国家自然科学基金(51179204)
- 作品数：9 被引量：55H指数：4
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- 土壤空间变异对滴灌水氮淋失风险影响的模拟评估被引量：4
- 2013年
- 滴灌水氮淋失是系统设计和运行管理需要考虑的重要因素。本研究利用HYDRUS-2D软件构建了滴灌条件下的水氮运移模型,通过局部敏感性分析和全局敏感性分析方法研究了砂壤土土壤水力参数、初始含水率和土壤溶液中初始NO3--N浓度的空间变异对水分渗漏率和NO3--N淋失率的影响。结果表明,水分渗漏率和NO3--N淋失率随饱和含水率的增大而明显降低,随土壤初始含水率的增大而明显升高。弱变异条件下,水分渗漏率和NO3--N淋失率的变异性主要由土壤初始含水率、饱和含水率和饱和导水率的空间变异引起;中等变异条件下,初始含水率和土壤溶液中初始NO3--N浓度为影响水分渗漏和NO3--N淋失的最重要因素。当土壤达到中等变异程度时,忽略土壤参数空间变异的影响,可能会低估滴灌水分渗漏和NO3--N淋失的风险。因此,考虑关键土壤参数的空间变异特征,将有助于更准确地评估田间尺度滴灌水氮淋失风险。
- 王珍李久生栗岩峰
- 关键词：滴灌水分渗漏土壤参数
- 土壤含水率监测位置对温室滴灌番茄耗水量估算的影响被引量：6
- 2014年
- 土壤水分传感器埋设位置的选择是局部灌溉条件下获得作物根区代表性土壤含水率数据，从而制定滴灌灌溉制度的关键。本文以日光温室滴灌番茄为对象，研究滴灌线源土壤湿润体内含水率分布状况，通过对比距滴灌带不同位置处土壤含水率监测结果估算番茄耗水量的差异，探讨土壤含水率监测的合理位置。结果表明，番茄生育期内14～25mm的灌水定额主要用于增加0～40cm土层的土壤含水率，湿润体内日平均土壤含水率分布在75％～100％田间持水率。作物生育期内连续多次滴灌条件下，沿滴灌带单个灌水器形成的湿润土体会充分叠加，形成近似均匀的土壤含水率带状分布，且作物生育期内沿深度方向0～40cm土层土壤含水率均值无显著性差异，距滴灌带不同水平距离的土壤含水率随时间的变化趋势具有同步特点，无明显的滞后性。以集中80％总根量的土壤深度作为滴灌番茄水分渗漏下界面时，14～25mm的灌水定额会导致深层渗漏，且深层渗漏量表现出一定的空间变异性。番茄生育期内深层渗漏量约占灌水量的13％。距滴灌带不同位置处的番茄耗水量除在番茄苗期和开花座果期有较大差异外，其余生育阶段的差异均在10％以内。对温室滴灌番茄来说，滴灌高频少量的灌溉特征有利于维持作物根系层适宜的土壤水分状态，监测1个含水率剖面即可满足估算作物耗水量的要求。
- 赵伟霞李久生王珍栗岩峰张志云
- 关键词：日光温室番茄滴灌土壤含水率传感器
- 基于空间效应模型的滴灌均匀系数对春玉米产量的影响分析被引量：1
- 2013年
- 【目的】定量评价滴灌均匀系数和土壤空间变异对春玉米产量的影响。【方法】在华北平原砂质壤土上进行4年田间尺度的春玉米滴灌试验,2009及2010年试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.66、0.81和0.99 3个水平,灌水量设置灌溉需水量的50%、75%和100%3个水平;2011及2012年试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.59、0.80和0.97 3个水平,施氮量设置0、120和210 kg·hm-2 3个水平。分别用经典方差分析模型(ANOVA)和空间效应模型(SP)对春玉米产量数据进行拟合。【结果】ANOVA模型表明,均匀系数、灌水量及施氮量对春玉米产量的影响均不显著;而考虑了土壤空间变异影响的SP模型指出,当均匀系数过低(如Cu<0.6)时,灌水和施肥不均匀性对作物产量可能造成显著的负面影响。【结论】在确定滴灌均匀系数设计标准时需要考虑土壤空间变异程度的强弱,对研究区域来说,宜避免采用过低的滴灌均匀系数。
- 王珍李久生张航栗岩峰
- 关键词：华北平原滴灌方差分析
- 干旱区滴灌均匀系数对土壤水氮分布影响模拟被引量：6
- 2014年
- 基于HYDRUS-2D软件建立了棉花膜下滴灌水氮运移模型，利用干旱区棉花膜下滴灌试验数据对模型进行了参数率定和验证。将灌水器流量沿毛管的变化离散为依次逐段减小，并假设土壤水分在各段之间不存在交换，利用验证后的数学模型研究了干旱区不同滴灌均匀系数时土壤水氮分布特征，评估了土壤空间变异对水氮分布均匀性的影响。模拟结果表明，随着灌水的进行，滴灌均匀系数Cw，为0．60和0．80时，土壤含水率和NO3--N质量浓度均匀系数均呈下降趋势，而Cw=0．95时变化较平稳；滴灌均匀系数越低，灌水后土壤含水率和NO3--N质量浓度均匀系数降低的幅度越大；土壤NO3-N质量浓度均匀系数的变化范围为0．35～1．00，低于土壤含水率均匀系数。田间试验存在的土壤空间变异在一定程度上增加了土壤水氮分布不均匀性。
- 关红杰李久生栗岩峰
- 关键词：棉花滴灌
- 基于三维Copula函数的滴灌硝态氮淋失风险评估方法被引量：3
- 2013年
- 硝态氮淋失是滴灌系统设计和运行管理需要考虑的重要因素。该研究构建了滴灌条件下的水氮运移模型,利用HYDRUS-2D软件进行了求解,模拟分析了田间尺度砂壤土饱和导水率和初始含水率空间变异对NO_3^--N淋失率的影响,并利用三维Gumbel-Hougaard Copula函数构建了土壤饱和导水率、初始含水率和NO_3^--N淋失率的联合分布函数,分析了给定土壤饱和导水率和初始含水率条件下NO_3^--N淋失率超过某一阈值的条件概率。结果表明,NO_3^--N淋失率概率密度函数可用指数函数表示;土壤饱和导水率和初始含水率的空间变异会明显增加NO_3^--N淋失风险;NO_3^--N淋失率超过给定阈值(6.4%,均质土壤条件下的NO_3^--N淋失率)的条件概率基本随土壤饱和导水率和初始含水率的增大而增大。构建田间尺度土壤特性参数(如饱和导水率、初始含水率等)与NO_3^--N淋失率的联合分布函数为研究多变量空间变异条件下NO_3^--N淋失风险评估提供了参考。
- 王珍李久生栗岩峰
- 关键词：灌溉水分硝态氮淋失饱和导水率
- 灌水频率和施氮量对番茄生长及水氮淋失的影响被引量：10
- 2015年
- 不合理灌溉水氮管理引起的水氮淋失越来越受到关注。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究充分供水条件下水氮管理参数对土壤水氮淋失和番茄生长的影响。试验选取灌水频率和施氮量2个因素,灌水间隔设3、6和9 d 3个水平,施氮量设0、180和300 kg/hm23个水平。在番茄生育期内观测土壤含水率、土壤水势和土壤氮素含量,番茄收获时测定地上部分干物质、产量和氮素吸收量。结果表明,土壤水分深层渗漏和硝态氮淋失几乎发生在番茄整个生育期内,表现出深层渗漏量增大时硝态氮淋失量也增大的同步特征。灌水间隔3 d和6 d处理的生育期累积渗漏量接近,占灌水量的12%,而当灌水间隔增加到9 d时,生育期深层渗漏量明显增加,占灌水量的18%。同一灌水频率下,硝态氮累积淋失量随施氮量的增加呈增加趋势,生育期累积最大水氮淋失量发生在低灌水频率高施氮量处理。灌水频率和施氮量对番茄植株吸氮量和产量的影响未达到统计学上显著水平(P=0.05)。从减少水氮淋失和方便管理两方面考虑,建议温室滴灌番茄适宜的灌水间隔为6 d。
- 张志云赵伟霞李久生
- 关键词：灌水频率施氮量番茄深层渗漏氮素淋失
- 田间试验评估圆形喷灌机变量灌溉系统水量分布特性被引量：22
- 2014年
- 为了定量评估变量灌溉对喷灌机灌水深度和水量分布均匀性的影响，该文通过在圆形喷灌机中安装电磁阀、压力调节器、变频器及变量灌溉控制系统，搭建了圆形喷灌机变量灌溉自动控制平台，评估了均匀灌溉、部分喷头开启式变量灌溉和脉冲式变量灌溉条件下的水量分布特性。结果表明，均匀灌溉条件下，当喷灌机行走速度百分数为20%～100%时，沿径向修正赫尔曼-海因均匀系数和分布均匀系数变化分别为92%～94%和87%～89%，行走速度的影响很小；沿喷灌机旋转方向（周向），修正赫尔曼-海因均匀系数为95%，分布均匀系数为93%，与喷灌机行走速度和测量位置关系不大；通过控制喷灌机行走速度可以获得准确的灌溉水深。变量灌溉条件下，喷灌机周向水量均匀性不变，但径向水量均匀性降低。与均匀灌溉相比，部分喷头开启式变量灌溉的径向修正赫尔曼-海因均匀系数和分布均匀系数分别降低10和19个百分点，降低程度随喷头分组数增加而增大。与均匀灌溉相比，脉冲式变量灌溉的径向修正赫尔曼-海因均匀系数和分布均匀系数分别降低9和12个百分点，降低程度与相邻管理区内的灌水深度差呈正相关。为保证变量灌溉管理区内的径向修正赫尔曼-海因均匀系数≥85%，部分喷头开启式变量灌溉需在管理区两端分别设置0～3m的过渡带，脉冲式变量灌溉需设置0～4m的过渡带。变量灌溉条件下通过调整喷灌机行走速度控制灌溉水深的精度与喷灌机行走速度和电磁阀占空比有关，部分喷头开启式变量灌溉灌水深度平均低估0.48 mm，脉冲式变量灌溉平均低估1.46 mm。
- 赵伟霞李久生杨汝苗栗岩峰
- 关键词：灌溉喷灌系统圆形喷灌机灌水深度
- 灌水周期对日光温室滴灌番茄耗水量的影响被引量：2
- 2014年
- 以日光温室滴灌番茄为对象,研究充分供水条件下不同灌水周期对番茄耗水量的影响,并探讨不同土壤水分渗漏下界面深度和土壤水分传感器类型对番茄耗水量估算精度的影响。结果表明,灌水周期对土壤深层渗漏量、番茄总耗水量的影响均未达到显著水平,深层渗漏量占灌水量的13.8%,番茄总耗水量为210.2mm,日平均耗水强度为2.3mm/d。以40cm和60cm作为水分渗漏下界面,深层渗漏量的差异占灌水量的0.9%;相对于60cm界面,基于40cm界面估算的番茄总耗水量偏差率仅为2.1%。基于Trime管与Hydra Probe探头估算的番茄总耗水量的偏差率为0.9%,但二者对番茄不同生育阶段内耗水量的估算值具有较大的偏差。测量作物生育期内耗水量时,以始终基于1种类型土壤水分传感器的测量值为宜,深层渗漏下界面深度以集中80%总根量的土体深度即可。
- 赵伟霞张志云李久生
- 关键词：灌水周期施氮量日光温室番茄耗水量
- 棉花膜下滴灌二维土壤水与作物生长耦合模拟模型率定与验证被引量：3
- 2014年
- 通过新疆地区棉花膜下滴灌田间试验，获得土壤水分动态、作物生长指标、产量等数据以率定和验证二维土壤水与作物生长耦舍模拟模型。结果表明，基于二维土壤水与作物生长耦合模拟模型，土壤含水率模拟值与实测值的RMSE为0．018～0．059cm＾3／cm＾3。，一致性指数为0．504～0．990；叶面积指数、株高和地上部分干物质量预测值与实测值的RMSE分别为0．26～O．51、1．08～1．82cm和1032～1312kg／hm＾2；棉花籽棉产量模拟值与实测值的差异为1．2％～9．0％。二维土壤水与作物生长耦合模拟模型可用于预测棉花膜下滴灌条件下土壤水分运动和作物生长过程。
- 王军关红杰李久生
- 关键词：膜下滴灌作物生长模型率定
