坡面生物调控措施对土壤水分入渗的影响

为了研究不同生物调控措施的植被覆盖度、降雨强度和坡度以及各因素间交互作用对土壤水分入渗的影响,本文通过室外人工模拟降雨试验,对不同生物调控措施坡面的土壤水分入渗规律进行了探索。结果表明：1）有生物调控措施坡面的土壤稳定入渗率较裸坡偏大,且差异极显著,但生物调控措施坡面之间的差异并不明显。2）降雨强度、坡度与土壤稳定入渗率间不是线性单值函数,均存在使土壤稳定入渗率最大的临界雨强与临界坡度。稳定入渗率随植被覆盖度增加的速率是非恒定的,存在着增速变化的临界植被覆盖度。临界植被覆盖度前,稳定入渗率的增加速率很快,之后,迅速降低并趋于稳定。3）坡面径流调控度随雨强增大而减小;相同雨强下不同措施坡面径流调控度排序为：黑麦草＞春小麦＞苜蓿＞裸坡。4）采用SPSS软件通过逐步回归分析法提取了影响土壤稳定入渗率最显著的单因子交互作用项,建立了包含降雨强度、坡度和植被覆盖度在内的多因素非线性入渗模型,通过实测数据对其进行验证发现该模型精度较高。     

黄土高原小流域雨水资源承载能力综合评价

研究提出黄土高原小流域雨水资源承载能力的概念,建立了小流域雨水资源承载能力综合评价模型和评价指标体系,并利用所建模型对黄土高原11个国家科技攻关试验区小流域雨水资源承载能力进行综合评价。     

近30 a黄土高原植被覆盖时空演变监测与分析

为监测黄土高原植被建设成效,采用GIMMS和SPOT VGT 2种数据集的归一化植被指数作为植被覆盖评价指标,分析了近30 a黄土高原植被覆盖时空演变趋势。结果表明,大规模植被建设开始前,黄土高原植被覆盖以小幅波动为主,个别地区有所好转,但大部分区域无显著变化。1999年以后研究区归一化植被指数年度平均值增加显著,并以夏、秋两季增长贡献最大。植被覆盖在空间上呈现出明显的区域性增加趋势,其中黄土高原丘陵沟壑区增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。研究区15°～25°和6°～15°坡地植被覆盖状况得到明显改善,对控制水土流失可产生积极影响。大规模植被建设促进了该区植被恢复,但截止2009年,黄土高原处于较低植被覆盖水平的区域面积依然占较大比重,生态环境建设仍须进一步加强。     

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。     

黄土高原典型区雨水资源化潜力模拟与评价

为充分利用雨水资源应对黄土高原水土流失和干旱缺水的问题,引入分布式水文模拟技术,构建具有物理成因机制的分布式雨水资源化潜力评估模型,解决雨水资源利用的核心问题--评价当地的雨水资源化潜力。通过研究黄土高原典型区域黄河河口镇至龙门段(河龙区间)的雨水资源情况,定量评估该区域雨水资源化潜力,结果表明:在气候变化和人类活动的双重背景下,20世纪80年代后,黄河流域河龙区间的地表径流量、土壤有效水增量和雨水资源化潜力呈现上升趋势;河龙区间大部分地区雨水资源呈增长趋势,雨水资源可基本满足现有条件下区域植被恢复的用水需求。气候变化对雨水资源化潜力起正影响作用,贡献率为63.4%,土地利用/覆盖变化则为负影响,贡献率为-36.6%。人类活动对区域雨水资源利用的影响不容忽视,应大力发展干旱半干旱区降雨-径流调控技术,提高雨水资源化利用率,以保障区域生态-经济协同可持续发展。     

复水前后冬小麦光合生理特征对保水剂用量的响应

为探明干旱胁迫复水前后作物水分消耗过程中冬小麦生理特征对保水剂用量的响应及作用机理,采用盆栽试验以不施保水剂为对照,测定了保水剂不同用量(无保水剂、27 mg/kg、54 mg/kg、81 mg/kg)条件下,复水前后的土壤含水率及光合参数的持续变化特征.结果表明:干旱胁迫时,保水剂降低了小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度,提高了水分利用效率.复水后,对照的光合速率、蒸腾速率及气孔导度仍较高,保水剂处理依次为:54 mg/kg、81 mg/kg、27 mg/kg.而当土壤含水率降至田间持水量的55％左右时,各处理光合参数依次为:27 mg/kg、CK、54 mg/kg、81 mg/kg;水分利用效率依次为:81 mg/kg、27 mg/kg、CK、54 mg/kg.随保水剂用量的增加,小麦生物量增加,但81 mg/kg处理显著高于对照.同时,保水剂会影响叶片光合参数之间的相关性,其中,小麦气孔导度与光合速率、蒸腾速率的相关性以54 mg/kg处理最紧密,依次为81 mg/kg处理、对照,27 mg/kg处理最差.而气孔导度与土壤含水率、水分利用效率及光合速率与土壤含水率、蒸腾速率、水分利用效率的相关性强弱从大到小的处理依次为:81 mg/kg、54 mg/kg、CK、27 mg/kg.说明小麦叶片光合参数对保水剂的响应以54 mg/kg与81 mg/kg处理最显著.     

垄沟灌溉种植对玉米光合特性及产量的影响

通过田间试验,以传统种植模式平作为对照,研究了垄沟灌溉种植系统对玉米相对叶绿素质量浓度(SPAD)、光合特性和产量的影响。结果表明,垄沟种植系统能增加玉米的相对叶绿素质量浓度、光合速率和水分利用效率;垄沟系统种植玉米和对照组的光合速率日变化均呈"单峰型"曲线;60cm垄宽的垄沟种植系统的玉米叶片水分利用效率和产量最高。     

垄沟种植模式对玉米生长及产量的影响

通过田间试验,设60、90 cm两种垄宽的垄沟种植模式,以传统种植模式为对照,研究了垄沟种植模式对玉米生长和产量的影响.结果表明:60 cm垄宽的种植模式增产效果最为显著,与90 cm垄沟种植模式和传统种植模式相比,60 cm垄沟种植模式玉米株高分别提高11.1％和19.6％;功能叶叶面积分别提高6.46％和10.78％;相对叶绿素含量分别增加6.7％和12.9％;干物质积累分别增加6.9％和10.7％;玉米产量分别提高8.1％和10.7％;土壤水分利用效率分别提高11.7％和5.8％,差异显著.与传统平作种植模式相比,垄沟种植模式能够促进玉米生长发育,提高产量和水分利用效率.在所有处理中,60 cm垄宽的垄沟种植模式的玉米产量和水分利用效率最高.     

耦合干空气机制的黄土水热运移过程模拟 ——以山地苹果园为例

黄土疏松多孔,气相占比较高,但是土壤干空气过程如何影响黄土水热运移尚不清楚.采用考虑土壤水-汽-热-气耦合的STEMMUS(Simultaneous Transfer of Energy,Mass and Momentum in Unsaturated Soil)模型,以黄土丘陵区苹果园为例,探讨土壤干空气对黄土土壤水...     

黑河流域农业用水健康性及其评价方法研究

定性评价了黑河流域农业用水健康性,并对其定量评价方法进行了初步探讨.在提出农业用水健康性科学内涵的基础上,分析探讨了农业用水健康性的评价标准、理论与技术基础.以协调性与效率性为标准,定性判断了黑河流域目前农业用水仍不健康.为进行定量评价,以资源利用效率、用水结构、用水效率和用水综合效益4个方面为准则,初步选择了20项指标作为农业用水健康评价的指标体系.