不同盐分条件下油葵光合日变化特征研究

采用LI-6400型光合仪测定新疆产康地115号油料向日葵在不同盐溃化土壤现蕾期的光合速率日变化及其影响因子。结果表明,3种不同盐分处理其净光合速率日变化曲线均为单峰曲线。0．29％、0．39％盐分含量处理的Pn峰值在上午10：00,而0．68％盐分含量处理在中午12：00。随着盐分胁迫的增加,其光合速率总体呈现下降趋势。相关及路径分析结果表明,光强并不是Pn的主要限制因素,轻度盐分处理Pn的下降受气孔因素的影响,中度盐分处理Pn的下降则是气孔因素、气孔与非气孔因素协同作用的结果,重度盐分处理Pn的下降主要是受非气孔因素和气孔与非气孔因素协同作用的影响。     

内蒙古河套灌区节水灌溉工程实施后地下水变化的BP模型预测

根据黄河河套灌区多年的水文、气象和地下水资料，应用不同的ANN—BP网络模型对灌区年、月地下水埋深的变化进行了模拟，预测了黄河河套灌区节水工程实施后未来灌区年平均地下水位下降的情况，从预测结果可以看出，河套灌区节水工程实施后灌区平均地下水位预计下降0.5 m左右。此外对BP模型的结构设计中隐含层数、隐含单元数和学习速率的合理确定作了具体分析，提出了学习速率取值范围lr=0.01～0.1，为河套灌区节水工程改造规划、设计和管理决策及BP模型的应用提供了参考依据。     

河套灌区小麦套种向日葵田间灌水有效性评价

春小麦套种向日葵是河套灌区主要的粮食作物与经济作物种植模式之一。针对河套灌区目前典型种植结构以及地下水位埋深比较浅的独特情况,应用土壤水动力学理论和SPAC系统理论知识,定量分析计算作物生长季节大气水、土壤水、灌溉水、作物水和地下水的相互转换关系;同时应用FAO推荐的Penman-Monteith方法及套种模式作物系数计算方法,对作物实际腾发量进行计算;最后应用水量平衡原理对田间灌溉水有效性进行评价,为河套灌区灌溉制度改进与优化提供理论依据。     

基于多元指示克立格方法的土壤盐分空间分布评价

以内蒙古河套灌区农田为例,分别运用单元指示克立格和多元指示克立格对河套灌区中游约0.8万hm2农田0~20 cm、20~40 cm深度内的土壤盐分的空间变异性进行了评价,并绘制了基于设定阈值土壤电导率概率分布图。结果表明:各层土壤盐分均不符合正态分布且存在特异值,但采用指示克立格方法可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素影响,各层土壤盐分的指示半方差均表现为强空间自相关性。依据综合概率分布图对土地资源利用的风险性进行了评价,对评价区域土地资源质量的决策管理提供了指导。     

内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤水盐空间变异性研究

以河套灌区解放闸灌域的节水改造项目区作为研究对象,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节水改造前后的土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明:2007年与2008年土壤水分和盐分可分别用球状模型和指数模型进行拟合,空间自相关距离表明二者具有中等强度的空间自相关性,且2008年土壤水分和盐分的相关性都大于2007年,2008年较2007年土壤水盐的空间变化趋于连续。对克里格插值结果分析可知:土壤水分和盐分在空间上的分布都具有明显的逐渐变化趋势,表现为相近值的局部聚集;而且2008年的土壤水分和盐分分布与2007年相比在较大的范围内颜色变化幅度小且较连续。通过对灌区节水改造前后大尺度采样分析,了解区域土壤水盐分布状况和空间变异情况,为灌区今后的节水灌溉、盐碱地分区治理、区域化水资源管理提供一定得理论依据。     

盐渍化土壤向日葵水-肥耦合试验研究

以内蒙古河套灌区主要作物油料向日葵为研究对象,进行了田间试验,采用312-D最优饱和试验设计方案,随机排列,2次重复,以产量为目标函数建立了不同盐分水平下的回归模型,并进行分析。研究结果表明,在盐渍化地区土壤中水肥因子的影响效应轻度盐渍化土壤依次为水分、磷、氮,中度盐渍化土壤依次为水分、氮、磷。最佳水肥配比范围轻度灌水量为1 581～2 116 m3/hm2,中度灌水量为1 088～1 549 m3/hm2,氮为225 kg/hm2,磷为150 kg/hm2。     

秋灌定额对越冬期土壤水盐运移分布的影响

通过盐渍化冻融土壤秋灌试验,研究了不同秋灌定额下越冬期间土壤含水率、盐分的变化情况。结果表明,秋灌定额为150～200 mm时,春播期土壤含水率基本适宜。秋灌定额对土壤盐分的动态影响较大,秋灌能够起到冲洗压盐的作用。但是秋灌定额不宜过大,秋灌前不实施耕作措施更有利于储水保墒。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

基于Landsat 8的节水改造背景下盐渍化土壤含盐量反演

为探明沈乌灌域节水改造后因渠道衬砌、引排水量减少引起的土壤含盐量时空分布特征及变化规律,采用区域土壤信息定点监测,结合经典统计学、空间插值以及机器学习建模反演等技术手段,利用Landsat 8卫星获取光谱数据,通过对实测土壤含盐量、光谱指数及波段反射率进行处理,运用Adaboost回归、BP神经网络回归、梯度提升树回归、KNN回归、决策树回归、随机森林回归方法构建了沈乌灌域土壤含盐量空间反演模型。采用最优反演模型对沈乌灌域土壤含盐量空间分布特征进行了遥感反演。结果表明： 通过全变量单一回归法筛选出相关系数大于0.55的9个光谱因子,使用SPSS PRO软件构建6种机器学习反演模型,对比6种反演模型精度,验证集决定系数R2由大到小依次为随机森林回归、梯度提升树回归、Adaboost回归、KNN回归、决策树回归、BP神经网络回归。其中随机森林回归模型的拟合精度最佳,训练集与验证集的决定系数R2分别为0.834和0.86,说明随机森林回归模型的反演效果较好。反演结果表明：节水改造后非盐渍土面积增加391.7km2,占灌域总面积的21%,中度盐渍土面积、重度盐渍土面积、盐土面积分别减少95.61、63.37、45.7km2,分别占灌域总面积的5%、3%、2%。综上所述,节水改造工程完成后,沈乌灌域土壤盐渍化程度减轻,作物生长安全区面积增加,但由于渠道衬砌以及引排水量减少,土壤盐分淋洗效果减弱,土壤盐分在灌域内部运移,整体土壤环境得到改善,局部地区出现盐分聚集。     

毛乌素沙地饲草料作物土壤水动态

对节水灌溉条件下的紫花苜蓿、饲料玉米和青贮玉米需水量进行了试验研究，分析了不同灌溉水平下3种饲草料作物的土壤水动态和需水规律。结果表明，土壤水动态主要受降雨、灌溉和地下水埋深的影响。紫花苜蓿需水高峰值出现在6月下旬至8月中下旬，其需水强度最大可达9.0mm/d，阶段需水模系数最大可达41.2%；饲料玉米和青贮玉米需水高峰值出现在7月下旬至8月上旬，其需水强度分别为11.40mm/d和11.3mm/d，阶段需水模系数最大可达45.2%和44.9%,成果为节水灌溉制度的制定和灌溉预报等提供了科学依据。