基于不同土壤转换函数的土壤水分运移模拟对比研究

土壤水力参数是土壤水分运移模拟的关键输入。在野外应用中,土壤水力参数一般由土壤转换函数(PTF)基于土壤质地信息估计获取。为了对比分析不同PTF对土壤水分运移模拟的影响,本文选取了八个常用的PTF,基于七个FLUXNET中的站点,利用HYDRUS-1D软件开展了土壤水分运移的模拟。结果表明,使用不同的PTF会导致预测结果的显著差异。对于VGM模型,Rosetta3是最稳定的PTF;对于BC模型,Cosby2是最稳定的PTF。基于本文的模拟结果,不同PTF应该在模型中比较使用,以避免由于PTF的选择而带来的不确定性。

涝渍胁迫条件下水分生产函数研究

为预估涝渍综合胁迫对农业生产的影响,以皖北平原典型作物夏大豆和典型涝渍胁迫过程先涝后渍为研究对象,依据2021年6-10月在五道沟水文水资源实验站作物与水关系试验场开展的夏大豆涝渍胁迫试验,建立了涝渍胁迫程度与作物产量间的关系。通过设置不同的涝渍胁迫形式及程度的试验,分析单涝、单渍的理论减产作用,对涝渍综合胁迫过程中的涝害指标SFW和渍害指标SEW_(30)进行统一,对多个水分生产函数进行改进,并对函数参数进行率定、验证及评价。结果表明:在涝渍胁迫敏感因子识别方面,由改进的Blank模型、Singh模型和Hiler模型得到的作物对涝渍胁迫敏感程度更为可靠。在涝渍胁迫条件下的产量预测方面,以Blank模型对大豆不同生育期受涝渍综合胁迫时产量预测精度最高,综合绝对平均误差(MAE)为0.116,并且纳什系数(NSE)最接近1,模型质量最好,其次为Jensen模型、Hiler模型和Singh模型;Stewart模型质量最差,对涝渍胁迫下大豆产量预测MAE达到0.294,RMSE达到0.323,不适合作为涝渍胁迫下水分生产模型使用。研究内容为扩展涝渍胁迫条件下作物水分生产函数计算方法提供了参考,为涝渍综合胁迫下作物相对产量预测提供了理论依据。

黄河下游冲积平原试验区土壤水分特征曲线的传递函数研究

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区,基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法,建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs,并分析了影响因素敏感性。研究结果显示,实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性,所建立的PTFs精度良好,具备应用推广价值。多元回归结果表明,土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素,其中黏粒含量对PTFs最为敏感,砂粒含量次之,粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中,对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明,土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂,并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度,但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因,其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中,PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况,结合影响因素敏感性,决定影响因素的取舍。

应用LINEST函数推算煤的发热量与灰分、水分的线性方程

发热量是动力煤质量评价、销售定价的主要指标,可用LINEST函数推算出发热量与灰分、水分的线性相关性。通过F检验、t检验、误差分析证明多元线性回归方程具有很强的适应性,能利用方程准确地预测煤的发热量。

不同水分胁迫处理对陆地棉核心种质资源的影响

为研究不同水分胁迫下陆地棉对干旱的响应能力并筛选棉花抗旱关键指标和优异抗旱种质资源,选取30份陆地棉核心种质为试验材料,以全生育期正常灌水处理为对照,设置播种后和花铃期各浇水1次和花铃期断水2次2种胁迫处理,在蕾期、花铃期和吐絮期测定相应指标,通过描述性统计分析、差异分析、主成分分析和相关性分析,采用抗旱综合度量值(D)进行各材料的抗旱性评价。结果表明,干旱胁迫对不同棉花材料的生长发育均有不同程度的影响,播种后和花铃期各浇一水处理的D值离散较大(0.285~0.774),能更清晰地区分不同品种的抗旱性。利用D值可将30份材料分为4类:第Ⅰ类为抗旱材料,包括‘中棉所41’‘新陆早7号’等6个品种;第Ⅱ类为中抗材料,包括‘晋棉46’‘新陆早31号’等11个品种;第Ⅲ类为敏感材料,包括‘中棉所17’‘鲁1138’等5个品种;第Ⅳ类为高敏材料,包括‘新陆中8号’‘酒棉8号’等8个品种。果枝始节数、果枝数、株高、皮面产量和衣分5个指标对干旱较为敏感,可作为棉花抗旱评价的关键指标。以上研究结果可为棉花抗旱育种提供参考。

日光温室西瓜产量影响因素通径分析及水分生产函数

该文以温室小型西瓜为试材,采用日光温室内E601型蒸发器蒸发量值控制灌溉水量,在西瓜的不同生育阶段设置4个灌水水平,研究不同生长阶段不同土壤水分条件对产量的影响,得出产量与水分之间的函数关系;以株高、茎粗、叶面积指数(LAI)、地上部干质量和根干质量为产量影响因素,通过通径分析方法,计算它们与产量之间的直接通径系数和间接通径系数。结果表明:温室西瓜在滴灌条件下总产量与总耗水量之间呈二次函数关系,最佳灌水量为107mm;水分敏感指数在果实膨大期最大,开花坐果期次之,苗期和成熟期水分敏感指数较低;产量与茎粗、LAI和根干质量之间的单相关系数均达到显著和极显著水平,而茎粗和根系干质量可作为评价小型西瓜高产的单个因素。

作物水分敏感指数累积函数的改进及其验证

为了更好的分析整个作物生育期不同时期水分亏缺对作物产量的影响,该文在分析作物水分生产函数中水分敏感指数及其累积函数特性的基础上,对目前广泛应用的水分敏感指数累积函数进行了改进。改进后的累积函数与原累积函数在作物生长中期差异较小,而在作物生长前期和后期差异相对较大。改进后的累积函数物理概念上更符合实际,能够模拟作物水分敏感指数累积值从生长开始到生育期结束的变化过程。利用山西潇河试验站冬小麦和广西桂林试验站晚稻非充分灌溉试验数据进行了验证,改进后的累积函数模拟的水分敏感指数累积值与通过试验观测产量优化求解值吻合较好,且与原累积函数相比具有较好的模拟效果。

黄土丘陵小流域土壤水分的时空变异特征——半变异函数

结合地理信息系统 (GIS) ,利用地统计学方法研究了黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分的空间结构特征及其季节变化规律。结果表明 :土壤水分具有较高的分维数 ,表现出强烈和中等程度的空间自相关。 1对平均土壤水分来说 ,基台值 (空间总变异 )的季节变化与其相反 ,在干旱季节 ,土壤水分的基台值高 ;湿润季节 ,基台值降低 ;而在极端干旱条件下 ,土壤含水量接近凋萎系数 ,土壤水分变异程度降低。变程的季节变化在干旱季节数值高 ,湿润季节变程小 ,且变程变化在 1 35～ 1 60 m之间。块金值 (随机变异 )变化在 0 .2和 1 .5,季节变化格局并不明显 ,与平均土壤含水量的季节变化具有某些相似性。2对剖面土壤水分来说 ,在整个观测期内 ,基台值 (不包括 5 cm土壤水分 )随剖面深度增加而增加。变程随土壤深度并不显示明显的趋势而呈现波动变化 ,其变化幅度 60～ 1 60 m,差异近 3倍。块金值随土壤深度也无明显格局 ,但其倾向于基台值高 ,块金值也高。土壤水分的空间结构特征及其季节变化能从土地利用、地形。

水稻水分生产函数时空变异规律研究

基于对水稻Jensen模型中敏感指数在全生育期变化规律的认识 ,以生长曲线函数建立了水稻敏感指数累积函数 ,分析了其特征 ,从而解决了不同长时段敏感指数转换计算问题。较全面地揭示了水稻水分生产函数及其敏感指数累积函数中主要参数随气象条件及土壤因子变化的规律。通过参照作物需水量及其频率以及不同地区土壤有效含水量为媒介 ,建立了对水分敏感指标在不同水文年份 (时间 )和不同地区 (空间 )进行预报的数学模型 ,据此提出了水稻水分生产函数在时、空两方面插补、延长、移用与扩展的理论与方法。借助于参照作物需水量等值线图及土壤分布图 。

冬小麦水分敏感指数累积函数研究

应用作物水分生产函数Ｊｅｎｓｅｎ模型的关键是确定模型中的水分敏感指数，本文提出水分敏感指数累积函数的概念．在分析已有成果的基础上，用生长曲线来描述敏感指数的累积函数，并给出了参数的求解方法．利用４个站年的冬小麦耗水量资料，对所提出的方法进行了检验．结果表明，用生长曲线来拟合敏感指数累积函数能较好地描述冬小麦产量对水分的反应．

干旱区膜下滴灌条件下洋葱水分生产函数与优化灌溉制度

为探索西北内陆旱区膜下滴灌条件下洋葱节水、高产和高效的灌溉制度,开展了2a田间试验,分析了洋葱的耗水规律及其影响因素,建立了洋葱的水分生产函数,并对洋葱的灌溉制度进行了优化。结果表明:膜下滴灌条件下洋葱的耗水量为170.1～395.7mm,产量随灌水量和耗水量的增加而增加,水分利用效率则随灌水量的增加而降低。苗期和成熟期亏水对洋葱产量和水分利用效率无显著影响。洋葱水分敏感指数在鳞茎膨大期最大,发叶期次之,苗期和成熟期较小。膜下滴灌条件下,西北旱区干旱年洋葱全生育期灌水量为375mm时,可获得较高的产量;其优化灌溉制度为苗期灌水30～40mm,发叶期灌水130～140mm,鳞茎膨大期灌水170～190mm,成熟期灌水25mm,灌水间隔可采用5d。该优化灌溉制度对西北内陆旱区洋葱的节水灌溉实践具有一定参考价值。

北方水稻动态水分生产函数研究

研究采用蒸渗仪和盆栽相结合的方法,在分析水稻干物质生长规律的基础上,提出了干物质随时间累计的数学模型和干物质累计量与籽粒产量之间关系的数学模型,在此基础上,参考前人旱作物动态产量模型,构造了水分亏缺影响函数,对分阶段线性函数、指数乘子式函数和三次式函数进行参数拟合,提出了水稻动态产量数学模型,求出了沈阳地区水稻水分生产函数动态产量模型参数,并利用1999年实测资料对模型进行了检验和灵敏度分析。

棉花水分生产函数Jensen模型敏感指数累积函数研究

根据试验资料 ,对Jensen模型水分敏感指数的求取方法、最高产量及其对应的阶段蒸发蒸腾量的选取和生育阶段的划分等问题进行了初步分析。研究表明 :求解水分敏感指数时 ,可用试验条件下的实际最高产量及其对应的阶段蒸发蒸腾量去代替模型中的最大产量及其对应的蒸发蒸腾量 ;推求棉花水分敏感指数的时间阶段以生育期划分才能与棉花的生物学特性密切结合 ,从而反映棉花不同生育阶段的需水特性 。

作物水分生产函数与农田非充分灌溉研究述评

介绍作物水分生产函数国内外研究现状，把目前通用的各类模型归纳为最终产量模型和动态产量模型两大类，分析评述两类模型的特点及适用条件。此外，对作物水分生产函数的试验方法和试验处理设计作了介绍。

小麦水分生产函数及其效益的研究

我国北方地区水资源短缺, 有限的降水不足以满足小麦生长所需的水量, 为了避免因缺水造成的减产, 需要实施灌溉以补充水分。本文讨论了灌水与小麦产量的关系, 并以小麦田间试验数据为基础, 采用最小二乘法原理, 拟合了小麦的水分生产函数模型, 通过耗水资料的分析整理, 揭示了小麦的水分效应及需水规律。对典型灌溉制度下小麦水分生产函数的分析表明, 水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率的最高点和产量最高点, 小麦灌水效益最佳点的确定原则为边际收益等于边际成本, 合理利用小麦灌溉生产函数及其规律, 可以实现小麦节水、高产、高效的较好统一。

基于RS数据和GIS方法的冬小麦水分生产函数估算

以冬小麦遥感监测耗水与产量为数据支持,开展了多种水分生产函数模型的对比研究,探求与研究区相适宜的水分生产函数模型及其参数,其中全生育期水分生产函数模型分别选择直线模型、抛物线模型、D-K模型及指数模型;而分生育阶段水分生产函数模型分别选择Jensen、Minhas、Blank、Stewart及Singh模型。研究结果表明,冬小麦全生育水分生产函数模型推荐采用抛物线模型;而分生育阶段水分生产函数模型推荐采用Stewart模型;冬小麦对水分最敏感的阶段是抽穗期,其次为扬花-成熟期,而出苗-拔节期最小。为此,在北京市大兴区的冬小麦灌溉应优先满足抽穗灌浆期的需水,而在出苗-拔节期适度减少灌溉量,可达到节水增效目的。

冬小麦水分生产函数Jensen模型敏感指数的研究

根据冬小麦返青后田间水量平衡估算出田间作物实际腾发量和最大腾发量,由此,对水分生产函数Jensen分阶段连乘模型中的敏感指数进行了拟合分析。研究表明,Jensen模型中的敏感指数与作物生长阶段以及该阶段长短占总生长期的比例有关,但冬小麦返青后各阶段的敏感指数的累计值可以表示为时间t的一元函数,且与阶段划分无关,由该函数可得到任一阶段的敏感指数值。分析结果还表明,Jensen模型可以较好地反映作物田间耗水量与产量的关系。

干旱半干旱地区日光温室黄瓜水分生产函数的研究

在日光温室春茬盆栽嫁接黄瓜条件下,以不同生育时期的土壤水分水平为试验因素,采用正交设计研究了在开花前期、初瓜期、盛瓜期和结瓜后期不同土壤水分条件对黄瓜蒸腾量和产量的影响,得出黄瓜的耗水规律、产量与水分之间的函数关系。研究结果表明:黄瓜对水分的消耗基本呈现为开花前期与初瓜期小、盛瓜期大、结瓜后期小的规律,耗水高峰出现在盛瓜期,并对各生育期耗水量进行了量化;黄瓜总产量与总耗水量之间呈二次抛物线关系,最佳灌水量为393mm;水分生产函数的敏感指数按盛瓜期→结瓜后期→初瓜期→开花前期的顺序依次降低,与黄瓜耗水规律基本一致。

我国南方水稻水分生产函数试验研究

本文根据广西桂林地区灌溉试验中心站１９８８年以来的五年观测试验成果，分析研究适用于我国南方的水稻水分生产函数模型，探讨各种模型中水分敏感性参数的变化规律，提出水稻水分生产函数随水文年度呈规律性变化的观点，特别是具体提出了Ｊｅｎｓｅｎ模型中水分敏感指数与参照作物需水量的关系，为拓宽水分生产函数应用的时空范围提供了依据及方法．

查哈阳灌区水稻水分生产函数模型及其应用试验研究

在黑龙江省查哈阳灌区2006年实测数据的基础上,建立了4种水分生产函数模型,经过对4种水分生产函数模型的分析,初步确定出适合查哈阳灌区的水稻水分生产函数模型为Jensen模型,在此基础上建立了查哈阳灌区水稻的敏感指数累积函数,为该地区水稻非充分灌溉条件下的灌溉制度优化提供了基础依据。