基于HYDRUS-3D的涌泉根灌土壤入渗数值模拟

针对涌泉根灌流量大且出流边界为柱状,与传统滴灌、渗灌等存在很大差异的问题,依据非饱和土壤水动力学理论,并结合涌泉根灌条件下土壤水分运动特征,建立了具有柱状出流边界的入渗模型,利用HYDRUS-3D对模型进行求解,所建模型通过土壤剖面含水率随时间变化的实测值与模拟值的对比进行验证.结果表明:模拟值与实测值的相对误差在10％以内,两者具有较好的一致性,数值模拟结果可为涌泉根灌系统的合理设计及运行提供理论依据.通过数值模拟方法研究了流量、套管开孔长度对土壤含水率的影响,发现流量越大,水分运移速率越大,随着时间推移流量所引起的差异减小;灌水量相同时,灌水结束后土壤湿润体范围随流量增大略有减小;开孔区长度增加对湿润体形状、大小没有显著影响,但对土壤湿润体内水分分布状况影响较大.     

拔节期高温干旱复合胁迫对夏玉米生长发育的影响

西北地区夏玉米拔节期为高温和干旱易发期,对玉米造成高温和干旱双重胁迫,因此研究夏玉米生长对拔节期高温和干旱双重胁迫的响应对玉米高产稳产具有重要意义。采用盆栽试验结合人工模拟高温胁迫的方法,设置2个温度梯度（常温,T₀;高温,T₁）,各温度设置3个水分梯度（适宜水分,W₀;轻度干旱,W₁;重度干旱,W₂）,共计6个处理。对玉米光合参数、叶绿素含量、株高以及干物质量进行测定与分析。结果表明：拔节期胁迫结束后,与T₀W₀处理相比,T₁W₀、T₁W₁、T₁W₂处理净光合速率分别降低39.78%、40.13%、57.13%,SPAD值分别降低34.99%、37.47%、43.19%;灌浆期中,与T₀W₀处理相比,上述三种处理株高分别降低20.40%、21.51%、35.22%,高温干旱复合胁迫对玉米生育后期造成了严重甚至不可恢复的影响;成熟期结束后,与T₀W₀处理相比,T₁W₂处理地上部分干物质量降低59.60%,百粒重降低10.09%。拔节期高温干旱复合胁迫导致光合速率下降、株高降低、干物质积累量减少、产量下降,然而高温适宜水分处理T₁W₀与高温干旱复合胁迫处理T₁W₂相比,净光合速率和SPAD值显著上升,保持适宜水分（70%~80%FC）可有效防止高温与干旱叠加,有助于缓解高温胁迫对玉米的伤害。     

水肥一体微喷带沿程压力及肥液浓度分布规律试验研究

为分析水肥一体化微喷带运行过程中沿程肥液浓度分布规律及影响因素,研究了肥料种类、施肥罐压差对微喷带沿程压力和肥液浓度分布的影响。结果表明,在微喷带铺设长度为40 m时,沿程压力逐渐降低,但降幅逐渐减缓;管首压力越大管道首尾压差越大,微喷带施肥均匀性越低。综合微喷带有效喷洒范围,大田微喷带存在适宜首部工作压力(本研究中的微喷带为50～60 kPa)。N肥(易溶肥料)沿程浓度受施肥罐作用压差影响明显,P肥(难溶肥料)沿程浓度变化趋势平缓,浓度随时间变化急剧。在实际生产实践中,应根据不同的肥料确定合适的工作压力及施肥罐作用压差,选择合适的喷洒时间以保证微喷带施肥均匀性及施肥量。     

西北地区冬小麦腾发量估算模型适用性评价

为实现对西北地区冬小麦腾发量(ET)的准确估算,在对不同生育期ET的影响因子进行分析后分别采用双作物系数模型、单作物系数模型和Priestley-Taylor(PT)模型模拟ET,并以大型蒸渗仪实测ET为标准值对比其精度.结果表明:气象因子是播种-返青(Ⅰ期)和抽穗-乳熟(Ⅲ期)ET的主导因子,作物因子是乳熟-收获(Ⅳ期)ET的主导因子,2种因子对返青-抽穗(Ⅱ期)和全生育期ET的驱动作用相近;Ⅰ期双作物系数模型、单作物系数模型和PT模型的R²分别为0.511 8,0.239 3,0.374 2,RMSE变化范围为0.284 6~0.366 3 mm/d,总体评价指标GPI排名分别为1,3,2;Ⅱ期3个模型的R²均在0.700 0 以上,RMSE为0.540 9~0.844 0 mm/d,双作物系数模型模拟效果最好;Ⅲ期各模型的R²均高于0.600 0,RMSE为0.828 8~1.258 7 mm/d,双作物系数模型GPI排名第1;Ⅳ期3个模型的R²分别为0.799 1,0.671 6,0.270 8,RMSE为0.968 1~1.946 2 mm/d,作物系数模型模拟精度明显高于PT模型;全生育期各模型RMSE为0.551 5~0.893 6 mm/d,双作物系数模型的R²达到0.902 2.     

灌区运行水平综合评价研究进展

灌区运行水平综合评价是实现灌区科学与可持续发展管理的基础,也是灌区续建配套及节水改造投资的重要决策依据。介绍了灌区运行水平综合评价指标体系的构建,研究了指标权重不同的确定方法;对灌区运行水平综合评价的现有20多种评价方法进行了比较,明确了其优缺点及评价结果的精度;提出未来灌区运行水平综合评价指标体系应更多考虑反映生态化、信息化、智能化和可持续发展的技术指标,构建基于人水和谐的现代化美丽灌区评价指标体系和智能化灌区运行水平综合评价基础信息采集系统;要基于新的数学方法和模型建立灌区运行水平综合评价新方法,结合3S等现代信息技术开发现代化灌区运行水平综合评价平台,提高评价模型的可操作性与评价结果的精确性,进而更科学的指导灌区现代化建设。     

压力对微喷带水量分布均匀性影响试验研究

试验探究不同压力下微喷带水量分布均匀系数的变化规律,通过公式计算了垂直于微喷带、沿微喷带方向和总面积的水量分布均匀系数,分析不同水头工作压力对不同类型微喷带在水量分布均匀性上的影响。试验对常见的机械打孔的Ф28,Ф32和Ф40微喷带,通过改变微喷带的工作压力值,设置6种不同的微喷带首部工作压力,探究不同结构类型的微喷带在不同的首部工作压力下的水量分布均匀系数。微喷带的水量分布均匀系数与首部工作水头及管径均匀性密切相关,在一定的工作压力范围内,微喷带的灌溉效果能达到最好;随着工作压力的变化,Ф28与Ф40微喷带的水量分布均匀系数变化较平缓,而Ф32微喷带的水量分布均匀系数变化波动大,3种结构类型微喷带的水量分布均匀系数均在工作压力值为32～36 kPa的范围内出现最大值。为保证较好的灌溉均匀度,一定作用压力条件下微喷带存在极限铺设长度;实际使用中,应根据微喷带的具体结构形式设定铺设长度与首部工作压力。     

水培生菜氮磷钾产量模型的构建与分析

为定量揭示水培生菜产量对营养液主要营养元素氮磷钾浓度的关系,以香港"玻璃脆"散叶生菜为试材,设置不同氮磷钾营养液配方,采用三因素(N、P、K)五水平二次通用旋转组合设计试验,分析了水培生菜在前、后期氮磷钾对产量的影响,建立了生菜产量对三因素的回归数学模型。结果表明:前期三因素对产量的影响顺序是NKP,后期为NPK;各因素间存在着交互作用,营养液中氮离子浓度和钾离子浓度均呈正相关,磷离子与钾离子浓度均呈负相关;在生长前期,当氮磷钾浓度分别为8.46、0.62、2.57mmol·L~(-1)时,产量最高为12.26g·株~(-1);在生长后期,当氮磷钾浓度分别为4.65、0.69、2.43mmol·L~(-1)时,产量最大为88.27g·株~(-1)。     

基于流固耦合方法的压力补偿滴头水力特性研究

采用流固耦合方法对压力补偿滴头水力特性进行了数值模拟,得到了该滴头的压力流量关系、内流场分布及膜片变形量。通过与试验实测结果的对比分析表明,数值模拟与实测的滴头压力流量关系较接近,为研究压力补偿滴头内流场分布与水力特性之间的关系提供了一种新途径。     

基于主成分分析的水培芹菜最佳钾浓度筛选

钾(K)元素是营养液中的大量元素之一,K浓度会影响水培芹菜的品质、产量、各元素的吸收利用。该试验以"四季香毛"芹菜为试材,基于植物工厂水培芹菜试验,利用主成分分析的多元统计方法分析了K浓度为2、3、4、5、6mmol·L~(-1)的营养液配方对芹菜产量、品质、主要营养元素利用效率及水分利用效率的影响。结果表明:5mmol·L~(-1)处理产量显著高于其它处理;6mmol·L~(-1)处理硝酸盐含量最低、维生素C含量最高;营养液水分利用效率最高的处理是3mmol·L~(-1),所有元素的利用效率均在K浓度较低时比较高;对产量、品质、主要营养元素利用效率和水分利用效率进行主成分分析,提取2个主成分,贡献率达到89.36%,具有一致的代表性,计算综合得分,6mmol·L~(-1)处理最高,为2.008。因此适合芹菜水培的山崎配方营养液最佳K浓度应提高到6mmol·L~(-1),有利于提高产量和元素利用效率并改善芹菜品质。     

沼液水培蔬菜的研究进展

沼液是由人畜粪便、作物秸秆、落叶、城市污水等厌氧发酵的产物,含有多种蔬菜生长所需的营养元素。现综述了沼液浓度与成分、沼液对蔬菜产量与品质影响的研究进展,分析了目前沼液用于水培蔬菜所存在的主要问题,对未来应用推广需要研究的科学问题进行了展望。