多参数非线性降雨产流阈值模型试验研究

降雨产流阈值是受雨下垫面能够产流的最小降雨量值,是产流产沙规律研究的重要参数.采用室外人工模拟降雨试验,用传统直线回归法推求了4种下垫面条件下坡面降雨产流阈值,并综合考虑了其他因素对降雨产流阈值的影响,建立了一种多参数非线性降雨产流阈值模型.结果表明:传统直线回归法得到的4种不同调控措施下坡面的降雨产流阈值分别为:裸坡...     

地膜秸秆复合覆盖改善龟裂碱土水盐特性提高油葵产量

为了提高盐碱地降水利用率,抑制化学(脱硫石膏)改良碱土过程中土壤盐分表聚及板结问题,该文以宁夏平罗县西大滩盐碱地试验站为例,设置了地膜秸秆复合覆盖(plastic and straw dual mulching,PSM)、地膜覆盖(plastic film mulching,PM)、秸秆覆盖(straw mulching,SM)和无覆盖常规种植(no mulching,CK)4个处理,探讨改良龟裂碱土过程中不同覆盖措施下旱地油葵的土壤水盐结构特征及其对产量的影响。结果表明,PSM处理有效提高了30~100 cm土层土壤贮水、持水能力,推迟油葵消耗相对深层60~100 cm土壤水分的时间;在30~90 cm土层,其水分活跃性显著高于其他处理;比单一覆盖抑盐效果佳,土壤盐分缓冲性增强,盐分表聚程度显著降低;同时能显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度。PSM处理提高了油葵苗期存活率和产量,其较PM、SM处理和CK分别增产35.45%,120.15%,87.80%(P0.05);PSM处理较PM、SM处理和CK的降水利用效率分别提高了14.71%、86.45%和59.05%(P0.05),其水分利用效率分别比SM和CK提高了10.80%和32.71%。综上,地膜秸秆复合覆盖(PSM)可增强土壤保墒抑盐能力,改善作物根区土壤水盐环境,提高天然降水的生产潜力;促进碱土改良初期的保苗增产,提高经济效益。     

不同改良剂对旱地苹果园壤土团聚体和水分的影响

为对比研究植物根际促生菌(枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌)和苹果树枝生物炭的施加对黄土丘陵区山地苹果园粉质壤土团聚体含量、稳定性以及土壤水分的影响,采用田间定位试验,设置4个处理:施加65 t/hm²生物炭(BC)、20 t/hm²枯草芽孢杆菌(PGBS)、20 t/hm²胶质芽孢杆菌(PGBM)和对照(CK)。湿筛法获得土壤各粒径团聚体含量,并计算水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数(D)。结果表明:BC、PGBS和PGBM处理有机碳含量(SOC)较CK提升18.04%~206.91%,全氮(TN)含量较CK提升6.11%~66.56%。分析表明,BC、PGBS和PGBM处理0—60 cm土层>0.25 mm团聚体含量显著增加;各处理分形维数D较CK均降低,MWD、GMD均高于对照CK,大小顺序为PGBS>PGBM>BC,施加改良剂可以增加土壤团聚体的稳定性。各处理0—60 cm土层土壤饱和导水率和土壤含水量均得到提升。施加生物炭和植物根际促生菌可以显著提升土壤有机碳和全氮含量,增强土壤结构稳定性,提升土壤含水量,生物炭处理对于土壤有机碳和全氮含量的提升优于植物根际促生菌,但植物根际促生菌施用对土壤结构稳定性的提升更佳。     

土壤改良剂改土培肥增产效应研究综述

土壤改良剂研究已是近年来国内外广泛关注的热点,在对土壤改良剂发展及其种类进行简要回顾的基础上,对土壤改良剂的改土培肥效应(物理结构、化学特性、生化特性)、作物增产效应及其施用技术进行了较为全面的分析和评述,并提出了目前存在的问题和展望了土壤改良剂的研究趋势。     

农户对节水型农业种植结构调整意愿的量化分析-- 以黑河干流中游为例

通过探究农户对节水型农业种植结构调整的接受意愿,提出合理性对策以确保其顺利实施,从而提高作物群体用水效率,保障未来干旱缺水地区的粮食安全和农业发展。基于黑河流域中游3个灌区200位农户的调查问卷及入户访谈所取得的具体调查资料,分别运用Logistic回归中的Enter法和Backwardcond itional法分析农户对节水型种植结构调整的意愿及其关键影响因素。结果表明,节水型种植结构调整接受率与农户文化程度、劳动力人口数、耕地面积、兼业程度、政府是否参与、农户节水意识等因素呈显著正相关,与农户年龄、上一季种植作物种类数、商业化程度、农户风险意识等其他因素呈负相关。在此基础上,对影响节水型种植结构调整接受率的关键因素按重要性进行排序为:年龄>政府是否参与>农户节水意识>兼业程度>农户文化程度>耕地面积,其中年龄和政府是否参与2个变量的显著水平分别达到0.002和0.044。此外还构建了关键因素与种植业结构调整接受率的概率关系式。从拟合效果来看,模型拟合值与观测值的吻合度高达78%,说明模型拟合结果较好。基于实证结果,提出依靠示范户带动整体、加强宣传培训及科技投入力度、强化惠农经济补偿、重视政府导向地位等措施,可保证节水型农业种植结构调整的顺利实施。     

中国“农业北水南调虚拟工程”现状及思考

基于中国南北方粮食调动的变化分析,结合农业水足迹与虚拟水理论,提出中国在实施南水北调实体工程建设的同时,自1990年已经形成并运行着一个“农业北水南调虚拟工程”。计算结果表明,该工程在1990－2008年期间年均调运虚拟水量已超过200亿m3,远大于南水北调实体工程目前的调水规模;北水南调虚拟工程调水量总体上呈增加趋势,依靠现有南水北调实体工程难以支撑中国北方粮食生产,解决这一问题的唯一出路只能是依靠科学技术,大力发展现代节水农业,提高粮食生产的综合用水效率。考虑到中国南北方经济状况的现实差距,以及“农业北水南调虚拟工程”的长期运行,建议国家实施区域虚拟水贸易战略,同时,加强区域农业水足迹演变与控制研究,制定区域农业水足迹相关技术标准,为实施区域虚拟水贸易战略提供科学依据与政策支持。     

基于GIS的区域雨水资源化潜力评价模型研究

区域雨水资源化潜力的定量评价对于雨水资源开发利用的宏观决策、规划设计具有十分重要的意义。该文以黄土高原地区为例,系统分析了影响区域雨水资源化潜力的各个因子,确定定量评价区域雨水资源化潜力的各项指标,并运用GIS技术,集成多种来源、多种比例尺和多种类型的数据,建立区域雨水资源化潜力定量评价模型。评价模型对于黄土高原地区雨水资源可持续利用及生态与环境保护具有重要作用。     

黄土高原间作大豆对幼龄果园土壤水分及氮素累积的影响

为探明间作豆科作物对幼龄果园土壤水分、硝态氮含量以及树木生长的影响，并对黄土高原旱作果园土壤肥力提升与可持续发展提供指导，以黄土丘陵区苹果/黄豆复合系统为研究对象，通过测定种植黄豆整个生育期内试验小区水分、硝态氮含量以及果树叶片含氮量和生理指标的变化来评价不同间作密度黄豆对果树生长的影响。结果表明：(1)相较于清耕果园，中密度间作在黄豆花期前对果园土壤水分含量有一定的提升作用，而高密度间作加剧行间水分的消耗，显著降低土壤含水量。(2)不同土层硝态氮相对累积量随黄豆生育期后移呈现逐渐下移且分布逐渐均衡的趋势，土壤总硝态氮累积量处理间未表现出显著差异。(3)中、高密度间作均可有效提升果树叶片氮含量，促进果树生长，而中密度间作黄豆使土壤含水量最高提升17.6%,叶片氮含量最高增加8.04%。因此，中密度间作黄豆在黄土高原旱作苹果园更具有间作优势。     

基于改进Linknet网络的黄土高原苹果园精准提取

黄土高原近20年来苹果栽植面积迅猛增加，对区域生态水文和社会经济发展均产生了重要影响。但该区域果园地块小且场景复杂，仅有县/市尺度统计数据，尚无苹果园实际的空间分布信息。为此，本研究建立了无人机低空遥感影像专业数据集。融合迁移学习与深度学习方法，将残差神经网络ResNet34网络迁移到Linknet网络，得到R_34_Linknet网络。将R_34_Linknet网络与5种常用的深度学习语义分割模型SegNet、FCN_8s、DeeplabV3+、UNet和Linknet应用于黄土高原苹果园空间分布提取，表现最好的模型为R_34_Linknet，其在测试集上的调和平均值F₁为87.1%，像素准确度PA为92.3%，均交并比MIoU为81.2%，频权交并比FWIoU为85.7%，平均像素准确度MPA为89.6%。将空间金字塔池化结构（Atrous Spatial Pyramid Pooling，ASPP）与R_34_Linknet网络相结合，扩大网络的感受野，得到R_34_Linknet_ASPP网络；然后对ASPP结构进行改进，得到R_34_Linknet_ASPP+网络。对比三种网络性能，表现最优的为R_34_Linknet_ASPP+，在测试集上F₁为86.3%，PA为94.7%，MIoU为82.7%，FWIoU为89.0%，MPA为92.3%。使用R_34_Linknet_ASPP+在长武县王东沟和白水县通积村提取苹果园面积精度分别为94.22%和95.66%。本研究提出的R_34_Linknet_ASPP+方法提取到的苹果园更加准确，苹果园地块边缘处效果更好，可作为黄土高原苹果园空间分布制图等研究的技术支撑和理论依据。