淮北平原基于ARIMA模型的冬小麦日土壤水分预测

准确预测土壤水分动态变化对农作物生长以及节水灌溉至关重要。为反映逐日土壤水分动态变化,利用五道沟水文实验站蒸渗仪2017-2018年土壤水实测资料,采用时间序列分析方法,分别建立了冬小麦全生育期10、30、50 cm土层的土壤水分计算模型。结果表明:10、30、50 cm土壤含水量变异系数有明显差异,随土层深度增加逐渐减小,分别为0.190、0.103、0.040。利用ARIMA模型对土壤水分进行拟合,10、30、50 cm土层土壤水分计算模型分别为ARIMA(4,1,7)、ARIMA(1,1,2)、ARIMA(2,1,3),拟合优度R^2均大于0.95;不同土层土壤水分计算模型均具有较好的预测能力,且随深度增加预测精度提高,由10 cm增至50 cm最大相对误差从15.6%降至5.1%。研究成果为进一步制定淮北平原节水灌溉制度,提高田间水利用率具有重要意义。     

京郊平原区粮田土壤水肥调控模型的建立

通过对冬小麦、夏玉米生长过程中水分、有效氮的动态监测,利用数理统计和数学分析方法,从不同的角度分析了水分和有效氮对冬小麦和夏玉米产量的影响及相互作用的关系,提出了京郊平原区冬小麦,夏玉米的水肥配置模式,经检验这种模式是可行的。     

基于MODIS数据的土壤水分预测方法研究

针对目前应用MODIS数据进行土壤水分预测研究现状,综合分析现有文献,依据使用遥感光谱波段的不同,分别讨论了基于热红外遥感的温度法、基于可见光-近红外遥感的植被指数法以及综合温度和植被指数的特征空间法,分析了几种主要方法在精度、适用范围、实时性等方面的优缺点,认为在裸土或低植被情况下使用热惯量法,而在植被覆盖地区应选择特征空间法来预测土壤水分。在此基础上,提出了未来基于MODIS的土壤水分监测的发展趋势,即多源遥感数据融合技术是提高反演精度的主要手段,MODIS数据与GIS和高光谱数据的结合是今后的研究重点。     

密植枣林地深层土壤水分垂直变化与根系分布关系

采用根钻法(洛阳铲)及干燥法分层获取枣林深层根系的细根干重密度和土壤水分数据,利用有序聚类法对深层土壤水分数据进行垂直分层,划分为3层,即强耗水层(2.0 ～4.4 m)、弱耗水层(4.4～5.0 m)和微弱耗水层(5.0～7.0m).该分层结果能较好地反映出深层根系吸收利用土壤水分的特征,其中强耗水层内,不同土层枣林的细根干重密度波动较大,但土壤水分并未随根系波动而改变,土壤含水率低且较为稳定;弱耗水层内细根干重密度连续减少,土壤含水率呈现增加趋势;微弱耗水层内5.0m以下土层未发现细根,土壤含水率显著提高.     

滴灌方式下棉田土壤水分变异性研究

以新疆石河子148团棉花滴灌试验区为例,利用经典统计学方法对滴灌棉田土壤水分在空间不同方向的空间变异规律进行了研究,并对灌水前与灌水后不同深度平面土壤水分空间变异强度的不同变化趋势进行了探讨,以便为滴灌棉田土壤含水率实测数据的合理处理与墒情预测提供参考。研究结果表明:不同深度平面上,土壤含水率的变异大小不仅与所处土层深度有关而且与施测的时间有关。灌水前随着土层深度的增加各平面上的土壤含水率的变异强度增大,灌水后随着土层深度的增加,各平面上的土壤含水率的变异强度逐渐减小;沿垂直地面方向各测定点的垂线平均含水率在空间上的变异强度比不同深度平面上含水率的空间变异强度要小。     

基于温度植被干旱指数的土壤水分空间变异性分析

【目的】深入探讨区域土壤水分空间变异及其尺度效应,优化灌区尺度土壤水分采样精度,并提供合理采样方案。【方法】以人民胜利渠灌区为研究区,利用Landsat 8遥感影像,构建了温度植被干旱指数,根据其与土壤水分的相关关系获得研究区土壤水分分布。利用经典统计学和地统计学分析方法对2种尺度下土壤水分分布进行了空间变异性分析。【结果】不同尺度土壤水分服从正态分布,随着研究尺度和分辨率的增大,土壤水分的空间变异系数逐步增大;地统计学分析表明小尺度的块金基台比(C0/(C0+C))小于0.25,具有较强的空间相关性,而灌区尺度的块金基台比大于0.25小于0.75,具有中等强度的空间相关性。灌区尺度所选不同分辨率下土壤水分的变异系数、变程以及块金基台比变化很小。【结论】人民胜利渠灌区尺度土壤水分的获取不适宜用插值法,比较适宜用遥感法。     

太行山前平原井灌农田点尺度土壤水分动态随机模拟

基于中国科学院栾城农业生态系统试验站2002—2008年夏玉米生长期内的土壤水分观测数据及2000—2008年的降水(灌溉)、气象、生物数据,结合Laio土壤水分动态随机模型研究了太行山山前平原典型农田点尺度土壤水分动态的随机性。结果表明:研究区2000—2008年夏玉米生长期内日平均降水量为10.71 mm,降水频率0.290 9,其中小雨、暴雨的发生频率表现出明显上升趋势,中雨的发生频率呈显著下降趋势,大雨发生频率表现出微弱下降倾向;玉米生长期的土壤含水率6月份处于增长期,7月份达到生长期最高值并稳定在32.2%的水平,8月份以后下降并在9月份趋于稳定;Laio模型模拟得到土壤相对湿度的概率密度函数在曲线形状(峰值、峰值出现的位置、90%置信区间)与数字特征(中位数、均值、方差)方面与观测结果一致(α=0.05),模型在井灌区具有很好的适用性,且可以将灌溉作为一次降雨事件来处理;应用Laio模型得到在多年平均降雨条件下,32.1 mm的田间净灌溉量可以在50%水平上使夏玉米生长期内的土壤含水率保持在田间持水量的80%以上。     

南方季节性缺水灌区土壤水分变化规律研究

通过对四川简阳节水农业示范区土壤水分的长期观测,利用统计学方法对南方季节性缺水灌区土壤水分在时间和空间的变异性进行了研究,并对造成这种变异的原因进行了分析。研究结果表明,南方季节性缺水灌区土壤水分垂直变化不明显,土壤水分在坡面呈现出从坡顶到坡脚逐渐增大的变化趋势,土壤水分随着时间的变化较大。南方地区的土层厚度是影响土壤水分的主要因素,地形、气候、植被等因素也对土壤水分的变化产生一定的影响。     

石羊河流域井灌区土壤水分深层渗漏研究

基于土壤水分亏缺、总有效水分和实际有效水分的概念,建立土壤水分水量平衡模型,通过计算作物根系层的深层渗漏量,来反映土壤水与地下水之间量的相互转化关系。研究结果表明,研究期间的总深层渗漏量为9 4.1 9 mm,占研究期间总灌水量和降雨量的2 0.1%,这部分水量通过根系层补给下层土壤,最终补给地下水。     

华北土石山区土壤水分动态研究

通过对华北土石山区阴坡油松林、阴坡裸地和阳坡侧柏栎类混交林土壤水分研究可知,阴坡光照时间和强度较阳坡小,相应的林地蒸发散减少,有利于林地的蓄水,增加土壤的含水量。不同月份含水量的变化规律是一致的,阴坡油松林地>阴坡裸地>阳坡侧柏栎类混交林地;试验地的土壤含水量在生长季内总的变化趋势和降雨的趋势一致,都是先上升后下降,8月份达到最大;阳坡针阔混交林和油松林的土壤垂直变化规律基本一致,表层0~40 cm的土壤含水量差别不大,主要是7月份的土壤含水量变化比较大。从土壤含水量的最大值与最小值的差距可以看出,阳坡针阔混交林土壤含水量的差距最大为27.75%,变化最剧烈,阴坡油松林林地土壤含水量的差距最小,为13.07%,含水量变化不明显。年内与平均值的差距是裸地最大,阳坡针阔混交林林地最小。     

节水灌溉自动化测控系统研究

根据我国节水灌溉技术的现状及发展趋势 ,提出了节水灌溉自动化测控系统的组成 ,进行了相关设备的研制 ,为北京市农业现代化的实现提供了技术支撑     

New water consumption pattern of rice under water-saving irrigation

Since 1982 tests of rice irrigation technique of controlled soil moisture content have been carried out at the Mairendian Testing Station of Hohai University and Jining Water Conservancy Bureau. The results prove that the water consumption (including ecological and physiological consumption) and output of rice vary considerably according to the different irrigation techniques used. In this paper, the water-saving effects are explained in terms of correlation between the varieties of ecological environment of rice growing and physiological indices such as soil moisture, soil air, soil temperature, leaf area index and stoma aperture etc., and rice root growth and a formation of an ideal colony. This irrigation technique makes watering quota most economical and efficient. The water consumption is reduced by 41% and only 46.8% of water are required for flooding irrigation. Rice yield increases by 15%. Not only are interplant evaporation and field seepage greatly reduced but also transpiration is greatly reduced under controlled irrigation. New water consumption pattern of rice growing is thus formed.     

基于物联网和PLC的农田智能节水施灌系统设计

针对当前灌溉技术采用定时人工整体灌溉,不能根据土壤含水情况进行节水控制,存在浪费水资源的问题,基于物联网和PLC设计了一种新的农田智能节水施灌系统,从硬件和软件两部分进行优化研究。系统硬件主要由中央处理器、PLC模块、射频信号传感器、土壤传感器、温度传感器组成,系统硬件内部PLC模块主要负责控制节水灌溉架构,在农田监测终端上所收集到的信号在微处理器中实现转化,转变为计算机系统可以辨识的脉冲信号。通过计算机进行计算,确定最适宜的浇水量和灌水时机,采用CC2591型射频信号传感器提高传感速度,选择HL-TTN1土壤传感器检测土壤的含水量,PT100型传感器进行温度检测。通过物联网针对需要灌溉的土地进行网格化处理,采集传感器测试土壤含水量、空气温度等环境参数,引用Zigbee协同开关设置节水灌溉程序。实验结果表明,基于物联网和PLC的农田智能节水施灌系统土壤含水量计算误差在2%以内,能够达到目标值,远程网格节水控制准确度高达98%以上,使农田生长达到高产、高效、优质用水的效果。     

胶州市万亩示范区节水灌溉技术浅谈

本文通过胶州市节水灌溉项目,介绍了项目区的概况,分析了水资源供需平衡,简单概述了示范区各种试点灌溉方式、管道布置和设备组成、灌溉制度.项目区按照"集中连片、做大规模、高效技术、提高效益"的发展思路建成,形成了 "因地制宜、技术先进、分类指导、注重计量、突出效益"的节水灌溉技术,产生了较好的社会效益和经济效益.项目区的成功建设和良好效益,为节水灌溉的规模发展起到了应有的示范、带动和辐射作用.对促进节水灌溉事业的发展,保护水生态环境具有重要意义.     

广泛实施集流节灌挖掘农业发展潜力

系统阐述了集流节灌对抑制水害（利于山区的水土保持和平原的雨季排水）、缓解水资源矛盾（水电的时空调节）、提高农作物品质方面的意义。进而提出大力推广集流节灌技术,开发利用农业用水资源,挖掘发展潜力,保证农业可持续发展     

节水灌溉低功耗控制器的开发与研制

我国农业灌溉水资源利用率低、浪费大。合理地在农业灌溉中推广自动化灌溉，可以减少水资源的浪费、提高水资源利用率，增加农作物的产量，降低农产品的成本。应用干电池作为电源、红外发射与接收装置进行功能设定的节水灌溉控制器较好地实现了上述目标，对今后进一步开发同类产品具有一定的借鉴参考意义。     

平移式喷灌机行走速度及喷灌均匀度试验研究

为研究低压喷灌下喷灌机行走速度合理取值以及喷灌均匀度对土壤含水率均匀度的影响,以自行研制的轻小型平移式喷灌机为研究对象,通过室内单喷头试验和田间喷灌试验,探究了特定灌水定额下喷灌机的工作压力与行走速度关系,并对其水量分布、喷灌均匀度以及土壤含水率均匀度随时间变化进行了分析.结果表明：通过确定灌水定额能够计算出平移式喷灌机的行走速度和工作压力：当灌水定额分别为10,15,20 mm时,40~120 kPa喷灌压力下喷灌机行走速度最小为17.27 m/h,最大为58.65 m/h;增大喷灌压力能小范围提高均匀度,40 kPa工作压力均匀度为0.696,60~120 kPa喷灌压力下均匀度变化范围为0.731~0.788,喷灌水在土壤中的二次分布均匀度明显高于地表喷灌均匀度,40 kPa喷灌压力下喷后6 h土壤含水率均匀度达到0.906,24 h后达到0.953,可相应降低喷灌均匀度设计值以降低运行成本,节约能耗.     

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统(英）

在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于监测农田水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感器网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉。实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。     

作物节水灌溉需水规律研究

基于节水灌溉条件下作物需水量试验资料,分析了控制灌溉和覆膜旱作节水灌溉的水稻需水规律以及节水高效灌溉模式下冬小麦、夏玉米和棉花作物的需水规律。结果表明,节水灌溉模式通过对水稻、冬小麦、夏玉米和棉花等作物产生的生长调控作用与补偿生长效应,使植株蒸腾量和棵间蒸发量较大幅度减少,各阶段需水量、需水强度和需水模系数均发生显著变化,形成了节水灌溉模式的主要农作物新的需水规律。可为节水灌溉制度的制定、节水型灌区动态配水及灌溉预报等提供科学依据。     

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。