灌区智慧化发展现状与问题分析

灌区智慧化发展是社会主义现代化建设新阶段的必然要求,是助力农业现代化全面实现的关键环节。基于相关行业智慧化发展进程资料、436个大型灌区信息化发展现状调研数据和124个典型灌区测控设施布局数据,归纳总结了城市、交通、农业、水利等智慧化发展特点,结合新的社会经济形势下灌区功能特点明确了我国灌区智慧化发展内涵及建设架构,剖析了现阶段我国灌区智慧化建设主要集中在灌区管理平台及信息感知方面,存在数据、算法支撑不够,多专业融合协作不足,信息化工程专业化运维缺乏和统筹发展能力不足等问题,提出了未来我国灌区智慧化发展措施与建议。

基于水动力学模拟的灌区输配水系统优化调控模式研究

针对新疆建设兵团灌区目前存在的先进田间高效节水新技术对应着低水平、粗放型的运行管理,输配水已不能满足作物在滴灌技术模式下的灌溉需求,作物关键期需水得不到保障,滴灌技术难以发挥应有的效益等问题,以渠道的水动力学模拟为基础,结合特色作物棉花、红枣、玉米等典型农作物所需的滴灌灌溉制度,建立基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型,并采用有限体积法和遗传算法求解。该模型在兵团典型灌区进行了示范应用,结果表明,基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型,能够精准模拟渠道输配水过程,制定的输配水方案高效合理,能够缩短配水时间,减少弃水,保障作物关键期需水。在此基础上,提出了灌区输配水优化调控模式,实际灌溉中可根据灌溉需水情况采取相应的调控模式,为灌区每一次灌溉调控提供依据。

不同气候区潜在蒸散量变化趋势及归因分析

以全国710个气象站点常规观测资料为基础,采用Penman-Monteith公式计算1970-2017年逐日ET_o,运用Mann-Kendall趋势检验法、贡献量分析法等,分析不同气候区年尺度ET_o变化特征及敏感因子,量化气候因子对ET_o变化的贡献。结果表明:(1)全国710个气象站点中,有177个站点年ET_o呈现显著增加趋势(0.51~5.55mm·a~(-1),P<0.05),147个站点ET_o呈现显著减少趋势(-0.65~-5.00mm·a~(-1),P<0.05),而386个站点变化趋势不显著。不同气候区平均温度(T)和风速(U)呈增加趋势,相对湿度(RH)和净辐射(RN)呈减小趋势;(2)不同气候区ET_o敏感因子不同,极端干旱区、干旱区和半干旱区ET_o主要敏感因子为RN,半湿润区、湿润区ET_o对RH最敏感,且随着湿润度的增加,ET_o对RN和RH的敏感度增加;(3)ET_o变化趋势受气候因子敏感性和相对变化率共同影响。极端干旱区、干旱区、半干旱区和半湿润区ET_o增加主要由温度上升变率较大所致,ET_o下降主要由风速下降变率较大主导,而湿润区ET_o变化由其对RH和RN的高敏感性所引起。综合而言,相比较敏感系数,考虑相对变化率的贡献量指标对表征气候因子对ET_o变化的影响更具有指示意义。

不同施肥水平对夏玉米土壤呼吸的影响研究

通过试验探究不同施肥水平下夏玉米土壤呼吸速率的变化,试验于2017年6-9月在国家节水灌溉工程技术研究中心(北京)大兴试验研究基地开展,采用密闭静态箱法监测夏玉米农田土壤呼吸,并分析了夏玉米生育期土壤呼吸速率变化特征及其对土壤表层温湿度的响应机制。结果表明夏玉米农田各施肥处理土壤呼吸速率日均变化呈先增高后降低的变化趋势,峰值大致出现在15∶00,最低值大致出现在6∶00;且增加施肥量,土壤呼吸速率也随之增加。土壤表层(0～10 cm)温度、含水率与夏玉米农田土壤呼吸速率相关性均呈极显著水平;二者分别可解释土壤呼吸速率季节变化的23.1%～69.9%与15.3%～50.8%,各施肥处理的Q_(10)值依次为1.73、2.20、2.29,随着施肥量的提高而增加;建立土壤表层温度、含水率与土壤呼吸速率的联合模拟方程有更好的模拟效果。

基于蒸腾估算的不同施肥量对夏玉米生长及产量的影响研究

利用作物蒸腾和土壤蒸发之间的定量分配占比确定最优施肥量,是指导合理灌溉、提高水肥利用效率的重要研究内容。该研究测定了夏玉米蒸腾量、土壤蒸发量、作物生长参数和产量,并用修正双作物系数法估算全生育期夏玉米蒸发蒸腾量,分析了雨养条件下,不同施肥量对夏玉米植株蒸腾(T-c)和土壤蒸发(E)及产量的影响。结果表明:夏玉米生长初期,施肥量对T-c的影响不明显,E对蒸散量(ET-c)的贡献大于T-c;生长中期,施肥量越大,T-c相对较大,0肥(N1)<低肥(N2)<中肥(N3)<高肥(N4),T-c对夏玉米蒸散量ET-c的贡献大于E;生长后期,N2处理T-c最高,N4处理最低。不同施肥量下,T-c、E整体呈现下降趋势,T-c、E对ET-c相互影响。不同施肥量夏玉米产量N3>N2>N4>N1,N3处理比N1处理产量高16.9、N3处理比N4处理产量高9.6。施肥量过多或太少,都会降低夏玉米产量。适当施肥可以提高T-c在ET-c中的所占比例(N3最高,T-c/ET-c67.53),降低E的消耗,从而使水分消耗向增加作物产量的方向分配。

基于光谱变换的冬小麦冠层SPAD值估算模型研究

建立精准、无损的冬小麦叶绿素含量监测模型,为冬小麦施肥调控和产量评估提供科学依据。本研究以实测的冬小麦冠层光谱反射率和冠层SPAD值数据为基础,分析经变换后反射率与冠层SPAD值的相关关系,以此为基础构建了基于不同光谱变换形式下冬小麦全生育时段的冠层SPAD值监测模型。结果表明:以光谱变换后反射率与监测冠层SPAD值相关性最高为原则,筛选出的适宜光谱变换形式下的敏感波段,其中拔节-抽穗期为一阶微分(503 nm),抽穗-灌浆期为一阶微分(543 nm),灌浆-成熟期为对数的一阶微分(726 nm),全生育期为除以R930(724 nm);考虑各生育时段特点构建不同光谱变换形式下适宜的回归模型组合即模型组合1,考虑模型简单实用性构建单个光谱变换值的一元二次回归模型即模型2,模型1在各生育期及全生育期的决定系数R^2分别为0.836、0.855、0.917、0.890,且较同期模型2的决定系数R^2分别提高了24.4%、6.1%、57.8%、37.8%,表明采用各生育期不同光谱变换形式下适宜模型组合的监测效果优于单个光谱变换值的一元二次回归模型。

梨树生长和果实品质指标对水氮耦合响应及关联度分析

为探究水、氮对梨树生长和果实品质指标影响,分析水氮耦合处理下梨树生长与各果实品质指标间关联程度,开展了为期1年的田间试验,试验设定2因素2水平,亦即2个灌水下限(W1:75Fc,W2:65Fc)和2个施N水平(F1:324 kg/hm^2,F2:168 kg/hm^2),共4个试验处理(低水低肥:W1F1;低水高肥:W1F2;高水低肥:W2F1;高水高肥:W2F2)。试验过程中量测了梨树营养生长指标(新梢长度、新梢基径、叶面积及叶绿素含量)和果实品质指标(单果重量、可溶性固形物含量、还原型Vc含量及可滴定酸含量),结果表明:水氮耦合对黄金梨树生长指标和果实品质指标都有一定影响,但规律不尽相同,提高灌水下限和增加施氮量能显著增加新梢长度和基径,但叶片面积和叶绿素含量对水氮耦合方案响应较为复杂,不存在单向递增关系;单果重量对灌水下限的响应最为明显,其他2个品质指标对施氮量响应较为明显,提高灌水下限和增加施氮量能提高单果重量和降低可滴定酸含量,但可溶性固形物和还原型Vc含量对水氮耦合响应较为复杂,受水氮交互作用影响显著。果实品质指标与梨树生长指标存在一定关联性,相比而言,梨树新梢长度和基径对多数品质指标贡献度最大。因此,将灌溉施肥管理与农艺管理相结合,协调梨树各器官对养分的吸收和分配关系,进而优化新梢生长量,促进梨果品质的提高。

无人机多光谱遥感反演冬小麦植株含水率

为了建立一种高效监测冬小麦植株含水率的无损方法,用于反映作物水分状况、指导精准灌溉。以北京大兴的冬小麦为研究对象,利用无人机搭载多光谱相机采集冬小麦5个波段的光谱信息,构造了光谱反射率模型和光谱植被指数模型,筛选了典型地区冬小麦植株含水率解译模型。结果表明:冬小麦植株含水率与反射光谱在0.05水平上显著相关,优选的两种模型的预测精度较高,相对误差均小于10%,决定系数均大于0.75;从模型复杂程度和物理含义考虑,估算植株含水率的最优模型为基于逐步回归法的光谱指数模型,该模型的率定及验证的决定系数为0.78和0.83,均方根误差为6.79%和5.47%,相对误差为9.73%和6.91%。该研究为采用无人机多光谱遥感技术实现对作物水分的快速高效监测提供了有效方法。

不同滴灌方式对滨海盐碱地土壤剖面盐分变化的影响

为了探讨不同滴灌方式对滨海盐碱地土壤剖面盐分变化的影响,采用大田试验,以天津滨海盐碱地土壤为研究对象,设计了常规滴灌(CI)和膜下滴灌(FI)2个处理,研究了不同滴灌方式下土壤剖面Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)、K+、SAR和K+/Na^(+)的变化规律。结果表明:灌水后CI和FI处理0-60cm土层土壤Ca^(2+)、Mg^(2+)和Na^(+)浓度显著降低;降雨后CI处理0~20 cm土层土壤Na^(+)浓度、SAR和20-60cm土层土壤Mg^(2+)浓度显著降低;水分重分布过程中,0~20 cm土层土壤Ca^(2+)、Mg^(2+)和Na^(+)浓度表现出CI>FI处理,而K+/Na^(+)则表现出CI<FI处理。灌水后CI和FI处理0~20cm土层土壤总盐降幅分别为25.2%和32.6%,而0~20 cm土层土壤Na^(+)浓度降幅分别为37.3%和57.7%;降雨后CI处理0~60 cm土层土壤总盐降幅为30%左右,而土壤Na^(+)浓度降幅达到50%以上;滨海盐碱地CI和FI处理土壤总盐均与土壤Na^(+)浓度呈显著正相关性,与土壤K+浓度呈显著负相关性,以土壤Na^(+)作为指标评估灌水和降雨对改善作物根际盐分的作用更准确。

盐碱地滴灌玉米体内Na+、K+、Ca2+、Mg2+的分布及运移特征

探求作物体内盐分离子的分布及运移特征对盐碱地作物产量提高具有重要意义。以玉米为试验材料,研究2种灌水处理下(IS:40mm;ID:80mm)Na^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+含量在玉米不同生育期和不同器官的分布及运移特征。结果表明:全生育期内玉米体内Na^+、K^+含量均为IS>ID,Na^+、K^+含量随灌水量增大而减少;2种灌水处理下玉米体内阳离子含量均表现为K^+>Ca^2+>Mg^2+>Na^+;玉米不同器官的Na^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+含量不同,2种灌水处理下Ca^2+、Mg^2+含量均为根>叶>茎,Na^+含量为根>茎>叶,K^+含量与Ca^2+、Mg^2+相反;在根向茎运输离子的过程中,玉米主要通过K^+抑制Na^+向上运输,体内保持较高的K^+含量/Na^+含量值,在茎向叶运输离子的过程中,玉米主要通过Ca^2+抑制Na^+;ID处理下玉米体内盐分阳离子含量较小,运输选择性系数较小。

基于轮作模式的大兴区麦玉灌溉制度优化

优化灌溉制度是提高农业用水效率,保证作物节水稳产的基础。在轮作条件下,冬小麦和夏玉米适宜的水分生产率,是提高作物产量和合理利用水资源的一个重要指标。利用AquaCrop模型模拟了不同灌溉处理条件下,冬小麦-夏玉米轮作模式的生产潜力,并分析其差异以选出最优灌溉制度。结果表明,轮作模式下灌溉定额在300 mm内时,耗水量、产量、水分生产率随灌溉量增加而增大,而土壤水分变化量随灌溉量的增大而减小。当灌溉定额为300 mm时,总产量为16735 kg/hm^(2),总耗水量为758.2 mm,水分生产率为2.21 kg/m^(3),可知在该灌溉制度下以轮作模式种植冬小麦和夏玉米较为节水高效,对于提高研究区域的作物产量,具有重要的现实意义。

基于无人机热红外遥感的夏玉米蒸散量估算及其影响因子

农田蒸散量(ET)是土壤-作物-大气连续体水分运移的关键参数,与作物生理活动和产量有着极为密切的关系,准确实时估算田间作物蒸散量对研究作物生长发育至关重要。基于无人机热红外传感器反演夏玉米的冠层温度,基于反演的冠层温度构建夏玉米蒸散模型(ETd,t)并验证了模型反演作物蒸散量的精度,分析了ETd,t相关影响因子。结果表明:以热红外冠层温度作物蒸散模型计算的ETd,t最低值出现在幼苗期为3.42 mm/d,最高值出现在灌浆期为10.94 mm/d,并与涡度相关实测值ETd,e、FAO Penman-Monteith模型计算值ETd,f进行验证,在P<0.01水平上呈显著线性关系(R2=0.739、0.742,RMSE=0.676、0.109 mm/d),ETd,t估算精度达到80%以上。ETd,t的计算受日净辐射、风速、气温、降雨等气象因子影响,不同气象条件的ETd,t不同。叶面积指数(LAI)为夏玉米农田最主要的生物因子,LAI与ETd,t呈线性正相关关系(R2=0.700),空气动力学阻抗(ra)是最主要的环境驱动因子,ra与ETd,t呈线性负相关关系(R2=0.696)。随着植被覆盖度(NDVI)的变化,ETd,t呈现相同变化趋势(R2=0.656)。因此,基于无人机热红外反演的冠层温度计算的(ETd,t)能较好的反映田间夏玉米蒸散变化过程,从而为利用无人机热红外遥感估算作物蒸散量提供了科学依据。

膜下滴灌灌水定额对天津滨海盐碱地玉米植株阳离子含量的影响研究

以玉米为试验材料,灌溉方式为膜下滴灌,试验通过设置10 mm(FI10)和20 mm(FI20)两种灌水定额处理,对比不同灌水定额玉米体内Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)含量变化,探究灌水定额对天津滨海盐碱地玉米体内离子影响。结果表明:FI10处理拔节期、抽穗期和成熟期玉米根、茎、叶中Na+含量高于FI20处理,FI20处理苗期、拔节期和成熟期玉米根、茎、叶中K+含量均高于FI10处理,2种灌水处理下玉米体内Ca^(2+)、Mg^(2+)含量变化规律相近;苗期至抽穗期FI20处理玉米叶中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)质量均高于FI10处理;在根向土对离子的吸收选择过程中,玉米对K+和Mg^(2+)的吸收选择能力高于Ca^(2+);在根向茎对的离子运输选择过程中,玉米主要通过K+抑制Na+;在茎向叶的离子运输过程中,玉米主要通过Ca^(2+)抑制Na+。综合分析试验结果,可知高灌水定额处理下玉米体内Na+含量较低,K+含量较高,有利于玉米干物质的积累,该研究可为合理确定天津滨海盐碱地种植玉米的灌溉制度提供理论依据。

某船调距桨图谱法终结设计的研究

针对某船调距桨额定承载功率不足、功率质量比偏低等问题,对该调距桨用图谱法进行了重新设计。介绍调距桨的结构和主要部件功能,分析图谱设计调距桨的理论依据,根据主机、船体主要参数进行调距桨的选型。用图谱法对主机额定功率驱动的调距桨进行终结设计,确定所能达到的最大船速和对应的调距桨最佳要素,并进行空泡、强度校核;满足要求后进行螺距修正、绘制敞水性征曲线。对主机其他功率驱动调距桨进行图谱设计,并按设计桨直径进行调距桨最佳要素转换。进行冷藏船航行特性计算,验证图谱设计结果。最后,进行图谱设计总结,绘制桨叶伸张轮廓图。研究结果表明,图谱设计的调距桨能充分利用主机额定功率,提高了调距桨的功率质量比。

Long-Term Fertilization Effect on Fertility of Salt-Affected Soils

The long-term effects of annual fertilizer applications on the fertility of salt-affected soils under the rotation system ofwheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) are not well documented. In 1984, research plots were establishedto test the effects of annual applications of different rates of nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilizers on the fertilityof a salt-affected soil (Typic Ustochrept) at the Quzhou Experimental Station, Quzhou County, Hebei Province, China.In October 2001, composite soil samples (0-20 and 20-40 cm) were collected from each plot and analyzed for soil fertilityindices. Seventeen years of N and P fertilizer applications increased the soil organic matter (SOM) in the surface layer.With combined N, 270 (N1) and 540 (N2) kg N ha-1 year-1, and P, 67.5 (P1) and 135 (P2) kg P2O5 ha-1 year-1,fertilizer applications, total soil N mostly significantly decreased (P < 0.05). Soil total P in the 0-20 cm layer of theP2 treatment significantly (P < 0.05) increased as compared to those of the other treatments. Rapidly available P (RP)in the 0-20 cm layer of the N1P2 treatment was significantly higher than those in the other treatments except the P2treatment; and RP in the 0-20 cm layer of the P2 treatment significantly increased as compared to those of the othertreatments except the P1 and N1P2 treatments. RP in the subsurface soil layer (20-40 cm) of the P2 treatment (4.2 mg Pkg-1) was significantly (P < 0.05) higher than those in the other treatments. Nevertheless, long-term N fertilization didnot significantly increase the alkali-hydrolyzable N in the soil. However, in the salt-affected surface soils the applicationof combined N and P fertilizers over 17 years significantly (P < 0.05) decreased rapidly available potassium (K). Theresults suggested that while under long-term fertilizer applications some soil fertility parameters could be maintained orenhanced, careful monitoring of soil fertility was necessary as other nutrients such as K could become depleted.

基于半定量方法的施肥管理模型

AquaCrop模型利用半定量的方法代替具体施肥量数据,该模型与遥感数据结合能有效减小区域施肥管理措施的空间差异性带来的模拟误差。利用盈科灌区2012-2013年田间试验数据对AquaCrop模型进行率定和验证,并对模拟结果进行了精度分析。结果表明:2012年和2013年土壤储水量模拟值和观测值的决定系数R^2分别达到0.83和0.89,RMSE均在合理范围内;冠层覆盖度模拟值和观测值的决定系数R\+2均大于0.90,RMSE分别为7.50%和7.90%;地上干物质量模拟值和观测值的决定系数R^2分别为0.97和0.74。进一步利用该模型的半定量方法对作物生长指标在不同施肥水平情景下的生长状况进行模拟,量化了不同施肥水平下与肥胁迫状况相关的压力系数,为模型区域化应用奠定基础。

基于多属性决策的军用产品统计聚类方法研究

本文讨论军用产品统计聚类方法,以及如何利用EWMA控制图进行质量监控,引入了多属性决策方法,改进了统计聚类方法。建立多属性决策模型,并提出了一种模糊迭代权重计算方法,最终确定了多种零件统计聚类的最优方差比,从而使得聚类后的EWMA控制图的灵敏度和控制精度都得到了保证,控制图的综合性能达到最佳。最后通过对某机载雷达的生产进行了验证,表明该权重计算方法和多属性决策方法能够很好适用于军工产品多属性决策。

化学法去除饮用水中溴酸盐的研究进展

指出了随着工业化的进步和人民生活水平的的提高,饮用水的安全问题越来越受到大家的重视,溴酸盐的浓度指标是一项重要的指标,它存在着致癌的风险.这次的论述指出了溴酸盐的污染程度以及去除溴酸盐的不同方法.根据国内外研究现状总结出化学还原法是受研究者追捧的,同时总结了采用化学还原法去除溴酸盐的优点,探讨了其进一步的研究进展.

葡萄糖转运子9和尿酸转运子1在软骨细胞中表达的体外试验

目的观察在软骨细胞中葡萄糖转运子(GLUT)9和尿酸转运子(URAT)1的表达,探讨软骨细胞中是否存在尿酸转运。方法选择2017年11月至2018年4月5例外伤性股骨颈骨折患者(排除痛风性等关节炎和病理性骨折)的软骨组织作为对象,用Western blot和免疫组化法测定软骨组织中GLUT9和URAT1蛋白表达水平,并以Ⅱ型胶原蛋白作为阳性对照。结果 Western blot结果表明,5例标本Ⅱ型胶原蛋白均为阳性,Ⅱ型胶原蛋白是软骨细胞的特征性蛋白,其染色阳性证实取材标本中包含软骨细胞。5例标本在59 kDa和70 kDa均有阳性条带,分别对应兔抗人GLUT9和兔抗人URAT1;免疫组化结果表明,软骨细胞样本中可见特征性的软骨窝结构;软骨细胞经Ⅱ型胶原蛋白抗体染色后细胞质均显现为褐色,URAT1和GLUT9两种抗体染色下,软骨细胞的细胞膜可见均一的褐色染色,细胞质内亦有褐色染色分布。结论 GLUT9和URAT1在软骨组织中呈高表达,可能存在尿酸转运过程,其是否参与痛风性关节炎的发生、发展,有待进一步研究。

食管癌UICC/AJCC第8版临床分期对根治性放疗患者预后评估价值

目的 2018年食管癌UICC/AJCC第8版分期被提出,包括临床分期、病理分期和新辅助病理分期,填补了食管癌非手术分期的空白。本研究验证食管癌UICC/AJCC第8版临床分期对根治性放疗患者预后的评估价值。方法选取2010-03-01-2016-09-30在天津市肿瘤医院接受根治性放疗的544例食管癌患者,按照第8版临床分期标准进行分期分析,采用Kaplan-Meier法进行生存分析,Cox多因素模型分析预后。结果按照食管癌第8版临床分期,T_2期40例,T_3期157例,T_4期347例;N_0期132例,N_1期193例,N_2期172例,N_3期47例;Ⅱ期81例,Ⅲ期102例,ⅣA期361例。T_2～T_4期患者的3年生存率分别为60.1%、45.6%和30.8%,差异有统计学意义,P<0.001。N_0～N_3期患者的3年生存率分别为48.2%、40.7%、29.4%和17.3%,差异有统计学意义,P<0.001。Ⅱ～ⅣA期患者的3年生存率分别为59.3%、40.1%和31.2%,差异有统计学意义,P<0.001。单因素分析显示,年龄、是否同步放化疗、T分期、N分期、UICC/AJCC第6版分期、UICC/AJCC第8版分期、KPS评分是影响预后的重要因素,均P<0.05。多因素分析显示,是否同步放化疗和N分期是影响预后的独立危险因素,均P<0.05。结论基于天津市肿瘤医院数据,第8版食管癌临床分期能较好的预测根治性放疗的非手术食管癌患者预后。