宁夏河东沙区柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略

【目的】探究柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略,分析这2个树种在混交林中的水分利用关系、土壤水利用率的影响因子以及种植方式对土壤水分环境的影响,为旱区防护林的林分结构优化调控提供理论指导。【方法】于2018年生长季(5—10月),在宁夏河东沙区选择柠条纯林、新疆杨纯林和柠条+新疆杨混交林,利用氢氧稳定同位素技术和IsoSource混合模型,分析柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分来源,采用相似性比例指数(PS指数)计算柠条和新疆杨在混交林中的水分利用关系;同时,监测土壤含水量、土壤养分和根系生物量,并利用结构方程模型(SEM)量化不同因子对林地植物土壤水利用率的影响;计算土壤储水量、土壤水分亏缺和土壤水消耗率,分析柠条、新疆杨纯林及混交林对土壤水分环境的影响。【结果】1)在纯林和混交林中,整个生长季的柠条的主要水分来源土层基本一致,而新疆杨则表现出不一致性。2)混交林中柠条和新疆杨在整个生长季的相似性比例指数(PS)为62.75%,表明两者之间存在较弱的水分竞争,在生长季不同时期,2个树种的主要水分来源土层不同,能通过水分利用的时间和空间分离来应对干旱。3)土壤含水量对3个林地的植物土壤水利用率的总效应最高,土壤含水量和土壤养分与柠条纯林的土壤水利用率呈极显著负相关(P<0.01),而与混交林中柠条的土壤水利用率呈极显著正相关(P<0.01),与新疆杨纯林和混交林的植物土壤水利用率呈显著正相关(P<0.05);根系生物量对3个林地的植物土壤水利用率呈显著正相关(P<0.05)。4)混交林土壤储水量高于柠条和新疆杨纯林,而土壤水分亏缺和土壤水消耗率低于柠条和新疆杨纯林。【结论】柠条在纯林和混交林中的水分利用策略基本一致,新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略存在差异;混交林中的柠条和新疆杨通过时间和空间上的水分利用的差异来应对干旱,且混交林相比纯林可更有效降低土壤干旱化风险;土壤含水量和土壤养分是影响3个林地植物土壤水利用率的主要因素。

碳中和背景下光伏阵列对沙漠地区微气候的影响

【目的】为更好地掌握沙漠地区光伏阵列对局地微气候的影响。【方法】选取宁夏中卫沙漠光伏产业园作为研究区域,采用自动气象站实地观测,对比分析光伏电站内与流动沙丘(对照点)气象要素和土壤温湿度的变化特征及差异。【结果】与流动沙丘(对照点)相比,光伏电站内2 m高度空气温度增加了0.13℃,空气湿度提高了0.85%,太阳辐射量降低了11.87 W/m^(2),平均风速减少了1.35 m/s;站内偏南北方向的风明显减少,主风向由原来的东北风转变为东风,风向更加单一;光伏电站内空气温度日较差显著高于站外,空气湿度日较差大于站外,夜间差异明显。电站内土壤温度分别为22.76℃(10 cm)、23.13℃(20 cm)、22.94℃(30 cm),较流动沙丘(对照点)分别降低1.5℃、1.11℃、0.74℃;电站内土壤含水量分别为7.35%(20 cm)、8.58%(30 cm),较流动沙丘(对照点)分别增加了1.2%、0.73%;与流动沙丘(对照点)相比,夜间(8时前和21时后)光伏电站内土壤温度(10 cm)上升,4时至9时光伏电站内土壤温度(20 cm)上升;不同时刻光伏电站内不同深度土壤含水量均高于流动沙丘(对照点)。【结论】光伏阵列对近地表气象要素和土壤温湿度影响明显,站内空气温湿度具有复杂的昼夜变化特征;光伏阵列的布设可改善沙漠地区的环境因子,增加空气湿度、土壤含水量,降低太阳辐射和风速,发挥着防风固沙的作用。本研究结果可为沙漠地带未来光伏电站的可持续发展提供理论支撑,对荒漠区风光电建设的生态保护与修复具有重要的指导意义。

氢氧稳定同位素示踪旱区植物水分来源与利用策略

植物吸收和利用水分的模式决定了生态系统对环境水分的响应,示踪不同条件下植物水分来源,可以为植物水分利用策略研究提供科学依据。在土壤-植被-大气连续体系统水分传输研究中,传统方法越来越不能满足学者对水分传输机理的了解,而稳定氢氧同位素示踪技术因其高灵敏度和示踪性等特点已成为研究水分运动机制的重要手段。国内外相关学者已从多时间尺度、不同层次方向来研究,但对不同区域植物水分来源的定量区分、不同植物的水分利用策略及叶片水同位素分馏机制尚未达成共识。在简述氢氧同位素示踪原理的基础上,系统阐述了定量区分植物水分来源的方法,讨论了不同生境、不同季节、不同生长期、降雨前后的植物水分利用策略和植物叶片水同位素动力分馏过程及其影响因素,旨在为区域生态用水研究提供新的研究手段和理论依据。

旱区滴灌条件下不同养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库及细菌群落的调控效应

为探明干旱区滴灌条件下不同氮磷养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库、细菌多样性及群落特征的影响,该研究设置施氮量(40,60和80 mg/L)、施磷量(10,20和30 mg/L)2因素3水平试验,采用高通量测序等方法研究土壤细菌群落特征与土壤环境因子之间的关系。结果表明,滴灌不同氮磷养分组合通过改善土壤养分状况,从而影响叶用枸杞产量。施氮60 mg/L、施磷30 mg/L处理下,N2P3处理下,叶用枸杞产量最高。施氮60 mg/L、施磷10 mg/L,N2P1处理下叶用枸杞根际土壤细菌群落多样性和丰富度表现最佳。不同氮磷配施处理下根际土壤细菌群落相对丰度存在差异,门水平优势类群主要为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽孢菌门(Gemmatimonadetes)和厚壁菌门(Firmicutes)等。冗余分析(RDA)和相关性Heatmap图表明,不同处理下土壤细菌群落多样性与有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和硝态氮(NO3-N)等环境因子显著相关。综上,滴灌条件下合理氮磷配施能有效改变土壤细菌群落结构,提升土壤肥力,为旱区叶用枸杞养分高效利用和资源可持续发展提供理论依据。

“黄大年精神”融入高校教学科研团队建设的路径探析——以宁夏大学环境科学专业团队建设为例

学习黄大年的爱国情怀、敬业精神和高尚情操,可以增强高校教师团队自身的政治责任,培养出符合社会主义事业建设需要的人才。本文以宁夏大学环境科学专业团队为例,从发挥模范带头作用、组建技术攻坚小组、组织志愿服务队、梳理先进理念、推进工作运行、锐意创新、服务大局、优化团队和党群、拓展服务、建设“学习型”和“服务系”团队等方面,论述高校教师如何践行黄大年高尚职业道德规范。

宁夏中部干旱带农田防护林对西瓜叶片光合特性及产量的影响

以宁夏中部干旱带的旱柳防护林网为研究对象,测定0.5H(H为树高)、1H、2H、3H、5H与林网中心西瓜的光合生理特性及产量,分析防护林网对西瓜生长的影响。结果表明:林网内西瓜叶片的光合生理特性与其和林网的距离存在显著相关性,与林网中心相比,林网东侧2H、西侧1H、南侧1H与北侧0.5H范围内不同位置的光合有效辐射(PAR)日平均值减少30%以上,林网东侧受到的影响最大;林网内不同位置的净光合速率(Pn)与光合有效辐射间存在显著正相关关系,随着与防护林距离的增加,Pn与PAR呈相似的变化趋势;西瓜产量与气温和光合有效辐射间存在显著正相关关系,林网东侧2H、西侧1H、南侧1H与北侧0.5H范围内西瓜出现减产趋势,减产量为17.46%~38.08%,其余地方处于平产或增产区。综上,防护林通过遮阴影响了西瓜的光合特性,防护林附近区域西瓜减产严重;可在防护林影响范围内种植喜阴作物,增加经济效益。

脱硫石膏与粉煤灰配施对碱化土壤改良及苜蓿生长的影响

【目的】筛选适宜新垦龟裂碱化土壤改良和苜蓿生长的脱硫石膏和粉煤灰配比。【方法】采用小区试验,试验设置CK(脱硫石膏0、粉煤灰0)、T1(脱硫石膏30 t/hm^(2)、粉煤灰15 t/hm^(2))、T2(脱硫石膏30 t/hm^(2)、粉煤灰30 t/hm^(2))、T3(脱硫石膏30 t/hm^(2)、粉煤灰45 t/hm^(2))、T4(脱硫石膏45 t/hm^(2)、粉煤灰15 t/hm^(2))、T5(脱硫石膏45 t/hm^(2)、粉煤灰30 t/hm^(2))、T6(脱硫石膏45 t/hm^(2)、粉煤灰45 t/hm^(2))共7个处理,研究脱硫石膏和粉煤灰配施对土壤pH值、碱化度和可溶性盐量及苜蓿生长影响。【结果】脱硫石膏和粉煤灰配施显著改善龟裂碱化土壤物理性质,与CK相比,T3处理土壤体积质量降低7.69%,土壤孔隙度和田间持水率分别提高9.69%和18.70%;脱硫石膏和粉煤灰配施对0~40 cm土层土壤化学性质改良效果较好,T4处理0~10、10~20 cm土层土壤pH值分别降低10.51%、11.66%,碱化度分别降低56.76%和50.27%;T4处理0~10、10~20、20~40 cm土层土壤可溶性盐量分别下降32.33%、52.55%、3.04%;T4、T1处理苜蓿增产效果较好,与CK相比,苜蓿鲜质量分别提高61.76%、43.21%,干物质量分别提高48.80%、30.72%;但脱硫石膏和粉煤灰配施量过大则会造成减产,T6处理苜蓿鲜质量和干物质量分别较CK降低19.69%、10.24%。【结论】脱硫石膏和粉煤灰配合施用能有效降低龟裂碱化土壤的体积质量、pH值、碱化度和可溶性盐量,提高土壤孔隙度、田间持水率,从而有利于苜蓿的生长和发育,其中45 t/hm^(2)脱硫石膏与15 t/hm^(2)粉煤灰为最优配比组合。

基于Landsat8时间序列的宁夏青铜峡市农田防护林提取

农田防护林在西北多风沙地区发挥了重要防护作用,为农作物提供了良好的生长环境。为了解农田防护林的空间分布特征,需要对防护林进行有效提取,采用中低分辨率遥感数据进行农田防护林提取成为重要途径。以宁夏青铜峡市农田防护林为研究对象,在2019年影像中选取7期可以代表4个季度地物特征的Landsat8 OLI影像数据,在影像预处理基础上,融入水体指数、植被特征和植被指数,提取植被的物候特征,掩膜去除研究区内其他地物,从而实现农田防护林的提取。同时利用野外调查结果和土地利用数据对提取结果进行精度评价。结果表明,该方法防护林提取的总体精度为85.16%,野外调查的50个采样点中有44个点被准确提取,精度达到88.00%。青铜峡市农田防护林多以林带的形式呈现,林带主要沿排水沟分布。

基于Gash修正模型与神经网络优化模型的刺槐冠层截留模拟

[目的]对比分析Gash修正模型和神经网络模型在模拟和预测人工林冠层截留的适用性,揭示干旱区刺槐冠层截留及其响应过程,为深入了解森林生态水文过程及其调控机制提供科学依据。[方法]于2019年5—10月,以宁夏河东地区刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象,定位观测了树干茎流和穿透雨并计算得到冠层截留,采用修正后的Gash模型与神经网络模型对刺槐林林冠截留量进行了模拟。[结果](1)研究区刺槐人工林的穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为154.19,5.61,16.5 mm,产生穿透雨和树干茎流的阈值分别为1.37,2.17 mm。(2)Gash修正模型和优化后的神经网络模型均能较好地模拟刺槐冠层截留量,Gash修正模型的绝对误差、均方误差、均方根误差、平均绝对百分比误差分别为0.20%,0.06%,0.24%,52.43%,模拟结果拟合精度达到83%;与Gash修正模型相比,采用麻雀搜索算法优化后的BP神经网络算法模型(SSA-BP),均方误差降低了61.48%,平均绝对误差降低了40.39%,均方根误差降低了37.93%,平均绝对百分比误差降低了50.52%,决定系数提高了1.2%。[结论]在林木冠层截留模拟研究方面,加入麻雀搜索算法后的BP神经网络模型具有较好的可靠性,可以有效降低模拟误差,提高模型的预测精度。

腾格里沙漠光伏阵列对气流场和风沙流的扰动作用

[目的]研究腾格里沙漠光伏(PV)阵列扰动下的近地层气流场与风沙流结构特征,评估光伏阵列的防风固沙效果,为沙漠地区风沙灾害治理和生态环境可持续发展提供理论支撑。[方法]采用梯度风速观测设备,实地观测光伏阵列(电板前沿、电板后沿和阵列间中线)和对照点的风速垂直分布、风速流场和风沙流结构,对比分析电站内外不同位置的气流场与输沙特征。[结果](1)电站内整体风速呈现降低特点,阵列间与电板后沿平均风速随高度上升而增加,电板前沿平均风速随着高度增加呈先降低后增加的趋势。(2)(1)草方格观测断面。电板前沿出风口处的风速明显增加,电板后沿进风口和阵列间中线100 cm以下的风速降低;(2)风蚀坑观测断面。光伏电板150 cm以下的风速降低,阵列间的风速脉动变化明显;(3)砾石观测断面。风速相对变化率与风速流场格局稳定,电板后沿150 cm以上部分风速增加。平均防风效果:砾石>草方格。(3)输沙量表现为:电板前沿>电板后沿>阵列间中线;流动沙丘参照点(上风向)与电板前沿λ(风沙流结构特征值)呈饱和状态,电板后沿和阵列间λ呈非饱和状态。[结论]与流动沙丘相比,光伏阵列扰动了风速流场格局,风速脉动和湍流度发生变化,输沙量明显下降,固沙效益明显。

pH对宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属吸附-解吸过程的影响

高pH值是宁夏引黄灌区盐碱化土壤的显著特征,研究盐碱化土壤的高pH值对不同重金属元素的富集和释放规律,可为宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属污染的控制及治理提供科学依据。通过调节pH值,采用土柱淋溶的方法,模拟盐碱化土壤的Cd和Pb的吸附-解吸过程,研究pH对盐碱化土壤重金属Cd、Pb吸附-解吸特征、形态和生物活性的影响。结果表明:在试验设定的pH范围内,盐碱化土壤对Cd的吸附量随着pH值的升高而呈升高趋势,在pH值为8时达到峰值,对Pb的吸附量随pH的升高呈波动状变化状态,在pH值为10时达到峰值;同时,Cd的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的升高而减小,Pb的解吸量随吸附量增加而呈选择性增加。随着pH的升高,Cd可交换态和碳酸盐结合态的含量变化趋势相反,生物活性基本不变,其Fe/Mn氧化物结合态、有机结合态和残渣态的含量不变;Pb可交换态和碳酸盐结合态的含量随着pH的升高而升高,生物活性增强,有机结合态的含量减少,Fe/Mn氧化物结合态和残渣态的含量不变。宁夏引黄灌区盐碱化土壤的高pH值可以降低土壤对重金属Cd、Pb的吸附,缓解重金属污染引起的生态、粮食及其食品安全压力。

渗灌管埋深与灌溉量对枣树产量和水分利用效率的影响

探寻适宜的地下渗灌埋深和蒸发皿蒸发量系数组合对旱区枣树根系生长、产量和水分利用效率的影响。采用作物-皿系数(Kcp)作为灌溉水量计算标准,设3种地下渗灌埋深D15(15cm)、D30(30cm)、D45(45 cm)和4种灌水量W0.6(Kcp=0.6)、W0.8(Kcp=0.8)、W1.0(Kcp=1.0)、W1.2(Kcp=1.2)水平的2因素的大田试验。结果表明:随着灌水量的增加,各处理在垂直方向0~100 cm和水平距离0~80 cm土层中含水率越高;随着地下渗灌埋深的增加,土壤含水率峰值均向下移动。灌水量和地下渗灌埋深对20~80 cm土层的根系分布影响较大,D30W0.6和D30W0.8处理较其他处理提高20~60 cm土层的根系干质量密度,D45W1.0和D45W1.2处理较其他处理提高60~80 cm土层根系干质量密度。D30W1.0处理有利于增加枣树枣吊长度、每吊开花数、每吊座果数、座果率以及提高产量;2017和2018年D30W0.8处理水分利用效率最高分别为4.68、5.32 kg/m^3,并且产量较D30W1.0处理降低了9.32%、5.94%,但水分利用效率分别提高了17.88%、16.41%,D30W0.8处理水分利用效率与其他处理均有显著差异(P<0.05)。通过多元回归和空间分析方法,对产量、水分利用效率与枣树灌水方式进行优化,选择适宜的灌水量和地下渗灌埋深区间分别为:370~410mm、28~33 cm。该研究结果可为宁夏干旱地区地下渗灌枣树的高产高效管理上提供依据和技术支持。

宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险

为了解宁东基地不同燃煤电厂周边土壤重金属污染特征,采集并测定了表层土壤样品的Cr、Cd、Pb、As和Hg等5种重金属含量,分析了土壤重金属元素的含量特征、不同风向上重金属含量的分布规律,采用单因子污染指数和综合污染指数对研究区域土壤重金属污染程度进行分析,并利用潜在生态风险指数法对其生态风险进行评价。结果表明:研究区域表层土壤中上述5种重金属元素质量分数的平均值分别为52.19~63.35、0.52~0.57、22.18~26.16、5.57~10.68和0.12~0.18 mg?kg^(-1),均没有超过《国家土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准(p H>7.5)和《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350—2007)A级标准限值,但Cd、Pb和Hg的平均值超过了宁夏土壤背景值,其中Pb含量略高于背景值,Cd和Hg含量明显超出背景值,分别是背景值的4.6~5.1和6.0~9.0倍;Cr、Cd、Pb和As含量在不同燃煤电厂不同风向上的变化无明显规律,而Hg含量呈现西北风向最小,东南风向最大的分布规律,明显受主导风向影响;经单因子污染指数和综合污染指数评价,不同燃煤电厂周边表层土壤重金属的单项和综合污染指数均小于0.7,污染水平属于"清洁"。潜在生态风险指数评价结果进一步表明,电厂周边表层土壤呈轻微生态风险。尽管不同燃煤电厂周边表层土壤受重金属污染影响较小,但Cd和Hg含量在当地积累明显,这2种重金属元素的防治应受到重点关注。

河东沙区侧柏树干液流与蒸腾驱动因子的时滞效应研究

树干液流传导反映树木蒸腾过程是估算林木耗水量的重要基础,忽视液流的时滞现象则会造成显著误差。以宁夏河东沙区防护林树种——侧柏(Platycladus orientalis)为研究对象,利用热扩散茎流计监测林木生长旺季的树干液流(J_s)日变化格局,采用时间错位对比法分析侧柏树干液流与蒸腾驱动因子之间的时滞效应,旨在为准确理解液流时滞和冠层蒸腾的关系,提高预测森林蒸腾耗水的准确度提供依据。结果表明:典型晴天下,侧柏树干液流与蒸腾驱动因子太阳辐射(E_s)、饱和水汽压亏缺(D)、大气温度(θ_a)均呈现"迟滞回环"的关系,液流密度J_s对D、θ_a的响应回环过程呈顺时针方向,而J_s与E_s间响应回环过程则为逆时针。采用高斯方程拟合E_s、D、θ_a、潜在蒸散(E_p)及J_s日变化过程,结果表明Js峰值时刻明显滞后于E_s和E_p,提前于θ_a和D;E_s与E_p日变化过程和峰值时刻同步,但明显早于θ_a和D。错位对比法分析得出,典型晴天下侧柏树干液流与主要驱动因子E_s、D、θ_a的实际时滞分别为0.75、-0.75和-0.25 h。侧柏树干液流与E_s之间的时滞ΔJ_s-E_s与日间耗水量(W_d)和日平均水汽压饱和亏缺(D)显著相关;与D之间的时滞ΔJ_s-D与W_d、日间太阳辐射总量(E_(sT))、D显著相关,且对侧柏树干液流时滞具有促进作用。

基于土壤水分下限的灵武长枣微孔渗灌灌溉制度研究

为探明土壤水分下限对灵武长枣微孔渗灌的影响及确定各生育时期的最佳灌水量,以6年生灵武长枣为研究对象,采用GC-003物联网控制和土壤水分传感器监测系统,对枣树4个生育时期分别设置不同的土壤水分下限,共6个处理,研究枣树光合特性、形态指标的变化,产量、水分利用效率与耗水规律、灌水量之间的关系。结果表明,开花座果期和果实膨大期,土壤水分下限的提高有利于枣树光合作用;萌芽展叶期降低土壤水分下限和开花座果期提高土壤水分下限有利于提高枣树形态指标;T6处理(土壤水分下限萌芽展叶期为65%θf(θf为田间持水率)、开花座果期为75%θf、果实膨大期为75%θf、果实成熟期为65%θf)在各生育时期土壤水分下限较高,与其他处理的光合特性和形态指标均有显著性差异(P<0.05)。随着土壤水分下限的增加,枣树耗水量、产量随之增加;T6处理耗水量、产量最高,T3处理(土壤水分下限萌芽展叶期为55%θf、开花座果期为75%θf、果实膨大期为65%θf、果实成熟期为65%θf)的水分利用效率最佳;T3与T6处理的产量无显著差异(P>0.05),T6处理产量仅比T3处理高5.68%(2018年)、0.90%(2019年),T3处理较T6处理灌水量分别降低了22.57%(2018年)、13.59%(2019年)。因此,枣树各生育时期最适宜的土壤水分下限分别为:萌芽展叶期55%θf、开花座果期75%θf、果实膨大期65%θf、果实成熟期65%θf,上限均为90%θf。本研究结果可为微孔渗灌种植宁夏灵武长枣和水分管理提供科学依据。

宁夏水贫困地域分异的WPI-Geodetector测度与分析

水贫困是长期以来备受西北地区关注的焦点问题。以宁夏为典型案例,通过建立水贫困评价指标体系,采用WPI模型计算2011—2015年区域水贫困水平,并运用地理探测器诊断出水贫困分异的主导因素,揭示水贫困动力机制,总结出水贫困地域类型。结果表明:(1)水贫困指数时空分异显著。宁夏WPI值由2011年的0.393上升到2015年的0.404,水贫困呈现缓慢改善态势,但地区差距在扩大。(2)水贫困主导因素时空变化明显。从目标层看,资源系统对宁夏水贫困影响最大,但其决定力在变小;环境系统的决定力在增大;使用系统的决定力最小。从指标层看,年降水量等10个指标q值始终在0.8以上,而年径流深等7个指标对宁夏水贫困决定力在下降。从分地区看,银川市水贫困指数分异决定力q值>0.5的有6个指标,需要提高用水效率、降低用水压力和合理配置生态用水;石嘴山市水贫困指数分异决定力q值>0.5的有11个指标,客观表明作为资源型地区发展转型过程中的矛盾所在;吴忠市水贫困指数分异决定力q值>0.5的有13个指标,今后着力要加强用水效率、用水管理和水资源高效利用水平等的统筹协调;固原市水贫困指数分异决定力q值>0.5的有4个指标,重点要提高设施水平和污染治理能力;中卫市水贫困指数分异决定力q值>0.5的有15个指标,要突出提高用水效率和设施水平。(3)水贫困地域类型划分。在水资源共同约束背景下将研究区划分为途径(设施水平)约束型区域、能力—使用(用水管理—用水效率)约束型区域、环境(用水压力—生态环境)约束型区域等3种水贫困地域类型。

时变论域下设施智能滴灌系统的模糊PID控制

针对设施农业中灌溉系统控制算法不稳定、自适应能力差等问题,通过引入伸缩因子提升自适应模糊控制器的性能,来获得控制精度高、振荡弱的最佳控制方法。结果表明,基于时变论域自适应模糊PID控制系统具有超调量小、调整时间短、稳定性高等优点,相对于传统模糊PID,控制效果明显提升,同时,田间测试的结果表明系统可根据土壤湿度数据进行自动控制,使土壤湿度始终保持在给定值附近,实现灌溉的精准管理和精确控制,为发展设施农业精准灌溉提供一种新的解决方案。

灌溉方式对宁夏枸杞园土壤碳库特征及枸杞生长的影响

通过3年田间定位的枸杞灌溉试验,分析了滴灌和漫灌2种灌溉方式对旱区枸杞园土壤活性有机碳库及枸杞生长的影响。结果表明,滴灌对土壤总有机碳含量影响整体呈现出提升的作用,碳库管理指数高于漫灌处理,尤其是0~10和10~20cm表层土壤中易氧化态有机碳含量显著增加,分别提高12.99%和18.67%,且在120~140cm土层易氧化态有机碳有明显累积,提高幅度达到38.17%。采用滴灌和漫灌两种灌溉模式,枸杞总产量无明显差异,但滴灌模式下水生产率较漫灌提高112.12%,且果实等级率也有所提高。因此,针对研究区域枸杞生产管理现状,通过滴灌模式,有利于土壤有机碳质量提升,培肥枸杞果园土壤,能够满足生长需求,对实现长期可持续生产提供科学依据。

基于改进Smith预估补偿的智能滴灌系统模糊PID控制

由于温室滴灌系统模型参数易受环境变化的影响,导致传统模糊PID的控制精度不高,因此提出一种改进Smith预估补偿的滴灌系统模糊PID控制方法。MATLAB/simulink仿真实验结果表明,改进Smith预估补偿的模糊PID控制相比传统模糊PID具有更好的控制品质和更短的响应时间,且过渡过程更短、超调量更小、稳定性更高,控制效果明显提升;同时,蔬菜温室的田间测试结果表明,滴灌系统的最大超调量为5.95,且系统稳定后,土壤湿度始终保持在60.22左右,运行稳定且符合温室的灌溉要求,实现了灌溉的精准管理和精确控制,为发展设施农业精准灌溉提供一种新的解决方案。

宁夏扬黄灌区马铃薯水分生产函数试验研究

为确定宁夏扬黄灌区马铃薯水分生产函数,以"克新一号"马铃薯为供试品种,采用膜下滴灌的方式,以不同生育期土壤水分水平为试验因素,对马铃薯不同生育期进行调亏灌溉,测定土壤含水率、耗水量、产量,研究不同生育期不同水分亏缺处理对作物耗水量和产量的影响,并对5种常用的作物水分生产函数建模分析。结果表明:马铃薯块茎形成期轻度水分亏缺处理及淀粉积累期轻度、中度水分亏缺处理对产量影响不显著,块茎形成期和块茎膨大期中度水分亏缺处理及块茎膨大期轻度水分亏缺处理对其产量影响显著;建立Jensen模型、Minhas模型、Stewart模型、Blank模型和Singh模型,根据获得的数据和模型分别求取水分敏感指数。通过分析,水分亏缺会造成马铃薯不同程度的减产,Jensen模型更适用于宁夏扬黄灌区马铃薯的需水情况。