盐平衡分析

在野外试验基础上,利用水盐平衡原理对河套灌盐荒地水盐运移规律进行研究。结果表明,盐荒地作物生育期输入盐分27.929kg/hm2,秋浇期流失盐分26.882kg/hm2,盐分积聚1.047kg/hm2,是输入盐分的3.749%。盐荒地具有一定的积盐能力。研究结果可为灌区节水灌溉的实施和土壤盐渍化的防治提供基础理论依据。     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

非充分灌溉青贮玉米土壤墒情预报的人工神经网络模型

土壤墒情预报是农田适时适量灌溉与科学管理的基础,田间土壤墒情的变化受降水、灌溉、植株蒸腾、土壤蒸发、根系层下边界水分通量及外界气象因素的影响,关系比较复杂。利用内蒙古锡林浩特市典型草原区的青贮玉米土壤水分试验资料,建立了土壤墒情预报的BP神经网络模型,并利用部分实测资料对网络进行检验,取得了较好的效果。结果表明BP神经网络模型可以对区域土壤水分进行动态预测,方法简便可行。     

黑龙港地区土壤含水量的垂向分布研究

黑龙港地区是河北省为落实"2020年我国新增粮食500亿kg"的规划而划定的粮食主产区之一,土壤水的开发利用是未来粮食增产的重要措施。为探讨黑龙港地区土壤含水量垂向分布情况,以河北省农林科学院旱作农业研究所衡水试验站土壤为观测点,分别利用FDR、TDR、烘干法测量了不同深度的土壤含水量。结果表明在0~110cm深度上土壤含水量整体上呈现先增加后减少再增加的趋势,这种趋势主要是由于不同土层的不同性质所决定的,而土壤垂向剖面存在的两个潴育层是土壤水分含量呈现这种变化趋势的主要原因。     

不同种植作物对梯田土壤水分的影响

通过田间试验,对不同种植条件下的梯田土壤水分变化进行了研究。结果表明,土层深度0~2m,豆科作物土壤含水率均值为14.76%,玉米地土壤含水率均值为13.29%,苹果园地土壤水分均值为11.98%。豆科作物土壤含水率最高,苹果园地土壤水分最低,二者差值2.78%。同一种植情况下,土壤含水率的变化规律为梯田内侧中部外侧。无论何种植物种植,在梯田的内侧有一个土壤水分变化非常显著的异常值,该处土壤水分高出均值很多。     

驻波法土壤水分测量系统的数学分析

介电法土壤水分测量中所涉及的公式一般是非线性的,在公式推导和绘制理论上的关系曲线时比较困难。为此,采用Matlab解决了上述问题,根据驻波法测量系统实际硬件电路参数推导出输出阻抗和传递函数的数学模型,再利用Topp公式等理论建立了以土壤含水率为自变量的系统传递函数的数学模型。利用Matlab对上述模型进行了仿真,得到了输出阻抗、介电常数及系统传递函数与土壤含水率的关系曲线。通过相关实验研究,验证了该数学模型的可行性。     

多约束条件下复垦土壤水分的微波探测及标定

探地雷达(GPR)是一个采用微波技术对地下目标进行无损探测的技术,试验旨在揭示复垦土壤在多盐分及多重金属污染条件下,不同水分系列对探地雷达的影响程度,试验采用中心频率为400 MHz的天线。GPR探测的体积水分含量与烘干法存在较大的误差,在体积水分含量达到40%左右,二者的测量值非常接近,随着水分含量的降低,误差增大。GPR探测的体积水分含量、复垦土壤电导率、复垦土壤孔隙度密切相关。通过拟合,建立了复垦土壤体积水分含量的数学模型。能够提供实时的大田规模土壤水分数据,解决了复垦田块有效灌溉管理关键技术。     

青海湖农场水分研究

根据对青海湖刚察县沙柳河镇的油菜地进行了土壤含水量测定和粒度分析,研究了土壤水分的变化特征、成因与适于发展的植被等问题.结果表明,研究青海湖农场地区的土壤粒度均以粗粉砂为主.在2009丰水年该区土壤上部含水量丰富,油菜地重力水可达130cm左右,土壤含水量随着深度增加呈降低的趋势.由于灌溉原因其平均含水量大于12％,无干层发育.但该区如草地,灌木丛等地的土壤干层发育广泛,为防止入湖水位的持续下降,应以发展耐旱牧草以及其他耗水量少的作物为主,控制耗水多的油菜种植面积,限制入湖水资源的开发利用.