基于PCA优化—BP神经网络算法的农田土壤养分评价

为达到对膜下滴灌土壤养分综合评价的目的,采用描述性统计分析、主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和Back Propagation(BP)神经网络方法对通辽市科左中旗农田土壤养分进行评价,结合单因子指数法,并与传统方法中运用最广的模糊数学综合评价结果进行对比分析。依据《全国第二次土壤养分分级标准》,经实测数据验证,结果表明:2015年和2016年科左中旗农田土壤养分综合评价良好;将PCA与BP神经网络相结合的方法运用到解决土壤学问题中,可获得客观的结果;经检验PCA与BP神经网络模型相结合的评价方法适用于因子多且复杂、精度要求高的样本。将PCA与BP神经网络相结合既可以解决信息过多、分析困难的问题,又可以降低模糊性、减少精度下降,将各自优点有效的联系在一起,相较传统方法可以更加科学合理、准确有效地对土壤养分进行综合评价。     

呼伦贝尔地区喷灌对大豆生长及水分利用效率的影响

【目的】优化呼伦贝尔地区灌溉管理制度。【方法】针对呼伦贝尔大豆喷灌补灌技术,以"新密荚王738"为供试品种,采用喷灌,设75 mm(P1)、85 mm(P2)、95 mm(P3)、105 mm(P4)4个灌水量处理,并设置1个无灌溉对照处理(CK),测定了不同时期的生物质量、产量、产量构成因子,分析了不同水平下生育期各阶段的耗水规律和水分利用效率。【结果】不同生育期灌水均能促进植物株高和叶面积的生长,株高较CK增加了3.8%～14.1%,叶面积指数较CK增加了2.4%～16.7%,结荚期是株高和叶面积指数的需水敏感期。与CK相比,灌水各处理百粒质量和荚粒数明显增加,单株荚数显著增加。与CK相比,P2处理荚数、百粒质量分别提高了37.2%、11.1%,P4处理荚数、百粒质量分别提高了21.9%、6.6%。P1、P2、P3和P4处理产量分别增加了9.9%、21.9%、20.8%和16.9%。全生育期大豆耗水量在326.7～435.8 mm之间,且随着灌水量的增加,大豆总耗水量显著增加,P1、P2、P3、P4处理分别比CK增加了17.7%、19.9%、26.5%、33.4%。不同生育阶段大豆耗水量不同,结荚期与鼓粒期为主要耗水阶段,共占总耗水量的48.6%以上。生育期日耗水强度均值表现为结荚期>鼓粒期>开花期>成熟期>分枝期>苗期。P1、P2、P3、P4处理WUE均分别比CK提高了17.4%、27.5%、20.3%和10.1%。【结论】本试验条件下,不同灌水量对耗水量和水分利用效率影响比较明显,P2处理在各方面表现均最好,可以达到节水与高产的目标。     

硫肥在水稻上的肥效试验

试验结果表明,水稻增施硫肥可以增加产量3.9%～13.6%,并促进有效穗的形成和千粒重的提高。     

内蒙古河套灌区咸水灌溉的环境效应分析

研究了咸水灌溉对土壤水盐动态、地下水位、地下水质、作物生长及产量的影响。灌溉水源为黄河水和高矿化度地下水混合。咸水灌溉期间,土壤盐分有所增加,通过控制咸水灌溉定额,以及进行合理的黄河水秋浇灌溉,可以达到年度内土壤盐分动态平衡。咸水灌溉条件下,作物长势及产量基本不受影响。适宜合理的咸水灌溉不会造成环境恶化,而且对缓解河套灌区水资源紧张的矛盾有着重要意义。     

内蒙河套灌区咸淡水交替灌溉模拟及预测

为探索一种适合内蒙河套灌区特点、对区域土壤及地下水环境影响最小的咸淡水轮灌模式,预测长期微咸水灌溉条件下区域环境的变化,在田间试验及土壤水盐信息空间结构性分区的基础上,构建了描述非饱和—饱和水盐运动的耦合模型及其算法。通过对耦合模型的率定检验表明,模型计算值与实测值拟合较好,耦合模型能进行较好的循环计算,误差在允许范围以内,表明耦合模型具有较高的可靠性。基于耦合模型的咸淡水灌溉模式的数值模拟研究发现,“淡水-咸水-咸水”的咸淡水交替灌溉模式对区域土壤及地下水环境的影响在所有方案中最小;采用“淡咸咸”灌溉模式进行长期微咸水灌溉,整个研究区在非生育期的脱盐量大于生育期的积盐量,并且盐分主要通过排水沟系统排出区域外,土壤总体呈脱盐趋势;在模拟期内地下水位只有微小幅度的下降,地下水矿化度及含水层中的盐分呈下降趋势。在黄河水量逐年减少的形势下,“淡咸咸”灌溉模式为河套灌区提供了一条使区域环境可持续发展的开源途径,耦合模型的构建将为内蒙古河套灌区节水改造工程实施后及开发利用微咸水后的区域水土环境的预测预报提供参考及简便实用的途径。     

秸秆深埋下灌水量对土壤水盐分布与夏玉米产量的影响

为探究秸秆深埋下土壤水盐分布与夏玉米产量对灌水量的响应,于2017年和2018年在河套灌区进行了秸秆深埋下单次灌水定额60 mm(W1)、90mm(W2)、120mm(W3)3个处理及常规135 mm为对照(CK)处理的大田试验.结果表明:秸秆深埋下耕作层含水率随灌水量的增加先增后减,成熟期W1处理的两年平均含水率较C...     

河套灌区枸杞种植下微咸水代表性盐离子浓度限值研究

为确定适宜枸杞灌溉的微咸水代表性盐离子浓度限值，于2019—2020年在河套灌区下游开展NaCl、CaCl₂、CaSO₄、NaHCO₃、Na₂SO₄ 5种代表性地下水盐分类型和4种浓度水平(质量浓度0.1、0.5、2.0、4.0 g/L)的田间交叉试验。结果表明：在相同矿化度下，外源NaCl、NaHCO₃影响下枸杞生育期受渗透胁迫、次生胁迫最强，外源CaCl₂质量浓度低于2.0 g/L能够缓解枸杞渗透胁迫，外源CaCl₂、CaSO₄质量浓度低于4.0 g/L能够缓解次生胁迫。枸杞干果产量、百粒干质量随外源NaCl、Na₂SO₄、CaSO₄质量浓度升高而降低，在0.1 g/L时达峰值，随外源CaCl₂质量浓度升高呈单峰分布，0.5 g/L时最高。枸杞果实中总糖含量、黄酮含量、氨基酸总量随外源CaCl     

河套灌区代表性地下水盐分与灌水量对枸杞产量及品质的影响

为明确不同微咸水水质下枸杞种植效益较高的灌水量范围，揭示枸杞干果产量、外观品质、营养品质在微咸水不同盐浓度和灌水量下的变化规律，该研究对河套灌区不同代表性地下水盐分与灌水量组合下的枸杞干果产量、外观品质、营养品质进行综合评价。基于L8（41×24）正交表在河套灌区开展2 a田间试验，共设置8个处理，灌水量为4个水平（60、70、80和100 mm），典型盐（NaCl、CaCl2、NaHCO3、Na2SO4）浓度设置为2个水平（分别按研究区地下水中离子浓度的1、2倍水平调配）。结果表明：1）干果产量、百粒干质量、果形指数、鲜干果比、黄酮含量受灌水量影响较大；产量、总糖含量受NaCl影响较大，随NaCl升高而降低；类胡萝卜素、甜菜碱、氨基酸总量受CaCl2影响较大，随CaCl2浓度升高而升高。2）综合评分发现，高灌水、高CaCl2的T8处理营养品质贴合度Cpi和种植效益贴合度Ci最高，而高灌水、高NaCl浓度的T5处理两指标均最低。Ci分别与Ca2+、Na+浓度极显著正、负相关（P<0.01），与Cl-显著负相关（P<0.05）。Ca2+主要促进枸杞营养品质发展，与黄酮、类胡萝卜素、甜菜碱、氨基酸总量极显著正相关，Na+、Cl-主要抑制产量、外观品质，分别与干果产量、百粒干质量极显著、显著负相关。3）高斯回归发现，Na+、Ca2+、Cl-浓度分别为34.8～38.8、15.3～15.6、50.9～55.9 mmol/L的微咸水较适宜，单次灌水96.9～97.9 mm下种植效益贴合度Ci>0.7；基于与Ci显著相关的Na+、Ca2+、Cl-浓度，提出了不同离子条件下枸杞种植效益较高的灌水量。研究结果可为河套灌区因地制宜利用微咸水、提高枸杞种植效益提供科学依据。