滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显著水平(P0.05),但土壤含水率空间分布结构相似性随灌水均匀度的增加而减小;对高灌水均匀系数处理,0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。     

节水农业综合效益评价研究进展

【目的】正确评价节水农业,有利于规模化节水农业发展,促进农业可持续发展。【方法】通过对国内外研究资料的分析,探讨节水农业综合效益评价研究的发展情况。【结果】提出了节水农业综合效益评价未来的发展趋势,阐述近年来广泛应用的综合效益评价方法。【结论】综合效益评价已经涉及人类生活领域的各个方面,其应用的范围也越来越广,所使用的方法也越来越多,因此对综合评价的方法和理论进行整理、总结,具有重要意义。     

内蒙古自治区参考作物腾发量的时空变化

为了深入认识内蒙古参考作物腾发量ET_0的变化特征,采用联合国粮农组织1998年推荐的Penman-Monteith公式计算内蒙古50个气象站点32 a(1981—2012年)的逐月参考作物腾发量ET_0,通过联合国防治荒漠化公约提出的全球干旱指数UNEP进行气候分区,利用空间插值和8 a滑动平均法对内蒙古各气候区ET_0时空变化特征进行分析.结果表明:特干旱气候区、干旱气候区、半干旱气候区、干旱半湿润气候区、湿润半湿润气候区的ET_0波动区间分别为1 401~1 573,1 145~1 269,900~1 013,710~857和571~735 mm,波动幅度均在200 mm以内,且其ET_0逐渐减小,即越湿润的气候区,年累计ET_0越小.根据ET_0最大、最小值出现的年份可知其表现出了很强的随机性.     

圆形喷灌机施肥灌溉均匀性及蒸发漂移损失

为了评估圆形喷灌机施肥灌溉均匀性和蒸发漂移损失量,通过测试圆形喷灌机入机压力为0.15 MPa时,与喷灌机连接的计量隔膜泵吸肥流量与工作比例间的关系.分析了计量隔膜泵吸肥性能,并通过田间试验测试圆形喷灌机水力性能,评估了不同肥料类型和肥液浓度的施肥灌溉均匀系数及蒸发漂移损失量.结果表明:计量隔膜泵吸肥流量实测值和理论值的标准均方根误差为8.9%,且流量控制精度在工作比例为60%~100%时(相对误差|RE|≤5.6%)远高于工作比例为20%~40%时(|RE|≥13.3%).圆形喷灌机行走速度百分数为100%时,径向肥液水深与施肥量的修正赫尔曼-海因均匀系数基本相等,其变化分别为80%~85%和78%~86%,均小于径向肥液浓度的均匀系数96%~99%.不同肥料类型和肥液浓度处理间灌水、肥液浓度均匀系数差异不具有统计学意义.当风速小于2 m/s时,利用圆形喷灌机进行施肥灌溉产生的蒸发漂移损失量占灌水量的比例为1.5%~10.1%.     

北方土石山区典型坡面优先流特征研究

以太行山区崇陵流域的典型坡面为研究对象,通过亮蓝(Blue-FCF)与KI染色示踪试验,利用图像处理软件技术,计算优先流形态特征参数,分析5个不同坡位的优先流形态特征变化规律。结果表明:(1)随着坡位升高,坡面土壤厚度、容重逐渐减小,而总孔隙度、渗透系数、饱和含水量逐渐增大,凋萎系数与田间持水量则呈现波动变化趋势;(2)随着坡位的升高,染色剂运移深度不断增加,基质流区域占比减小而优先流区域占比增大;各坡位染色面积比随深度缓慢下降,在40cm以下深度范围高坡位点的土壤水分与周围土体交互作用较低坡位点较弱;染色剂入渗体积随坡位升高而逐渐增大;(3)随着坡位的升高,优先流对实际水分运移的贡献增大,高坡位坡面水分以优先流为主要方式向下入渗;(4)土壤质地与容重是影响土石山区坡面不同坡位优先流差异的主要因素。     

基于有效最大含水量的土壤水分监测优化布设方法

考虑空间变异的土壤水分精准测定是作物适时适量灌溉的基础。以土壤有效最大含水量作为关键参数,结合经典统计学和地统计学方法,提出了土壤水分监测优化布设数量与位置的确定方法,克服了以实测土壤含水量作为参数导致通用性差的弊端,并以北京大兴试验区3.645 km2为例,布设了129个采样点,分析了土壤有效最大含水量空间变异规律,提出了优化的采样数目及具体布设位置。结果表明:(1)土壤有效最大含水量在0~40与0~80 cm深度均满足正态分布,其变异系数分别是14.96%和13.56%,表现为中等程度的变异;(2)运用经典统计学方法获得在置信区间90%、采样误差10%情况下,0~40和0~80 cm深度的合理采样数分别为6个和5个,并采用地统计学方法确定了具体布设位置。(3)以129个样点估算的区域含水量作为实测值,依据优化采样点估算的区域含水量误差均低于10%,因此基于有效最大含水量的土壤水分监测优化布设方法可以在保证区域测量精度情况下,大幅减少采样点数量。     

微润灌与滴灌对黄芪草地温度与产量的影响差异

通过大田试验,研究了微润灌与滴灌对黄芪草地冠层气温与地温以及对干草与药用根产量的影响差异,结果表明:(1)滴灌后黄芪冠层气温和地温均低于微润灌黄芪,并且这种情况通常持续3~5d。(2)生长季内,微润灌黄芪冠层≥10℃和土壤≥5℃活动积温较滴灌黄芪分别高90日度和147日度。(3)微润灌黄芪与滴灌黄芪相比,高度生长差异不显著,但微润灌黄芪生长期提前于而枯萎期延后于滴灌黄芪,即微润灌黄芪整个生长期较滴灌黄芪长。(4)微润灌黄芪干草产量高于滴灌黄芪50%以上,药用根产量高于滴灌黄芪60%。     

大型底栖动物快速生物评价指数在城市河流生态评估中的应用

为提供更加全面和有效的生态评估方法用以指导城市河流修复和保护,2017年3-4月选择深圳典型城市化区域河流,设置21个监测样点,开展大型底栖动物快速生物评价指数的适用性研究。分别选择生物多样性指数、群落结构指数、敏感性指数和耐污性指数,在评估不同指数适用性的基础上,筛选和构建用于城市河流健康评价的大型底栖动物快速生物评价综合指数。龙岗河大型底栖动物共采集到28科43种,寡毛类是龙岗河的主要优势类群。基于底栖动物群落结构特征对6个大型底栖动物快速生物评估指数进行了比较和分析,其中3种指数较适用于龙岗河城市河流健康评估。在考虑各参数离散度和相关性的前提下,可选择物种数、寡毛类相对丰度和科级耐污生物指数(Family Biotic Index, FBI)构建综合指数用于深圳市河流快速生物评价。健康评价的结果表明龙岗河2个样点为"理想状态",6个样点属于"亚健康"等级,其余13个样点处于"不健康"和"病态"。我国城市河流的有机污染总体较重,以大型底栖动物耐污类群或者敏感类群构建的快速生物评价指数能够较为灵敏地指示河流生态修复成效。     

生态补偿实现机理探讨

生态补偿是促进生态环境保护的一种经济激励手段。在对多元化的生态补偿概念进行阐述的基础上,结合生态补偿产生的经济学原理,给出影响生态补偿实现机理的相关性分析。结合因子间的相互联系,论述生态补偿实现形式多样化的原因。结合制度理论相关知识,对生态补偿实现机理进行深层次阐述。在对生态补偿政策方针指标适用维度进行分析的基础上,给出推荐的生态补偿政策方针。探讨性给出生态补偿实现框架,并针对实施层面可能出现的问题,给出进一步的完善策略。     

基于地面红外检测系统验证的灌区地表温度遥感反演

利用遥感数据的大尺度特性和地面实时监测数据进行区域灌溉管理,用精准化信息技术支撑农业信息化,是现代农业发展的方向和研究热点。该文根据田间在线实时监测数据和Land Sat8卫星遥感数据反演,探讨遥感反演地表温度与地面实测数据的吻合程度,为大范围、区域性干旱监测和灌溉管理提供技术支撑。结果表明,在下垫面植被均匀、土壤水分空间变异性较小的区域,利用Land Sat8遥感影像反演地表温度,可以很好地与地面作物冠层温度监测结果相吻合;监测点数据可以代表其附近5个像元的情况。利用覃志豪法和简单Sobrino法计算地表比辐射率来遥感反演地表温度,对不同的作物类型有不同的适宜性。2015年9 d遥感反演结果与地面监测数据对比可见,在解放闸灌域沙壕渠试验点的玉米地,简单的Sobrino法结果更好,R~2达到0.76,均方根误差、相对误差和符合度指数分别达到2.32℃、7.8%和0.92。葵花地覃志豪法结果为宜,R~2达到0.85,均方根误差、相对误差和符合度指数分别达到1.97℃、6.5%和0.94。春小麦地宜用Sobrino法。对于北京大兴的冬小麦-夏玉米轮作,这2种方法差别不大。地面监测点布设方案和合理数目、点面数据结合进行区域干旱判断和灌溉管理,以及地面监测系统的优化改进,是进一步研究的重点。