县域农地适宜性评价空间决策支持系统设计与实现

基于农地适宜性评价的一般流程,设计和实现了一个农地适宜性评价空间决策支持系统.探讨了其组成结构及各部分具体内容.并综合运用Geodatabase教据模型、ArcObjeets组件技术、ADO接口技术等开发和实现了该系统.系统应用于封丘县农地适宜性评价,实践结果表明,系统能有效的管理空间与属性数据,并且起到了辅助决策的作用,还具有较好的通用性、可移植性和可扩充性.     

基于GLUE的土壤溶质运移参数反演及不确定性

溶质运移模型参数的识别结果常存在较高的不确定性,制约了模型的实际应用。以土壤中Cu2+运移过程为例,采用广义似然不确定性估计(Generalized likelihood uncertainty estimation,GLUE)并引入最大似然值(MaximumNash-Sutcliffe,MNS)等三种定量指标,探讨了数值反演估计弥散系数等参数的不确定性。结果表明,非线性最小二乘法(Nonlinear least squares,NLLS)得到的唯一"最优"参数组合对Cu2+出流曲线拟合效果很好(R20.937),但因"异参同效",无法刻画预测结果的不确定性。GLUE则可明确溶质运移参数及其响应界面的不确定性,MNS对应的参数组合对Cu2+出流曲线拟合R20.937,效果与NLLS的拟合结果高度一致。GLUE计算的95%置信区间覆盖了80%以上的观测点(NLLS为46.3%),其反演参数的取值范围也远大于NLLS的结果。在模型参数及响应界面不确定性分析两方面GLUE方法均优于NLLS方法。     

不同深度土壤水分对黄淮海封丘地区小麦的贡献

作物水源是土壤—植物—大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum,SPAC)中水分循环及节水农业的重要研究方面。传统方法很难确定不同水源对作物的贡献。本研究通过封丘地区冬小麦田间试验和稳定性氢氧同位素技术,建立了线性混合模型和δD-δ18O曲线的耦合模型,并采用该耦合模型计算了各水源对各生育期冬小麦的贡献。结果表明:各水源对冬小麦的贡献随着生育期的变化而变化。分蘖、返青和拔节期冬小麦的主要水源为表层土壤水,且对各层土壤水分的利用随着深度的增加而减少;在孕穗期,冬小麦对80 cm处土壤水利用最多;开花期80和180 cm处土壤水是冬小麦的重要水源;乳熟期40和80 cm土壤水分分别贡献了47.5%和39.5%。地下水在孕穗期和开花期对冬小麦的贡献较大,分别为9.0%和16.4%。     

流域水文循环过程与机制的模型研究及进展

以坡地为研究对象,回顾了流域水文循环的研究进展;揭示了水文循环的影响因素及水文循环的物理机制;总结了在水文循环领域模型开发的研究成果;介绍了分布式水文模型及其数学建模的研究进展,并给出了目前建立分布式水文模型时存在的主要问题.最后指出,随着气候变化和人类活动等影响的加剧,一方面要加强对水文过程的物理机制的研究,另一方面开发有物理基础的分布式水文模型,这是今后流域水文循环研究的重点.     

草炭保水机制的初步研究

灌溉是干旱区农业存在与发展的必要条件。如何提高灌溉水的利用率，及如何保持土壤中的水分以保障作物需求，是本区农业研究的重要问题。通过测定并分析不同草炭处理土壤的表层（30cm)含水量，物理性质及作物产量，本文探讨了草炭处理土诘的水分动态变化及草炭的保水机制，观测数据显示，与对照组相比，在观测期间，2%加拿大草炭处理土壤含水量提高3.96%;2%石河子草炭处理土壤含水量提高3.43%。进一步的研究表明，草炭对土壤水分的保持机制，不仅是因为其所具有的巨大持水能力，对土壤物理性质的改善，也是其保水机制之一，由于大空隙的增加，切断了毛管水的上升，从而降低了土壤表面的水分蒸发，在下层土壤中保持了更多的水分。     

不同施氮量和施氮方式下田间氨挥发损失及其影响因素

为明确干旱、半干旱区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用通气法研究黄淮海平原地区河南封丘国家农业生态实验站冬小麦季不同施氮量与不同施氮方式下基、追肥施用后的土壤氨挥发损失情况,同时测定了表层土壤(0~5 cm)的NH+4-N浓度、pH值和温度等氨挥发影响因素的动态变化。结果表明:肥料氮素的氨挥发损失主要发生在施肥后的1周内。不同施氮方式下土壤氨挥发速率、氨挥发累积量及其占施氮量的比率均随施氮量的增大而增大。氮肥在土壤中的深度对氨挥发有显著影响,基肥时期除150 kg/hm2施N量外,氨挥发累积量沟施法明显大于传统施氮法;追肥期不同施氮量均为传统施氮法大于沟施法。传统施氮法在整个冬小麦季节氨挥发损失累积量占施N量的4.78%~6.72%,沟施法为4.31%~11.24%。相关分析显示,施肥后表层土壤NH+4-N浓度与氨挥发速率呈正相关关系,而pH值则与其呈负相关关系。另外,气温、降雨气候条件对氨挥发速率也有一定程度的影响。     

冬小麦特征光谱对其全氮和硝态氮的响应

通过田间试验,测定了不同施氮水平下冬小麦冠层在6个典型生育期地上部分全氮和硝态氮含量以及冠层光谱,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期地上部分全氮和硝态氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,全氮、硝态氮含量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300 kg/hm2(一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等8种植被指数与全氮和硝态氮含量呈显著或极显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且与全氮的相关性明显大于与硝态氮的相关性。选择NDVI(560 nm,760 nm)和NDVI(660 nm,760 nm)可以准确拟合冬小麦地上部分全氮和硝态氮含量,对前者的拟合度0.80,对后者的拟合度0.53。     

沙漠腹地人工种植草坪耗水变化的初步研究

利用田间水量平衡方程,本文对塔克拉玛干沙漠腹地人工草坪水分蒸散进行了初步研究。蒸散总量数据显示,部分覆盖(60％)>全裸地>全覆盖(100％)。从日变化数据来看,植物蒸腾由于能消耗更深层次的水分,其强度的减弱要迟于土壤蒸发。由于特殊的自然条件与灌溉方式,本区草坪的蒸散具有自己的特点,部分覆盖草坪的蒸散量最大。水量平衡分析的数据则表明,渗漏水占灌溉水量中相当大的部分,这说明,提高土壤表层的持水能力,可以有效地提高水分利用效率。     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

应用Shuttleworth-Wallace模型对夏玉米农田蒸散的估计

根据夏玉米生长季内逐时波文比系统观测资料和主要生育期的作物资料,以波文比-能量平衡法(BREB法)得到的蒸散量为实测值,对比研究了Shuttleworth-Wallace模型(以下简称S-W模型)、Penman-Monteith模型(以下简称P-M模型)对蒸散估计的差异。S-W模型因考虑了土壤蒸发,估算的逐时逐日蒸散值均比P-M模型有更好的精度。在作物生长前期,LAI(<2.0)较低,应用S-W模型在稀疏冠层下估算的蒸散量高于P-M方程,更接近于实测值,与实测值的相关系数更高,RMSE值低。随着LAI的增大,冬小麦冠层密闭,S-W模型和P-M方程估算的蒸散与实测值均相接近,二模型均有良好表现。对S-W模型的各阻力参数进行敏感性分析,分析结果表明,应用S-W模型时,模型对阻力参数冠层气孔阻力最为敏感,土壤表面阻力次之,作物冠层高度与参考高度间空气动力学阻力敏感程度居中,对地表与冠层高度间空气动力学阻力、冠层内边界阻力不敏感。在应用已有经验关系式时,特别需要注意对冠层气孔阻力、土壤表面阻力这二阻力参数中经验系数的合理确定。