不同矿化度水源膜下滴灌棉田土壤水盐动态和作物生长模拟

为构建适用于干旱区膜下滴灌条件的土壤水盐动态分布和棉花生长模型,基于2020—2021年的田间试验,经过对SWAP模型的土壤、土壤水力功能和作物生长等模块进行率定和验证,对灌溉水矿化度为1、2、3、4、5、6 g·L^(-1)时的土壤水盐分布特征、作物生长过程和干物质累积分配进行数值模拟。结果表明:(1)土壤含水率与土壤含盐量的模拟精度以20~100 cm土层较好,0~20 cm土层模拟精度较差,其中土壤含水量的模拟效果优于土壤含盐量;随着灌溉水源矿化度的增加,土壤含水率和含盐量的模拟误差逐渐变小。(2)不同矿化度水源膜下滴灌棉花叶面积指数模拟效果较好(R2=90.72%,RMSE=0.35 cm^(2)·cm^(-2),NRMSE=8.73%,IOA=0.98)。(3)不同矿化度水源膜下滴灌棉花茎干物质累积量模拟效果较好(R2=89.08%,RMSE=6.12 g,NRMSE=23.16%,IOA=0.96)。研究结果表明,SWAP模型可以较好地对不同矿化度水源膜下滴灌的土壤水盐动态分布和棉花生长过程进行模拟。

基于HYDRUS-2D南疆矮砧密植苹果滴灌灌溉制度优化

通过数值模拟和田间试验相结合的方法,以2019-2021年田间实测数据对模型水力特性参数进行率定和验证,并利用校准模型参数模拟了42组不同情景的滴灌苹果水分胁迫量和深层渗漏量变化规律,采用HYDRUS-2D模型优化了南疆地区5 a生矮砧密植苹果滴灌灌溉制度。结果表明,南疆5 a龄矮砧密植苹果树不同生育期滴灌适宜灌溉制度是开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期的灌水次数和灌水定额分别为6次4.5 mm、19次13.5 mm、7次9 mm;灌水周期分别为3、4和3 d。

数字化技术助力智慧农业发展研究

本文在梳理相关文献、实地调查访谈智慧农业基地及企业的基础上,提炼出一定程度上能助力智慧农业发展的通用模式和经验,构建DRIP创新发展模型,并指出当前智慧农业发展所面临的现实困境,据此提出针对性的建议,以期利用数字化技术来助力智慧农业发展。

基于SHAW模型的北疆地区不同滴灌年限棉田冻融期土壤水热盐动态模拟研究

为探究SHAW(Simultaneous heat and water)模型在北疆地区长期膜下滴灌棉田冻融期土壤水热盐动态模拟的适用性,本研究选用滴灌起始年限为1998年(21 a)的棉田土壤水热盐实测数据对SHAW模型进行率定,以滴灌起始年限为2006年(13 a)、2008年(11 a)、2012年(7 a)和荒地(0 a)的水热盐实测数据进行验证。模型率定结果表明,随土壤深度增加土壤温度的模拟效果越好;土壤水盐的模拟效果先增强后减弱。模拟土壤温度Nash系数(NSE)、均方根误差(RMSE)和R2分别为0.713~0.993、0.209~2.498℃和0.911~0.994;模拟土壤水分NSE和RMSE分别为0.824~0.967和0.009%~0.032%;模拟土壤盐分NSE和RMSE分别为0.609~0.844和0.001~0.012 g/kg。模型验证结果表明,随滴灌年限增加模拟效果越好,模拟除荒地20~60 cm土层土壤温度NSE小于0.600,滴灌7、11和13 a地块各层土壤温度NSE均大于0.600,RMSE介于0.143~3.213℃;滴灌0、7、11和13 a地块模拟的各层土壤水分NSE均大于0.670,RMSE为0.009%~0.057%;滴灌0、7、11和13 a地块模拟的除120~140 cm土层土壤盐分NSE小于0.600,其他各层土壤盐分NSE均大于0.616,RMSE为0.000~0.016 g/kg。总体而言,SHAW模型适用于北疆地区冻融期长期膜下滴灌棉田的一维土壤水热盐模拟。

基于多目标综合评价的苹果水氮综合调控

【目的】探寻滴灌水氮综合调控对北方半干旱地区苹果树生长生理、水肥利用效率、产量和果实品质的综合影响,以确定最优水氮调控制度。【方法】试验设置灌水与施肥两个调控因素,灌水设3个调控水平,分别为田间持水量(θf)的75%—90%(W1)、60%—75%(W2)、45%—60%(W3);施肥设4个调控水平,施用的N-P2O5-K2O分别为:18-12-6 g/株(F1)、15-12-6 g/株(F2)、12-12-6 g/株(F3)、9-12-6 g/株(F4),分析不同水氮处理对苹果树的生长生理、水肥利用效率、干物质量、产量、果实品质等的影响,以节水节肥、高产高品质为目标,建立基于AHP-CRITIC组合赋权与TOPSIS耦合模型。【结果】水肥交互对植株生长量、叶绿素含量(SPAD)、灌溉水利用效率(IWUE)、肥料偏生产力(PFP)、单果重和产量产生了极显著影响,对基茎生长量产生了显著影响。在不同水肥耦合处理下,适度亏缺的灌水和施氮处理更有利于提高苹果树植株生长量、基茎生长量、叶面积、干物质量、产量、水分利用效率(WUE)、水分生产率(WP)、IWUE、FPP和单果重,其最大值均出现在F2W2处理,SPAD、净光合速率和蒸腾速率随灌水量和施氮量的增加呈增加趋势,但轻度亏缺的灌水和施氮处理对生理指标的影响并不大,F1W2和F2W1处理与F1W1相比,分别仅降低了3.5%、3.1%、7.7%和3.5%、3.1%、3.8%。采用AHP-CRITIC组合确定指标组合权重,其中产量的权重最大,为0.406,其次为维生素C;采用TOPSIS算法构建苹果多目标综合评价体系,评选出F2W2处理下的综合评分最高,为0.8974,F1W2和F2W1处理次之,而F4W3处理评分最低,仅为0.0177。由建立的苹果生长水肥耦合交互响应模型可得出,灌水量和施肥量对苹果生长综合评分的效应均为开口向下的抛物线,苹果生长综合评分随灌水量或施肥量的增加表现出了先增后减的趋势,符合报酬递减效应,即灌水量和施氮量超过一定的范围后再继续增加会导致综合评分下降,对苹果综合生长改善不明显;当施肥量编码值X1为0.681、灌水量编码值X2为0.488时,苹果综合评分最高,为0.923,即施肥量为34.56 g/株(N-P2O5-K2O:16.56-12-6 g/株)、灌水量控制在82.32%田间持水量,此灌水施肥处理对苹果生长最为理想。【结论】应用AHP-CRITIC-TOPSIS法构建的综合评价体系,可以有效确定苹果最佳水氮调控制度,为北方半干旱地区苹果园实际生产提供理论与实践依据。

滴灌条件下温室黄瓜土壤蒸发的影响因素及模拟

明确土壤蒸发的变化过程和影响因素,建立简便且具有较高精度的计算模型,对提高水资源利用效率,减少无效水分消耗具有重要指导意义。以温室滴灌黄瓜为试验对象,对土壤蒸发进行了连续测量,引入Priestley-Taylor模型的土壤蒸发模块,将蒸发过程分为2个阶段,探讨了3个限制系数(Deardorff,1977:f_(sw)-1;Yao et al.,2013:f_(sw)-2;Ershadi et al.,2014:f_(sw)-3)对模型精度的影响。结果表明:全生育期温室滴灌黄瓜的土壤蒸发在0.13~9.15 g/d之间变化,平均值为3.15 g/d,总体表现为“增加-降低-增加”的变化趋势;土壤蒸发与表层含水率和LAI均呈e指数函数关系,与含水率呈正比,与LAI呈反比;土壤蒸发系数与含水率变化过程相似,全生育期在0.49~1.26之间变化;3个模型在第2阶段的模拟精度较高,且f_(sw)-1的精度优于f_(sw)-2和f_(sw)-3,MAE和RMSE分别为0.14和0.21 mm/d。因此,采用PT-f_(sw)-1模型模拟滴灌条件下的土壤蒸发具有较高精度,可为精确掌握温室滴灌黄瓜水分消耗提供依据。

Simulation of water and nitrogen dynamics as affected by drip fertigation strategies

The aim of drip fertigation is synchronising the application of water and nutrients with crop requirements, and maintaining the proper concentration and distribution of nutrient and water in the soil. The wetting patterns and nutrient distributions under drip fertigation have been proved to be closely related to the fertigation strategies. In order to find out the critical factors that affect the nutrient distribution under different drip fertigaiton strategies, a computer simulation model HYDRUS2D/3D was used to simulate the water and nitrate distribution for various fertigation strategies from a surface point source. Simulation results were compared with the observed ones from our previous studies. A 15° wedge-shaped plexiglass container was used in our experiment to represent one-twenty-fourth of the complete cylinder. The height of container is 40 cm, and the radius is 41 cm. The ammonium nitrate solution was added through a no. 7 needle connected to a Mariotte tube with a flexible hose. The soil water content, nitrate and ammonium concentrations were measured. The comparison of simulated and observed data demonstrated that the model performed reliably. The numerical analysis for various fertigation strategies from a surface point source showed that：（1） The total amount of irrigation water, the concentration of the fertilizer solution and the amount of pure water used to flush the pipeline after fertilizer solution application are the three critical factors influencing the distribution of water and fertilizer nitrogen in the soil.（2） The fresh water irrigation duration prior to fertigation has no obvious effect on nitrate distribution. The longer flushing time period after fertigation resulted in nitrate accumulation closer to the wetting front. From the point of avoiding the possibility of nitrate loss from the root zone, we recommended that the flushing time period should be as shorter as possible.（3） For a given amount of fertilizer, higher concentration of the fertilizer applied solution reduces the potential of nitrate leaching in drip irrigation system. While, lower concentration of the fertilizer solution resulted in an uniform distribution of nitrate band closer to the wetted front.

引黄滴灌不同含沙率对灌水器堵塞影响和试验研究

灌水器堵塞是影响黄河水滴灌灌水质量的关键因素。对8种不同灌水器与1‰(1 kg/t)、2‰(2 kg/t)、4‰(4 kg/t)3种含沙率进行模拟试验,重点研究了引黄滴灌不同类型滴灌灌水器的流量变化规律和堵塞效应。试验结果表明:灌水器的流量衰减率随着灌水历时的增加而增大,灌水300 h后衰减率整体达到43%~72%;流量衰减率随着含沙率的增加而增大,低泥沙含量时(1‰),75%的灌水器呈现中度堵塞情况,高泥沙含量时(4‰),100%的灌水器呈现重度堵塞。灌水器N-1.6与N-2.0B在3种不同含沙率下的灌水均匀度均达到80%以上,可以满足作物的灌溉需求。灌水器的流量衰减与灌水器的流道长度呈正相关,随着流道长度的增加,灌水器抗堵塞性能降低,流量衰减率增大。流道内沉积泥沙的中值粒径与灌水器设计流速呈负相关,随着设计流速的增加而减小。灌水器流道内0~30μm粒径的沉积泥沙体积比随含沙率的增加而不断降低。研究成果可为解决引黄滴灌灌水器堵塞问题提供参考。

Irrigation Water Demand Model as a Comparative Tool for Assessing Effects of Land Use Changes for Agricultural Crops in Fraser Valley, Canada

Available water for human needs and agriculture is a growing global concern. Agriculture uses approximately 70% of global freshwater, mainly for irrigation. The Lower Fraser Valley (LFV), British Columbia, is one of the most productive agricultural regions in Canada, supporting livestock production and a wide variety of crops. Water scarcity is a growing concern that threatens the long-term productivity, sustainability, and economic viability of the LFV’s agriculture. We used the BC Agriculture Water Demand Model as a tool to determine how crop choice, irrigation system, and land-use changes can affect predicted water requirements under these different conditions, which can aid stakeholders to formulate better management decisions. We conducted a comparative assessment of the irrigation water demand of seven major commercial crops, by distinct soil management groups, at nineteen representative sites, that use both sprinkler vs drip irrigation. Drip irrigation was consistently more water-efficient than sprinkler irrigation for all crops. Of the major commercial crops assessed, raspberries were the most efficient in irrigation water demand, while forage and pasture had the highest calculated irrigation water demand. Significant reductions in total irrigation water demand (up to 57%) can be made by switching irrigation systems and/or crops. This assessment can aid LFV growers in their land-use choices and could contribute to the selection of water management decisions and agricultural policies.

Modeling of Different Irrigation Methods for Maize Using AquaCrop Model: Case Study

Modeling of irrigation methods is one of the most important techniques that contribute to the future of modern agriculture. This will conserve water as water scarcity is a major threat for agriculture. In this study, AquaCrop model was used to model different irrigation methods of maize in field trails in Al-Yousifya, 15 km Southwest of Baghdad. Field experiments were conducted for two seasons during 2016 and 2017 using five irrigation methods including furrow, surface drip and subsurface drip with three patterns of emitter depth (10, 20 and 30 cm) irrigation. AquaCrop simulations of biomass, grain yield, harvest index and water productivity were validated using different statistical parameters under the natural conditions obtained in the study area. For 2016 and 2017 seasons, results of R2 were 0.98 and 0.99, 0.99 and 0.99, 0.99 and 0.97, and 0.8 and 0.73 for biomass, grain yield, harvest index and water productivity, respectively. The study has conducted that simulation using AquaCrop is considered very efficient tool for modeling of different irrigation applications for maize production under the existing conditions in the central region of Iraq.

地布覆盖不同滴灌量条件下苹果树干液流变化特征研究

[目的]本研究旨在探究地布覆盖条件下滴灌苹果树的蒸腾耗散规律,为合理制定适宜的果园灌溉制度提供理论方法。[方法]采用插针式植物热扩散液流计于2022年5月-10月,连续监测不同水分处理下滴灌苹果树新梢生长期至成熟期的液流速率变化特征,并结合气象数据分析树干液流速率与气象因子的相关关系,最后利用XGBoost模型建立液流速率与气象因子的关系模型。[结果]苹果树干液流速率在生育期内均呈单峰型曲线,具有明显的昼高夜低日变化特征。生育期的对比表明,新梢生长期苹果树干的单日速率峰值、单日平均液流速率、生育期平均速率及生育期最大值均处于生育期最高水平。不同灌溉处理的液流变化对比显示,低水处理时苹果树干液流变化强度明显减弱,其单日速率峰值、单日平均液流速率、生育期平均速率及生育期最大值较高水处理降低了37.08%~65.27%。全生育期气象参数对树干液流速率的影响强度大小为:太阳辐射>饱和水汽压差>大气温度>相对湿度>风速,其中太阳辐射对果树液流变化的正效应最显著。在此基础上,利用XGBoost算法建立了基于气象参数的苹果树液流速率预测模型,模型的决策系数为0.815。[结论]苹果树的生育期差异、灌溉处理、气象变化对树干液流变化均具有显著影响,其中新梢生长期果树生长旺盛,且受高辐射天气的影响,使得果园的蒸腾耗散强度增加。

覆土浅埋滴灌玉米分阶段亏水条件下AquaCrop与Dual Crop Coefficient模型精度对比研究

近年来,西辽河流域地下水超采问题日益突出,改进灌溉技术降低农业用水可有效解决这一问题,但该技术缺乏科学的水分管理方法及适宜的理论模型。基于单阶段及多阶段亏水情形试验,对比同类农田水分模型精度,优选阶段性亏水管理辅助模型。研究设置7个玉米分阶段亏水调控处理,于2018、2019年进行田间小区试验,取得2个同类模型的本地化参数并比较其模拟精度。结果表明,AquaCrop和双作物系数模型可相近表达玉米冠层发育到最大而未开始衰减期间土壤水分的消耗过程,而对快速生长期与后期1m土层贮水量的模拟差异大。AquaCrop模型在土壤贮水量偏低时高估其实测值,其他情形正负偏差分布相对均匀,双作物系数模型多数情形低估其实测值。AquaCrop模型描述玉米各阶段蒸散量因亏水情形而变化能力优于双作物系数模型。AquaCrop模型和双作物系数模型的标准均方根误差平均值在模拟1 m土层贮水量时分别为4.494%~8.443%、6.017%~8.626%,在模拟蒸散量时分别为8.158%~9.510%、5.980%~15.022%。综合来看,AquaCrop模型表现更好,推荐作为适宜西辽河流域覆土浅埋滴灌玉米水分管理模型。研究可为该区域覆土浅埋滴灌种植玉米选出适宜的水分管理模型,理解新技术条件下玉米分阶段亏水调控机制及田间灌溉管理优化提供参考。

Aquacrop模型在北疆棉花生育期灌溉洗盐制度优化中的适用性

为明确Aquacrop模型在北疆棉田膜下滴灌和地下滴灌方式下生长和生产模拟的适用性,并探究棉田生育期最优灌溉洗盐制度,该研究以2020和2021年的田间试验数据对模型参数进行校正和验证,并用校正好的模型揭示3种灌溉水平(100%ETc、80%ETc、60%ETc,其中ETc为作物需水量)、3种淋洗总定额(0、120和240 mm)、3种灌水频率(5、7和10 d/次)和3种降水年型(湿润年、平水年、干旱年)对棉花产量和灌溉水生产力的影响。结果表明,2021年所有处理的冠层覆盖度、地上生物量归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)不大于20.998%,一致性指数d≥0.967,决定系数R^(2)≥0.914,产量均方根误差(root mean square error,RMSE)、NRMSE、d和R^(2)分别为0.389 t/hm^(2)、6.797%、0.836和0.754,模型整体模拟效果良好。基于58 a气象数据的模型模拟表明:灌溉水平、淋洗定额、降水年型对棉花产量和灌溉水生产力的影响显著,灌水频率的影响不显著;在平均土壤含盐量范围为12~18 g/kg的植棉区域,综合考虑产量、灌溉水生产力及实际生产情况,湿润年推荐80%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额,平水年和干旱年推荐100%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额;推荐延长灌水频率至10 d/次以减少灌水次数,节约成本。研究可以为Aquacrop模型在棉田中的应用积累经验,为农业水资源高效利用提供理论指导与技术支撑。

基于正交结果分析的内镶贴片式滴灌带性能优化设计

【目的】探究铺设坡度、含沙量、工作压力对内镶贴片式滴灌带的灌水均匀度和流量降幅的影响。【方法】开展了三因素三水平的均匀正交试验,采用极差分析和层次分析研究了铺设坡度、含沙量、工作压力对内镶贴片式滴灌带的灌水均匀度和流量降幅影响的主次顺序,运用PPR模型、NSGA-Ⅱ模型、线性回归模型进行对比分析。【结果】①各因素对灌水均匀度的影响排序为含沙量>铺设坡度>工作压力;对流量降幅的影响程度排序为含沙量>工作压力>铺设坡度;层次分析结果与极差分析结果一致,均表明含沙量对灌水均匀度和流量降幅的影响大。②基于试验数据构建灌水均匀度和流量降幅的线性回归模型,灌水均匀度线性回归模型的标准均方根误差为19.15%,流量降幅线性回归模型的标准均方根误差为14.81%,模型表现效果好。③构建灌水均匀度和流量降幅的投影寻踪回归模型,灌水均匀度投影寻踪回归模型的标准均方根误差为2.98%,流量降幅投影寻踪回归模型的标准均方根误差为2.42%,模型表现效果极好。【结论】PPR模型预测效果优于线性回归模型,且PPR模型与NSGA-Ⅱ预测结果较为一致,最优工况为:铺设坡度为0%,含沙量为1g/L,工作压力为96kPa,灌水均匀度为0.9585,流量降幅为0.0835。

基于AquaCrop模型的库尔勒香梨生长动态模拟及滴灌制度优化

为探究省力化栽培模式下库尔勒香梨园适宜的灌溉制度,依据4种灌溉定额(3750,5250,6750,8250 m^(3)/hm^(2))条件下2年香梨的田间试验数据,通过冠层覆盖度、土壤含水量和蒸散强度(ET_(a))和产量指标,确定AquaCrop模型参数。设置不同灌水场景,综合考虑产量、水分利用效率和灌溉水利用效率,利用AquaCrop模型优化香梨灌溉制度。结果表明:Y2W3处理产量高出其余处理3.87%~16.86%,Y2W1处理水分利用效率高出其余处理2.88%~27.20%;AquaCrop模型模拟与试验地实测结果的决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、标准均方根误差(NRMSE)、拟合度指数(d)和Nash效率系数(NSE)评价指标表明,冠层覆盖度R^(2)变化范围为0.89~0.93,土壤含水量d为0.92~0.98,ET_(a)的RMSE为1.06~1.61 mm/d;AquaCrop模型预测15种不同场景,灌溉定额7200 m^(3)/hm^(2)、灌水次数11次和灌溉周期14天的灌溉方案表现最优,其产量为6793.62 kg/hm^(2),水分利用效率为10.90 kg/(hm^(2)·mm),灌溉水利用效率为1.03 kg/m^(3)。AquaCrop作物生长模型可用于香梨产量预测和田间用水管理,其研究结果可为地表滴灌技术适用性选择提供依据。

Structural Design of a Bionic Anti-Clogging Drip Irrigation Emitter Based on Shark Dorsal Fin

Due to the poor anti-clogging performance of the common drip irrigation emitters, this paper designed a new bionic flow channel in the emitter based on the shape of shark dorsal fin. After preliminary structural design, the computational fluid dynamics (CFD) simulation showed that the bionic emitter exhibited superior anti-clogging performance and reasonable hydraulic performance. The passage rate of particles of the bionic emitter in simulation reached 96.3% which was 37.6% higher than 70% of traditional emitter, and the discharge exponent reached 0.4995 which was close to traditional emitter. Physical experiments were consistent with the CFD results, which confirmed the correctness of simulation. After a short cycle anti-clogging performance experiment, the bionic emitter still maintained 96.09% of the initial flow rate.

基于Richards模型研究不同水氮水平对向日葵干物质积累与产量的影响

【目的】揭示灌水施氮对向日葵生长的调控作用和产量形成与干物质积累的定量关系。【方法】2021年在北方农牧交错带内蒙古阴山北麓武川旱作区以食用向日葵(龙葵27)为研究对象,采用裂区试验设计,主因素为3种灌溉模式:不灌雨养W0(覆膜种植,播后保苗水300 m^(3)/hm^(2))、补水灌溉W1(覆膜种植,生育期总灌水量为900 m^(3)/hm^(2),播后保苗水300 m^(3)/hm^(2),苗期300 m^(3)/hm^(2),现蕾期300 m^(3)/hm^(2))和正常灌溉W2(覆膜种植,生育期总灌水量为1500m^(3)/hm^(2),播后保苗水300 m^(3)/hm^(2),苗期300 m^(3)/hm^(2),现蕾期300 m^(3)/hm^(2),花期300 m^(3)/hm^(2),灌浆期300 m^(3)/hm^(2))。副因素为3个施氮水平:0、135 kg/hm^(2)和270 kg/hm^(2),表示为N0、NE和NF。采用Richards方程定量分析了不同水氮组合下干物质积累动态变化过程以及对产量的影响。【结果】研究发现Richards方程可以较为准确地拟合向日葵地上部干物质积累;优化施氮使干物质积累更早地进入快增期,但是过量的施氮反而会延后进入快增期并且过早结束快增期,从而使快增期持续时间缩短。较不灌水的处理,苗期和现蕾期的灌水会延后进入快增期,但使干物质积累速度更快,而花期和灌浆期的灌水使快增期结束的时间更晚;水氮调控地上部干物质积累进而提高产量的决策:首要考虑通过更好的水氮调控措施来提高最大干物质积累速率,然后再考虑协调最大干物质积累速率达到峰值的时间与快增期结束时间的矛盾,以使更早达到最大干物质积累速率,更晚结束快增期。【结论】Richards模型可以较为准确的模拟向日葵地上部干物质积累的动态过程,为作物在灌溉条件下的动态生长模拟提供理论依据,过量施氮会使干物质积累快增期的时间缩短,灌水会提高干物质的积累速率。

单翼迷宫式滴灌带进出水口数、梯形流道齿数对抗堵塞性能的影响

【目的】研究进水口数、梯形流道齿数、出水口数对单翼迷宫式滴灌带抗堵塞性能的影响。【方法】采用物理试验、数值模拟、建立线性数学模型等方法,设计9组工况进行数值模拟,研究额定流量为1.8 L/h的单翼迷宫式滴灌带的水沙两相流流场,以及滴灌带不同进出水口数、梯形流道齿数对流态指数、流量系数的影响。【结果】SST k-ω两方程低雷诺数紊流模型更加适用于单翼迷宫式滴灌带流场的数值模拟;从进水口到梯形流道再到出水口,泥沙颗粒质量浓度逐渐变小;滴灌带第5进水口为主要进水口,第3出水口为主要出水口;进水口数、梯形流道齿数、出水口数对流态指数影响极小,对流量系数的影响显著性排序为梯形流道齿数>出水口数>进水口数;构建了流量系数与三因素之间的多元线性模型,该模型决定系数为0.987,精度较好。【结论】在梯形迷宫流道尺寸相同时,梯形流道齿数越少流道内部流速越大,更有利于泥沙颗粒排出流道。构建的流量系数与三因素的公式可实现出水口位置精准灌溉植物,合理利用土地资源。

新疆塔额盆地滴灌冬小麦氮营养诊断研究

为实现塔额盆地滴灌冬小麦氮营养诊断、确定适宜施氮量,在2020—2021年开展了两年大田试验。试验以‘新冬18’为研究对象,共设5个氮肥水平(0、80、160、240和320 kg/hm^(2)),分析不同施氮量对小麦地上部生物量及植株氮浓度的影响,构建冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型,并计算不同施氮量的植株氮营养指数,分析其与相对产量的关系,确定冬小麦氮营养丰缺情况。研究结果表明,冬小麦各生育时期,施氮量从0增加到240 kg/hm^(2),植株生物量及氮浓度差异显著,但当施氮量从240增加到320 kg/hm^(2)时,植株生物量及氮浓度差异不显著。施氮量与产量的拟合曲线表明,超过一定的施氮量后,增施氮肥会降低冬小麦产量,说明存在氮奢侈消费现象。依据地上部生物量与植株氮浓度构建的冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型N_(c)=3.088DM^(-0.374),模型决定系数R^(2)=0.918,模型检验参数(标准化均方根误差,n-RMSE)为8.89%,模型稳定性极好。基于植株临界氮浓度计算的氮营养指数,冬小麦适宜施氮量为160~240 kg/hm^(2)。冬小麦各生育时期,氮营养指数与相对产量的相关性均达到显著水平。综上所述,建立的塔额盆地冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型及氮营养指数可以较好地诊断并评价冬小麦氮营养状况。

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差（normalized root mean square error,n RMSE）为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。