节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究

考虑土壤水分调控所产生的作物生长滞后效应与补偿生长效应,对节水灌溉条件下作物蒸发蒸腾量ETc的理论计算模型进行了研究。根据灌溉试验资料,确定了冬小麦、夏玉米、棉花及水稻作物的作物系数Kc,得出节水灌溉条件下主要农作物土壤水分修正系数Ks的计算公式。覆膜旱作节水灌溉模式的水稻需水量计算实例结果显示,计算值与实测值较为吻合,模型具有较高的精度。

基于CWSI和土壤水分修正系数的冬小麦田土壤含水量估算

2000年10月～2001年7月在西北农林科技大学灌溉实验站冬小麦田内,进行了利用作物冠层温度定量估算冬小麦田土壤含水量的试验研究。根据水分亏缺条件下作物蒸发蒸腾量计算公式及作物水分胁迫指标(CWSI)的定义,得到了基于CWSI和土壤水分修正系数Ks的不同生育阶段冬小麦田土壤含水量估算公式,其中Ks采用了康绍忠的幂函数形式(KM)及Dooreboos的线性公式(DM)。用该公式对冬小麦田土壤含水量在4个生育阶段进行了估算,并对估算值和实测值进行对比和误差分析。分析结果表明:在出苗越冬期和越冬返青期KM和DM模型对土壤水分的估算偏高,其原因是由于麦田土地裸露导致CWSI观测中出现了较大误差;在返青抽穗开花期和灌浆成熟期KM模型估算冬小麦根层土壤含水量较适宜,误差在15%以内,DM模型误差较大达到30%。

RI型贯入仪的水分修正系数取值研究

应用放射性同位素探头可以快速测定土层的密度和含水率,本文通过分析RI型贯入仪现场应用测试数据,研究了试验数据计算所需重要参数—不同土类水分修正系数的取值范围。

基于作物水分关系改进土壤水分胁迫修正系数的反求方法

土壤水分胁迫修正系数是宏观根系吸水模型的重要组成部分,其所含拟合参数通常基于反求方法予以评估,但传统反求方法未考虑不同胁迫条件下作物生长差异对潜在蒸腾速率的影响,也难以顾及前期水分胁迫对根系吸水或蒸腾带来的滞后影响(常导致复水后作物蒸腾与根区土壤水分变化趋势不同步),从而对参数评估带来较大偏差。鉴于此,本文提出两点相应的改进措施:(1)利用有效叶面积指数对遭受水分胁迫作物的潜在蒸腾速率进行校正;(2)在了解复水后蒸腾变化过程的基础上,仅利用蒸腾与根区水分变化动态基本同步阶段的相关实测数据来优化参数,以尽可能规避或减小滞后影响(即蒸腾与土壤水分变化的不同步过程)。基于不同灌溉处理冬小麦室内土柱栽培试验对改进方法的可靠性进行了评估,结果表明:与传统方法相比,基于改进方法优化参数所建立的根系吸水模型显著改善了冬小麦实际蒸腾速率和相对蒸腾速率的估算精度,使估算值与实测值间的均方根差(RMSE)分别保持在0.07 cm/d、0.04 cm/d以内,而决定系数(R2)则均在0.96以上;模拟的土壤含水量分布也与实测值吻合良好(RMSE≤0.012 cm3/cm3;R2≥0.83)。因此,所提出的改进方法可有效用于优化土壤水分胁迫修正系数中的拟合参数,为建立合理的根系吸水模型从而准确估算或模拟作物蒸腾耗水动态和土壤水分迁移过程奠定一定基础。但基于优化参数所建立的根系吸水模型仍难以准确再现根系吸水在复水后的缓慢恢复过程,有关复水后根系吸水的水分胁迫滞后效应机制及其定量表征仍需进一步深入研究。

水分作用下无烟煤吸附瓦斯特性的分子模拟研究

为探究水分对煤吸附瓦斯气体的影响规律,基于蒙特卡洛方法和分子模拟仿真技术,研究了3种无烟煤在不同含水率(0~5%)和气体压力(0~10 MPa)条件下的瓦斯吸附特性。结果表明:相比于Langmuir模型和DR模型,DA模型能较好地表征不同含水率条件下无烟煤对甲烷气体的吸附特征;煤的瓦斯气体饱和吸附量、瓦斯气体吸附热均表现出随含水率升高而下降的趋势。进一步提出了一种DA吸附模型与具有指数表达式的水分修正系数相结合的新预测方程,该方程对不同含水率条件下的无烟煤吸附瓦斯气体量具有很好的预测效果。

滴灌条件下冬马铃薯需水规律及作物系数试验研究

根据2010—2011年田间试验资料,应用实测法测算马铃薯作物系数,并对FAO推荐的作物系数按气象因子和株高2个主要影响因素修订。结果表明,低纬高原山区冬马铃薯全生育期的作物需水量为172.9mm,马铃薯在初始生长期、生育中期和成熟期的实测作物系数分别为0.3、1.06和0.72,其中发棵期—结署期的作物系数最大。实测法适用于低纬高原山区作物需水量及作物系数的测算。

黑龙江省西部半干旱区大豆作物系数的试验研究

确定作物系数的主要方法是通过设计专门的田间试验,在能够控制或监测进出水量的试验处理内实测某种作物在水分适宜条件下的蒸发蒸腾量,从而反求不同时段的作物系数。在干旱缺水地区或进行节水灌溉时,作物蒸发蒸腾量低于适宜水分条件下的作物需水量。当土壤水分不能充分供应时,还要考虑土壤因素函数项即土壤水分修正系数对作物群体的影响。通过盆栽试验研究了黑龙江省西部半干旱区大豆的作物系数,为科学合理地进行补充灌溉提供科学依据。

基于特征波长积分算法的土壤有机质抗水分干扰模型研究

土壤有机质是土壤的重要成分,也是农作物生长的重要营养指标。快速、准确检测土壤有机质含量对施肥管理具有重要意义。近年来,近红外光谱被广泛应用于土壤有机质的快速检测,然而土壤有机质敏感波段易受土壤水分干扰,从而会影响到土壤有机质的预测结果。在山西省境内采集了140个土壤样本,采用ASD光谱仪分别获取了不同含水率(0%,5%,10%,15%,17%)土壤样本谱图曲线(350~2500 nm)。为了提高土壤有机质预测模型精度,提出特征波长积分算法,即通过特征波长处吸光度的积分值作为自变量进行建模的方法,建立了土壤有机质预测模型及抗水分干扰修正系数模型。结果表明:(1)使用特征波长处吸光度的积分值作为自变量建立的土壤有机质预测模型统计参数优于传统的使用特征波长处的吸光度值作为自变量的建模方法;(2)校正后的湿土光谱更加接近干土土样,在一定程度上解决了传统水分修正系数在水分含量较高时修正效果较差的问题;(3)提高了湿土样本的预测精度,预测相关系数(R_(P))提升了约0.09,预测均方根误差(RMSEP)降低了约1.72。说明该方法可以有效降低水分对土壤有机质光谱的影响,提高不同含水率土壤有机质的预测精度,可为后续仪器开发提供理论支持。

作物蒸发蒸腾量的计算方法研究

本文用山西、陕西、内蒙、甘肃四省、区辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼(Penman)公式中的某些系数进行上修正;分析了作物系数的变化规律:提出了土壤水分修正系数的表达式;以水量平衡方程为基础建立了非充分灌溉条件下作物蒸发蒸腾量的计算模型。

作物需水量计算研究进展

评述了作物需水量的计算,并着重分析了基于参考作物蒸发蒸腾量计算作物需水量的方法。提出了作物系数、土壤水分修正系数需要进一步研究的观点,并指出作物系数不但随作物生长发育时间而变化,也受气温和土壤水分状况累积效应的影响,土壤水分修正系数也有建立包含作物根系深度等因素的计算模型的必要。

我国苜蓿需水量研究进展

本文回顾了苜蓿耗水量和需水量的概念及计算范围，并着重分析了基于参考作物蒸发蒸腾量计算苜蓿需水量的方法，提出了作物系数、土壤水分修正系数需要进一步研究的观点，以及目前常用苜蓿需水量的计算方法。