CLM5.0对青藏高原冻融过程土壤温湿度的模拟及评估

利用1979-2018年中国区域地面气象要素驱动数据集(0.1°×0.1°)作为大气强迫资料,驱动CLM5.0(Community Land Model version 5.0)模拟了青藏高原地区1979-2018年的土壤温湿度变化。将土壤冻融过程划分为冻结期和非冻结期,通过两个阶段的CLM5.0模拟与站点观测资料、同化资料(GLDAS-Noah)、卫星遥感资料(MODIS土壤温度资料和ESA CCI-COMBINED土壤湿度资料)的对比验证,探讨CLM5.0模拟土壤温湿度在青藏高原的适用性。结果表明:(1)CLM5.0可较准确地描述站点土壤温湿度的动态变化,CLM5.0模拟的土壤温湿度与观测资料具有一致的变化特征且数值上较为接近。CLM5.0模拟的准确性高于GLDAS-Noah。CLM5.0对站点土壤温度的描述更为准确。(2)CLM5.0能够较准确地描述高原冻融过程中的土壤温湿度特征,CLM5.0模拟土壤温湿度与MODIS和ESA CCICOMBINED遥感资料在高原总体呈显著正相关,相关系数大多在0.9以上。CLM5.0对土壤温度的模拟能力相对较好,对非冻结期土壤湿度的模拟能力优于冻结期。CLM5.0整体高估了土壤温度,平均偏差大多在0~4℃之间。土壤湿度的平均偏差大多在-0.1~0.1 m^(3)·m^(-3)之间,非冻结期的平均偏差相对较小。(3)CLM5.0模拟、GLDAS-Noah、MODIS和ESA CCI-COMBINED遥感资料的土壤温湿度均具有相似的空间分布,其中土壤温度空间分布特征相似度更高。CLM5.0具有较高的空间分辨率和更为精细的土壤分层,对土壤温湿度细节的刻画更为完善。(4)CLM5.0模拟资料在高原整体呈增温变干趋势,MODIS和ESA CCI-COMBINED遥感资料整体呈增温增湿趋势。CLM5.0模拟的土壤温度变化趋势相对准确,土壤湿度的变化趋势则存在较大偏差。

用于土壤温湿度检测的声表面波标签设计

针对土壤温湿度的并行检测提出了基于声表面波标签的解决方案。采用耦合模理论对阻抗负载型声表面波标签进行建模与仿真,得到负载反射栅回波幅值和相位随电容值变化规律。在此基础上,根据声表面波标签对土壤温湿度不同的敏感机理,设计了一种双通道双边带标签结构,采用时分多址的方法解决了对不同深度层级土壤同时检测时存在的回波信号混叠问题。通过回波信号的相位和幅值比实现了土壤温湿度检测,结合矢量网络分析仪和阅读器对标签进行测试,测试结果表明了标签的有效性。

生物降解地膜覆盖对鲜食玉米产量及土壤温湿度的影响研究

[目的]减少普通地膜对耕地的污染,实现农业可持续发展、粮食生产稳定和环境友好的目标。[方法]通过生物降解地膜与普通地膜对比试验,考察PBAT生物降解膜在耕地土壤中的降解速率及其对鲜食玉米生长、产量的影响。[结果]生物降解地膜降解性能较好,前期对杂草的抑制效果明显,加快了玉米生育进程。在温度升高后降解地膜开始破裂,保温、保墒效果略差于普通地膜,但增产效果显著好于普通地膜。[结论]生物降解地膜可以代替普通地膜用于玉米作物,减轻污染,提高产量,增加经济效益。

可降解膜对土壤温湿度及烤烟生长的影响

为明确可降解膜的增温保墒和提质增产效果,本试验以云烟87为材料,设置了可降解地膜(T_(1))、普通地膜(CK)2个处理,研究其对烤烟田土壤温、湿度,以及烟株农艺性状和经济性状的影响。结果表明,可降解地膜在收获后期已完全降解;使用可降解地膜覆盖的土壤温度在团棵期和旺长期均高于普通地膜覆盖,现蕾期则相反;使用可降解地膜的土壤含水量在不同时期均高于普通地膜;使用可降解地膜覆盖栽培可促进烟株生长,同时提高了烟叶产量和上等烟率,进而提高了产值。推广使用可降解地膜对于提高烤烟产质量,缓解土壤污染压力具有重要意义。

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发

根据农田环境的应用需求,设计了农田土壤温湿度监测系统,该系统由农田无线监测网络和远程数据中心两部分组成。采用以JN5121无线微处理器为核心的传感器节点开发策略,构建基于ZigBee协议的无线监测网络;采用ARM9微处理器S3C2410,基于嵌入式Linux开发的网关节点实现数据汇聚和GPRS通信方式的远程数据转发。远程数据中心的管理软件FieldNet采用了数据库管理模式,并通过应用ESRI嵌入式GIS组件库ArcEngine进行监测数据的实时变化和空间变异分析。系统的设计开发为精细农业时空差异性与决策灌溉研究提供了有效工具。

北京城市绿化树种叶片碳同位素组成的季节变化及与土壤温湿度和气象因子的关系

城市绿化树种是城市生态系统的重要组成部分,为了探讨城市绿化树种水分利用效率的季节变化及其影响因素,本文对北京24个城市绿化树种(包括6个常绿针叶和18个落叶阔叶树种)叶片碳同位素组成(δ13C)的季节变化以及与土壤温湿度和气象因子的相关性进行了研究。结果表明:常绿树种叶片δ13C季节间差异不显著,春、夏和秋季的平均值都接近-25.9‰,在-27.0‰～-24.5‰间变化;落叶树种叶片δ13C季节间差异极显著(p=1.97×10-7<p=0.01),除国槐外夏季各树种叶片δ13C最低,平均为-27.095‰,而春季最高,为-25.638‰,秋季居中,为-26.291‰,且种间差异极显著(p=5.05×10-6<p=0.01),最大为-23.396‰(白腊春季),最小为-28.360‰(臭椿夏季),变幅达5‰;落叶树种叶片δ13C与土壤温湿度和气象因子的相关性明显高于常绿树种,达到显著水平,表明落叶树种的叶片δ13C更易受环境的影响,而常绿树种叶片δ13C主要受自身的生物学特性决定。叶片δ13C值春季>秋季>夏季,表明绿化树种水分利用效率(WUE)也为春季>秋季>夏季。研究发现:叶片δ13C与比叶面积(SLA)呈显著的负相关(落叶p=6.195×10-8<p=0.01;常绿p=0.002<p=0.01),因此,SLA可以在生产作为叶片δ13C简易代替指标来估计WUE。

不同类型地膜对土壤温湿度、杂草抑制及芋头生长发育的影响

以香沙芋为试验材料,设置PPC生物降解膜(A1)、PCO2生物降解膜(A2)、普通黑膜(A3)、普通白膜(A4)和露地(CK) 5个处理,研究2种生物降解膜降解过程及其对土壤温度、湿度、杂草抑制和植株生长的影响。结果表明:A1、A2平均降解周期分别为155、184 d。A1和A2较CK均明显提高土壤温度,土壤日均温度较CK分别提高1.85和3.52℃,但增温效应低于普通薄膜A3和A4。各处理对土壤湿度的影响由大到小依次为A3、A4、A2、A1、CK。A2对田间杂草的控制效果最好(A3除外),其杂草抑制率在7月31日、8月29日分别为85.29%和64.29%。A1、A2对芋头株高、茎粗、叶长和叶宽的促进作用低于A3、A4,但较CK显著提高芋头株高。与CK相比, 2种可降解生物膜均显著提高单株鲜芋产量15%以上,但增产效果均显著低于普通薄膜A3、A4。综合2种生物降解膜降解速率、土壤增温保墒、产量表现等,建议A2用于该地区芋头地膜覆盖栽培。

间作马铃薯覆盖不同地膜对土壤温湿度和产量的影响

以马铃薯与玉米间作体系中的马铃薯为研究对象,通过田间试验研究了间作马铃薯覆盖不同地膜对土壤温湿度及其产量的影响。结果表明:覆膜可明显提高土壤含水量和马铃薯生长前期的土壤温度,显著提高马铃薯的产量(P<0.01)。在与玉米间作条件下,白色地膜覆盖马铃薯对水分的保持效果最好,马铃薯增产效果最佳,其次是黑色地膜覆盖。在马铃薯出苗期至块茎形成期间覆膜处理的土壤温度均高于对照,在马铃薯块茎膨大期以后,白色地膜覆盖处理的土壤温度显著低于其他处理(P<0.05)。在马铃薯与玉米间作体系中马铃薯用白色地膜覆盖,其增产效果优于黑色地膜和降解地膜。

基于土壤温湿度观测资料估算藏北高原地区土壤热通量

基于"全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究"(CAMP/Tibet)土壤温湿度观测资料(2004年6月8日至7月30日),利用TDEC(土壤温度预报校正)法估算并分析了藏北高原地区土壤热通量的变化特征。通过与热通量板测量结果比较发现,它们在热流方向和相位上基本一致,且在量值上具有很好的线性关系(R^2>0.74),但热通量板测量值普遍偏小。通过对比不同天气条件下TDEC法的估算结果表明,云的存在以及降水发生都可导致土壤热通量的波动,且表层土壤热通量波动更加强烈。对于TDEC法估算的表层土壤热通量,发现它与净辐射通量线性关系密切(R2>0.78),而在土壤热传导率较大的地区,其日变化相位明显先于其他地区。对于土质均匀的砂质土壤,其土壤热通量日变化振幅最大,土壤的垂直热量交换最剧烈。

基于ZigBee和LabVIEW的土壤温湿度监测系统设计

针对目前土壤温湿度监测系统中存在的有线网络及人工抽样监测方式存在的成本高、灵活性差的问题,设计了一种基于无线传感器网络Zigbee和Lab VIEW的土壤温湿度监测系统。系统的传感器终端节点、路由节点、协调器节点都以CC2530为核心,终端节点采集温湿度后,将数据无线发送到路由节点,然后再转发到协调器节点,协调器节点将数据处理后传递到上位机进行监测。上位机界面采用Lab VIEW软件开发,可实现实时数据显示、历史数据回读和报警设置及实现等功能。实验结果表明,该系统采集数据较准确、成本低,解决了现有土壤温湿度监测系统存在的问题。

基于STC89C52单片机土壤温湿度检测器的设计

针对大棚农业、植被种植、特别是育种等农业种植方面对土壤温度和湿度环境的特殊要求,以STC89C52单片机为核心芯片,并搭配相关的外围功能模块,设计了一款基于STC89C52单片机土壤温湿度检测器;该土壤温湿度检测器利用温度和湿度传感器SHT11采集土壤的温度和湿度信息,并将采集到的信息并传送到STC89C52单片机,单片机将接收到的信号进行分析和处理,并将采集到的温湿度信息发送到LCD1602进行显示;同时,通过将采集到的温湿度信息与设置温度和湿度的门限值进行比较,进而控制声光报警模块,实现超限报警功能;实验表明,该检测器的温度范围为-40^+123.8℃、精度误差为±0.4℃,湿度范围为0~100%RH、误差为±3.0%RH;实验结果表明土壤温湿度检测器的测量精度高、可靠性较高,而且具有价格便宜、操作方便、方便携带及体积小的优点。

基于WSN的多层土壤温湿度监测节点及供能优化设计

土壤温湿度作为农业生产的重要影响因素,对作物的生长状况起到关键性作用,实现实时、长期、连续地监测多层土壤的温湿度对于指导农事种植与操作具有重要意义。为此,针对多层土壤温湿度监测,设计了4层土壤温湿度监测节点,并提出太阳能分段利用方法设计了太阳能分段利用供电模块,使其能长期、稳定的运行。同时,利用Zig Bee网络进行数据传输,实现了低功耗、高精度、高稳定度的数据采集及传输。

生物降解地膜对热区土壤温湿度和西瓜生长的影响

[目的]研究生物降解地膜对热区土壤温湿度和西瓜生长的影响。[方法]通过比较5种不同生物降解地膜在热带地区对土壤温湿度和西瓜生长的影响,综合评价降解地膜在热带地区性能表现及适用性。[结果]5种生物降解地膜对土壤的温湿度差异显著,NDSJ3、ND-SJ4保温保墒效果最好。西瓜生长方面,除叶绿素外,其他几个生长指标均存在差异,具体表现为:株高TZ-1下降9.1%、HNWS下降8%;茎粗ND-SJ3>CK>DN-SJ4>HD-2>TZ-1>HN-WS;叶面积ND-SJ4下降5.5%、TZ-1下降10.2%、HD-2下降4.4%、HN-WS下降19.7%。产量和品质方面,几种地膜间的差异不大;降解效果以HD-2、TZ-1表现最好,ND-SJ3、ND-SJ4降解时间较长。[结论]HD-2、TZ-1、ND-SJ3、ND-SJ4生物降解地膜可以代替普通地膜起到保温保墒的作用,并且可以满足西瓜的生长,可以进行示范推广。

基于集合卡尔曼滤波的土壤温湿度同化试验

以通用陆面模式CLM 3.0(Community Land Model 3.0)为模型算子,基于集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman Filter,En KF)发展了一个土壤温湿度同化系统,主要用于改进模式对土壤温湿度和地表水热通量的模拟精度,并考察集合样本数、同化频率及不同观测量的组合对同化效果的影响。该系统同化了FLUXNET两个站点(阿柔和Bondville)不同土壤深度、不同时间频率的土壤温度和湿度数据。通过对阿柔站不同集合样本数的设计,综合考虑计算成本和计算精度,最终将集合样本数设置为40。通过分析三种同化方案对同化频率的敏感性得出,同化土壤温度最为敏感,同时同化土壤温湿度次之,同化土壤湿度最不敏感。对于阿柔站点,同化系统对不同土壤深度温度和湿度的模拟精度均能提高90%,潜热通量的均方根误差由94.0 W·m^(-2)降为46.3 W·m^(-2),感热通量均方根误差由55.9 W·m^(-2)降为24.6 W·m^(-2)。Bondville站点浅层土壤温度的改进在30%左右,深层土壤温度改进达到60%,对土壤湿度的改进均在70%以上,潜热通量和感热通量的均方根误差分别从57.4 W·m^(-2)和54.4 W·m^(-2)降为51.0 W·m^(-2)和42.5 W·m^(-2)。试验结果表明,同化站点土壤温湿度数据对土壤水热状况及通量的模拟改进非常有效,同时也验证了同化土壤水分遥感产品的可行性和必要性。

大田柑橘根区土壤温湿度数据采集系统设计与研究

基于PLC、HMI、传感器等设备开发了一套可以长期监测土壤湿温度的自动采集系统。整个系统分为:数据监测层、数据处理层、数据记录层等三个环节。柑橘根部土壤温湿度值经过检测、传递、处理等过程以报表的的形式保存到存储介质中。结合柑橘的实际生长情况,该系统获得的数据有利于探寻出一种适宜大田柑橘生长的土壤温湿度环境。

基于ZigBee技术的农田土壤温湿度监测系统设计

根据现代农田合理灌溉的需求,设计了一种基于ZigBee技术的农田土壤温湿度监测系统,该系统由传感器节点、协调器节点和PC机组成。采用低功耗的CC2530芯片为核心,设计开发了协调器节点、传感器节点的硬件电路和软件流程。传感器节点增加了功放CC2591,实现农田无线网络土壤信息的远距离传输。试验表明,系统能够实时显示土壤温度及传感器节点网络地址,并在无障碍情况下,网络通信距离可达1.8km。该系统具有距离远、成本低、功耗低等特点,满足设计要求。

基于RS-485和RS-232的室内实验土壤温湿度测试仪设计

基于RS-485和RS-232的室内实验土壤温湿度测试仪是为快速测量室内盆栽实验土壤温湿度而设计的仪器。该仪器主要包括系统硬件、主要传感器的设计及传感器接线板和监测系统的开发。通信接口选择了RS-485和RS-232;根据Topp原理自行设计了灵敏度较高的四针传感器;使用图形化界面友好的VB进行编写,实现土壤基本参数数据的采集。结果表明,测试仪测量结果准确度较高,运行可靠;系统具有良好的人机操作环境,界面友好,便于功能扩展,易于维护,适宜用于室内实验并能满足要求。

葡萄园自然生草对土壤温湿度及果实日灼的影响

葡萄园生草是葡萄绿色生产的一项重要技术,试验通过葡萄园生草对园内温湿度的影响和日灼病的效应调查,明确了葡萄园自然生草且在保持合适生长高度条件下,较未生草园地表温度降低4.3~9.5℃,地表含水量提高7.4%~9.8%,日灼果穗率减少47.1%。

覆盖地布栽培对板栗园土壤温湿度及树体生长量的影响

为了研究不同栽培措施对板栗园土壤温湿度和板栗生长的影响,进行了板栗园覆盖地布栽培和自然生草栽培对土壤温度、水分及树体生长量的影响试验。结果表明:栗树生育期内,覆盖地布栽培0~60cm土壤平均温度比自然生草栽培增加0.85℃,土壤平均含水量增加0.68%,尤其在干旱时期保墒效果更突出,另外覆盖地布还具有促进树体生长、有效控制杂草和改善土壤环境的作用。因此,覆盖地布栽培是一种理想的栽培模式,建议因地制宜推广。

土壤温湿度对玉米茎腐病菌生长和侵染的影响研究

土壤温湿度对玉米茎腐病菌生长和侵染的影响研究宋佐衡，咸洪泉，梁景颐，孟繁祥（沈阳农业大学植保系）万景芳，相玉秀，许宝民，张立志，张月清，宋井玉（大连金州亮甲店农科站）（西丰县农业技术推广中心）（大连金州杏树屯农科站）玉米茎腐病（俗称青枯病）是全世界各...