摘要：作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2~100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。

摘要：针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的盐碱农田碳排放加剧和生态系统服务功能退化等问题,该研究以向日葵盐碱农田为研究对象,开展连续2 a的田间试验,探讨滴灌条件下有机肥施用对盐碱农田生态系统净碳收支和生态系统服务功能价值的影响。试验设置滴灌灌水下限及施肥模式2个因素。灌水下限设置2个水平(W1:土壤基质势阈值为-20 kPa,W2:土壤基质势阈值为-30 kPa),每个灌水下限下设置3种施肥模式(CK:纯施化肥,LBF:褐煤碳基有机肥4.5 t/hm^(2),SMF:羊粪堆肥5 t/hm^(2)),采用完全随机区组设计。另设畦灌施加化肥处理作为对照(MCK)。对不同处理的生态系统净碳收支及其组成要素以及3种生态系统服务价值(农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值)进行了对比分析。结果表明:相同施肥条件下,滴灌处理的土壤有机质含量、作物净初级生产力、籽粒碳输出和土壤碳排放高于畦灌处理,且这些指标的值均随土壤基质势升高而增加。相同灌溉条件下,施加有机肥处理可以显著提高土壤有机质含量、净初级生产力和籽粒碳输出并降低土壤碳排放。其中,滴灌灌水下限-20 kPa与褐煤碳基有机肥用量4.5 t/hm^(2)(W1LBF)相结合的处理有效促进了作物生长,并获得了最高的净初级生产力以及较低的土壤碳排放量,最终获得了最高的生态系统碳汇能力。此外,净初级生产力、土壤有机质和土壤碳排放等指标的变化影响了生态系统服价值。与MCK处理相比,W1LBF处理能够显著提升农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值,增幅分别为8004.20、923.9和2094.70元/hm^(2)。综上所述,该研究发现在河套灌区向日葵盐碱农田中,采用滴灌-20 kPa灌水下限结合4.5 t/hm^(2)褐煤碳基有机肥可以增加作物初级净生产力、提高盐碱农田系统的碳汇能力和生态系统服务功能价值。该研究可为干旱半干旱地区盐碱向日葵农田固碳减排和生态系统可持续发展提供科学依据。

摘要：为研究种植密度与调亏灌溉对玉米蒸发蒸腾和产量的影响,该研究2017—2019年连续3 a设置2个种植密度(常规低密度、高密度)和不同灌溉处理开展田间试验。2017年设当地灌溉(W1)、充分灌溉(W2)、全生育期轻度亏缺(W3)、抽穗期充分灌溉其余生育期轻度亏缺(W4)4个水分处理;在2017年试验结果基础上,2018年调整了试验设计,设充分灌溉(W2)、营养生长阶段(苗期末、拔节期)轻度亏缺(W5)、营养生长阶段中度亏缺(W6)3个水分处理;2019年设充分灌溉(W2)、营养生长阶段和灌浆末期轻度亏缺(W7)、营养生长阶段和灌浆末期中度亏缺(W8)3个水分处理。测定和计算了玉米植株茎流、棵间蒸发、冠层覆盖度、产量等指标。结果表明:玉米单株茎流速率受种植密度和水分亏缺的影响明显,复水可以缓解水分亏缺造成的茎流速率降低。高种植密度下,玉米植株对水分胁迫的反映更为敏感,相同水分亏缺程度会造成更严重的减产。相较于低种植密度(当地密度),充分灌溉下(W2)增大种植密度使2017、2018、2019年玉米产量分别提升15.82%、34.89%、22.64%;高密度处理下,相较于当地的经验灌水模式,在作物营养生长阶段后期及灌浆后期进行轻度亏水处理可在产量下降不显著的情况下节水约23.14%。因此,增大种植密度并在作物营养生长阶段后期及灌浆后期进行轻度亏水,可在显著增大产量的同时大幅减少耗水,结果为西北地区玉米节水增产提供科学依据。

摘要：田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。

摘要：科学高效的灌溉管理是提高水分生产力的关键。针对覆膜前后土壤水热条件有明显差异,灌水参数如何影响作物生长与耗水尚不明确的问题,本研究以制种玉米为研究对象在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了田间试验。设计3种滴头流量D1(2.0 L/h)、D2(2.5 L/h)、D3(3.0 L/h),5种灌水间隔时间P1(6 d)、P2(8 d)、P3(10 d)、P4(12 d)、P5(14 d),探究灌溉方案对覆膜制种玉米生长、产量和蒸腾耗水的影响。结果表明滴头流量较大和灌水间隔时间较小时制种玉米株高与叶面积指数表现更好。D1处理下,随灌水间隔时间增加株高和叶面积指数呈先增大后减小的趋势,在P2取得最大值。籽粒产量与灌水间隔时间呈现显著的二次函数关系,D1、D3处理下最大值均出现在P2。灌水间隔时间为6~10 d时D2可以获得最高的产量。单株日尺度液流速率与小时尺度液流速率均随滴头流量增大而增加,随灌水间隔时间增加而减小。D3处理小时尺度液流速率峰值比D2、D1处理分别增加85.88%~127.02%、117.80%~151.89%。灌水间隔时间由P1增加到P5时,小时尺度液流速率峰值降低23.56%~31.48%。制种玉米蒸腾量随滴头流量增大而增加。一定范围内(P1~P4),增加灌水间隔时间显著降低了全生育期耗水量。灌水间隔时间不大于10 d时,D2耗水量最低,比D1降低1.86%~4.14%,且获得更高的水分生产力。D1、D2处理均在P2处理获得最高水分生产力。为实现高效节水,滴头流量为2.5 L/h (D2)、灌水间隔时间为8~10 d是适宜干旱地区覆膜制种玉米的较优灌水方案,而灌水间隔时间为6~8 d时可以实现更高的产量和水分生产力。

摘要：介绍了石羊河流域水资源管理信息系统建立的必要性和初步设计方案,包括系统目标设计、系统结构设计、系统概念设计等。该系统的建立可提高流域管理工作效率和水平,使该流域水资源管理工作进一步规范化。

摘要：净灌溉需水量是估算农业灌溉用水量的参考依据。该文以西北干旱内陆区石羊河流域上中下游的古浪县,凉州区,民勤县为研究对象,在分析农业净灌溉需水量宏观驱动力因子(1959-2005)的基础上,以关键因子作为输入项,区域农业净灌溉量为输出项,分别建立农业净灌溉需水量的多元线性回归模型、人工神经网络BP模型以及人工神经网络集成模型。并对不同模型的模拟效果进行比较;通过对时间序列的离散化蒙特卡洛(MC)设计,采用不确定性评价指数(d-factor)对3种模型模拟的不确定性进行分析。结果表明:与多元线性回归模型和神经网络BP模型相比,神经网络集成模型具有较高的模拟精度,并能合理地指示影响因素与净灌溉需水量的不确定性变化。

摘要：本文以非饱和土壤水分运动理论为基础,根据蓄水坑灌法土壤水分入渗的特点,建立了蓄水坑灌条件土壤水分运动的数学模型,并用有限差分法进行求解。同时用试验资料对模型进行验证,并用模型计算结果分析了蓄水坑灌条件下土壤初始含水率对土壤水分分布的影响,能为蓄水坑灌法的合理设计提供了一定的参考。

摘要：为深入探讨根系分区交替灌溉的节水机理，分析了交替沟灌务件下土壤水稳定氢氧同住素分布特征及不同层次土壤水对玉米根系吸水的贡献率，明确了玉米根系吸水来源。结果表明，土壤水稳定氢氧同位素在沟、垄表层富集，沟中是垄上的28．78％。灌溉和降雨后，沟中表层土壤水稳定氢氧同位素分布发生突变，垄上变化较小。交替沟灌下灌水沟、非灌水沟和垄的不同深度土壤水对玉米根系吸水的贡献存在显著差异；玉米拔节期根系吸水主要来源于垄下10-20cm土层，贡献率为88％-97％；抽穗期来源于垄下20-40cm土层，贡献率为58％-92％，灌溉后主要供水层是灌水沟下O-10cm和垄下20-40cm土层。交替沟灌下采用小定额灌溉和不同生育期采用适宜的计划湿润层设计灌溉制度是提高作物水分利用效率的关键。

摘要：基于土地利用、土壤类型等信息数据和流域水文、气象资料,应用美国农业部水土保持局研制的小流域设计洪水模型-SCS模型对王东沟流域径流过程进行了模拟。按照集水区自然分水线划分流域子单元,并提出了适合该流域产流计算的CN值表。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,模拟精度在75%以上,说明模型在参数的确定上较为合理,可以应用于黄土高原典型流域,为建立分布式水文模型对流域进行生态水文综合评价提供了科学方法。