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相似文献
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1.
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 cm2·cm-2NRMSE=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。  相似文献   

2.
基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟   总被引:4,自引:0,他引:4  
为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,本文设计了埋深1 m,间距4 m的暗管排水模型试验,研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律,并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明:经过3次灌水淋洗后,表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg-1,达到了非盐化土水平,20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层,总盐分含量下降至8 g·kg-1以下;经过实测值与模拟值的验证,土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324,决定系数R2最小分别为0.992和0.906,说明模拟结果与实测结果吻合度较好,HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水(共90 d)后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征,模拟结果表明,0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg-1,40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg-1左右,基本达到轻度盐化水平;距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化,距离暗管越远,土壤剖面含盐量越大,盐分含量在0~8 g·kg-1范围内变化。  相似文献   

3.
利用棉花主要生育时期的无人机近红外影像数据,提取4种不同的植被指数,通过与棉花地上生物量的实测值建立拟合关系,分析了不同植被指数在棉花各生育时期的估算效果并对其进行了验证。结果表明,随棉花生长,归一化植被指数(NDVI)、宽动态植被指数(WDRVI)、比值植被指数(RVI)和差值植被指数(DVI)均从苗期开始显著增加,其后则表现为基本稳定的“饱和”现象,但棉花实测生物量在不同生育期均有显著差异。植被指数与棉花实测生物量的拟合结果显示:NDVI和DVI的二元线性拟合模型对苗期生物量拟合效果最佳(R2=0.84,RMSE=0.13 kg·m-2);WDRVI和DVI的二元线性拟合模型对花蕾期生物量拟合效果最佳(R2=0.87,RMSE=0.52 kg·m-2);RVI的非线性拟合模型对花铃期生物量拟合效果最佳(R2=0.79,RMSE=0.95 kg·m-2);WDRVI和RVI的二元线性拟合模型对盛铃期生物量的拟合效果最佳(R2=0.86,RMSE=0.96 kg·m-2)。  相似文献   

4.
选取新疆阿拉尔市典型极端干旱区为研究对象,利用土壤高光谱特征对土壤电导率进行反演。为了准确快速检测土壤电导率,通过获取南疆阿拉尔市红枣种植区土壤电导率和高光谱信息,在去包络线处理基础上,分别采用相关性分析法和连续投影算法(SPA)筛选特征波长,并建立特征波长与土壤电导率的偏最小二乘回归模型,使用均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)以及相对分析误差(RPD)对不同处理方法的模型效果进行评价。结果表明,基于原始光谱直接使用相关性分析法的预测精度RMSE=0.85566,R2=0.7479,RPD=2.7569;通过去包络线处理使用相关性分析筛选特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.44490,R2=0.9500,RPD=6.4510;基于原始光谱使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.31178,R2=0.9707,RPD=8.4445;通过去包络线处理使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.30173,R2=0.9764,RPD=9.3215。综上,说明SPA方法具有较强的特征波长选择能力,基于去包络线处理+SPA的偏最小二乘回归反演模型的预测精度最好,可实现新疆阿拉尔地区土壤电导率的快速检测。  相似文献   

5.
水稻冠层叶绿素含量高光谱估算模型   总被引:3,自引:0,他引:3  
为了寻求西北引黄灌区水稻冠层叶绿素含量的高精度估算模型,通过田间试验测定了水稻冠层SPAD和高光谱数据,运用任意波段组合的方式构建了一系列基于原始光谱、一阶导数光谱的比值、差值、归一化和土壤调节植被指数,筛选出反映水稻冠层SPAD的最佳植被指数作为自变量,应用普通回归分析方法和随机森林算法建立了该区域水稻冠层SPAD估算模型并进行了对比分析。结果表明:(1)应用普通回归分析方法,以RVI(D1316,D736)为自变量建立的指数模型是估算西北引黄灌区水稻冠层SPAD的最佳单变量模型;(2)采用随机森林算法,以4个植被指数RVI(R696,R540)、DVI(R700,R536)、SAVI(R700,R536)、RVI(D1316,D736)建立的估算模型比普通回归模型精度更高,验证结果的决定系数R2为0.873,均方根误差RMSE为3.221,平均相对误差RE为13.25%。说明通过随机森林算法建立的模型可以实现水稻冠层SPAD的精准估测,可以用于西北引黄灌区水稻冠层叶绿素含量的快速、无损获取。  相似文献   

6.
针对Hydrus-2D软件在红壤区涌泉根灌土壤水分运移模拟的适用性问题,依据非饱和土壤水动力学理论,并结合红壤区涌泉根灌土壤水分运动特征建立了涌泉根灌土壤水分的入渗模型,利用Hydrus-2D软件对模型进行求解,并对湿润锋运移距离以及土壤含水率的模拟值和实测值进行了对比验证。结果表明:在灌水结束时,Hydrus-2D软件对竖直向下方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为5.21%,水平方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为-7.28%,且湿润锋模拟值和实测值的相关系数(R2)均大于0.980,RMSE均在1.300 cm以内,F检验P值也均大于0.05;在灌水结束时,距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致,均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小,在距离灌水器不同位置处,Hydrus-2D软件对剖面土壤含水率的模拟值和实测值之间的相对误差均在±10%以内,且土壤含水率的模拟值和实测值相关系数(R2)均大于0.990,RMSE在0.030 cm3·cm-3以内,F检验P值也均大于0.05。说明模拟值和实测值具有较好的一致性,模拟结果可为红壤区涌泉根灌系统的合理设计及运行提供依据。  相似文献   

7.
为探寻不同施氮量对农田土壤呼吸(RS)的影响并快速准确估算RS,以关中地区冬小麦为研究对象,观测了5种施氮量下冬小麦农田RS的变化,研究了环境因子(土壤温度、土壤湿度)及作物因素(叶面积指数、地上部生物量、SPAD值)对于RS的影响,建立了适用于关中地区土壤温度与植被指数下的农田土壤呼吸估算模型。设置秸秆还田下的5种施氮量处理,分别为传统施氮量SN200(200 kg·hm-2)、优化施氮量SN150(150 kg·hm-2)、60%优化施氮量SN120(120 kg·hm-2)、50%优化施氮量SN100(100 kg·hm-2)以及不施氮肥SN0(0 kg·hm-2)。结果表明:不同施氮量下RS随生育期推进均表现为先升高再降低的趋势,同时添加氮肥促进了RS排放。各处理观测期内RS的均值为:SN200(3.68 μmol·m-2·s-1)>SN150(3.40 μmol·m-2·s-1)>SN120(3.06 μmol·m-2·s-1)>SN100(2.70 μmol·m-2·s-1)>SN0(2.21 μmol·m-2·s-1)。不同施氮量下冬小麦冠层近红外波段反射率在拔节期和抽穗期差异明显,反射率从高到低依次为SN200>SN150>SN120>SN100>SN0,而在灌浆期和成熟期差异不大。土壤温度显著影响了RSP<0.01),土壤湿度与RS没有显著相关关系(P0.05)。叶面积指数、地上部生物量、SPAD值和植被指数均与RS呈显著相关关系(P<0.05)。通过多种模型评估,建立基于植被指数和土壤温度的最佳农田土壤呼吸估算模型,显著高于基于土壤温度的单因子模型,模型精度可达到0.6以上(n=120)。  相似文献   

8.
采用相关分析和通径分析法研究了稻水蝇危害与水稻产量损失的关系。结果表明:水稻产量(y,kg/hm2)与田间虫口密度(x,头 /m2)、穗损失率 (x5,% )间0.01水平显著时的关系符合方程:y^=9433.965-6.6637x1-402.7469x5;产量损失(Y,kg/hm2)与田间虫口密度(x,头/m2)间关系符合下列方程 :Y^=-13.4989+6.0043x(r=0.9647**)。通径分析显示 ,穗损失率和虫口密度对产量建成直接效应最大 ,分别为-0.9218和-0.1422  相似文献   

9.
以青海省金银滩草原为研究区,采用Sentinel-2卫星影像结合地面实测数据进行草地地上生物量估算研究。分析了18种典型植被指数与生物量的拟合关系,通过精度评价和敏感性分析确定了不同植被指数模型的适用范围,并提出基于多植被指数模型的协同估算方案来提高草地生物量的制图精度,尝试克服传统单变量植被指数模型适用范围受限的问题。结果表明:18种植被指数与生物量的最优拟合模型呈现幂函数和指数函数两种类型,其中幂函数模型中CIgreen (Green chlorophyll index)所对应的估算精度最高,且当生物量高于0.65 kg·m-2时适用性最强;指数函数模型中NDII(Normalized difference infrared index)所对应的估算精度最高,且当生物量低于0.65 kg·m-2时适用性最强,且NDII与CIgreen模型的适用范围具有互补性。提出的多植被指数协同估算模型对应的R2cv达到了0.61,RMSEcv为0.226 kg·m-2,相对于单植被指数模型精度明显提高,R2cv增加7.0%以上,RMSEcv减小超过3.8%。综上,提出的多指数模型协同估算方案充分考虑了不同指数模型的适用范围,提高了牧草生物量的估算精度。  相似文献   

10.
运用温室葡萄水热平衡观测资料,分析了东北日光温室葡萄的能量平衡和能量分量日变化、生育期变化以及分配规律,同时也分析了潜热通量(λET)对环境因子的响应。结果表明:水热通量各分量在整个生育期日变化总体上呈现为单峰趋势,净辐射(Rn)的峰值最大为618.75 W·m-2,λET峰值最大为242.73 W·m-2,感热通量(H)峰值最大为327.93 W·m-2;在新梢生长期,白天λET较小,为34.55 W·m-2,随着生育期推进,λET逐渐增大,在果实着色成熟期达到最大值(78.49 W·m-2)之后减小;H在各生育期能量中均占了绝大部分;白天潜热通量占净辐射的比例(λET/Rn)在新梢生长期最小,为25.28%,在果实着色成熟期最大,为44.17%;感热通量占净辐射比例(H/Rn)整个生育期几乎都达50%以上,土壤热通量占净辐射比例(G/Rn)相对较小,变化范围为4.46~12.32 W·m-2;在整个生育期能量比率大小依次为H/Rn>λET/Rn>G/Rn。在不同生育阶段瞬时尺度上,Rn是影响潜热变化最主要的气象因子,R2高达0.88。在日尺度上,各气象因子对潜热通量的影响在逐渐变弱,相对湿度(RH)与λET相关系数仅为0.28。但无论从瞬时尺度还是日尺度,Rn都是影响潜热通量最主要的气象因子。各气象因子对潜热通量的影响大小依次为:Rn>VPD>Ta>RH。  相似文献   

11.
为了探究石羊河流域制种玉米的咸淡水轮灌模式,利用2014年田间试验观测资料对SWAP模型进行了参数率定和验证,模拟了不同咸淡水轮灌模式下的土壤水盐平衡,并筛选出了较优的咸淡水轮灌模式,预测了较长时期土壤盐分动态变化及制种玉米产量。结果表明:SWAP模型率定与验证过程中,土壤含水量的均方误差(RMSE)值在0.05 cm3·cm-3以下,平均相对误差(MRE)值在15%以下;土壤含盐量的RMSE值在4.2 mg·cm-3以下,MRE值在25%以下;制种玉米产量的RMSE值在380 kg·hm-2以内,MRE值在10%以下,率定和验证后的SWAP模型可用于研究区咸水与淡水灌溉的模拟与预测。3.0 g·L-1微咸水条件下采用2次淡水、1次咸水和1次淡水、2次咸水的轮灌方式以及6.0 g·L-1咸水条件下采用2次淡水、1次咸水的轮灌方式为研究区制种玉米的较优轮灌模式,这3种较优咸淡水轮灌模式下的土壤盐分累积量较少,并且能够提高制种玉米的产量。3种较优轮灌模式模拟预测结果显示,在模拟期内土壤含盐量增幅不大,能够达到平稳,不会造成土壤盐渍化,制种玉米减产幅度较小,制种玉米产量能够保持平稳。  相似文献   

12.
渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算及遥感反演   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于研究区的野外采样数据与Landsat 8遥感影像提取的增强型植被指数,构建渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算模型,并对土壤盐分的空间分布格局进行预测。结果表明:(1)由土壤含盐量与增强型归一化植被指数(ENDVI)构建的线性回归模型(y=-56.494x+22.687)拟合效果最好(R2=0. 886,RMSE=0. 907)。(2)通过选取的82个采样点,依据最佳遥感反演模型,预测出研究区土壤含盐量在9.33~26.99 g·kg-1之间变化,平均值为17.42 g·kg-1,标准差为2.30 g·kg-1,预测结果与土壤盐分的实测值较为一致。(3)利用地统计分析方法制作研究区棉田土壤盐分的空间分布图,分析可知土壤盐分从绿洲内部向外围呈逐渐增加的趋势。  相似文献   

13.
河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0~120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0~120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039~0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78~0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9~49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240~300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。  相似文献   

14.
为研究干旱区棉田在滴灌淋洗配合协同排水下的土壤盐平衡变化规律及微生物群落丰度特征,在新疆典型干旱盐碱区(141团)进行野外排水试验,试验设置暗管与竖井双因素协同排水,X轴方向五水平(距离竖井0、15、30、45 m和60 m,记为T1、T2、T3、T4和T5),Y轴方向三水平(距离暗管0、5 m和7.5 m,记为P1、P2和P3),分析土壤电导率与地下水位、土壤微生物之间的关系。结果表明,进行淋洗试验后,0~700 cm土层土壤电导率整体降低,200~400 cm土层脱盐最明显,最低达到0.9254 dS·m-1,全生育期平均脱盐率为70%,在距离暗管5 m、距离竖井45 m处的土壤脱盐效果最佳。此外,全生育期地下水埋深呈现先减小后增大的趋势,下降最大幅度达到2 m,且地下水位对土壤盐分的影响具有滞后性,土壤中微生物Chao1指数、多样性指数和丰富度指数均随土壤电导率降低而上升。研究表明,滴灌淋洗配合暗管与竖井排水有利于降低土壤深层盐分、控制地下水位、提升土壤微生物群落多样性,有利于推进干旱区盐渍化农田改良及恢复废弃耕地。  相似文献   

15.
为了解雨水集聚深层入渗(RWCI)系统土壤水分的入渗规律,设置不同灌水量(10 L、21 L和36 L)和RWCI设计坑深(40 cm和60 cm)的室内土箱试验,观测不同灌水量与不同水头变化情况土壤含水率变化和土壤湿润锋在径向和垂直方向上运移过程,依据非饱和土壤水动力学理论,建立HYDRUS-2D变水头边界条件土壤水分二维入渗模型。通过与实测数据对比,结果表明模型模拟值和实测值具有较好一致性:垂向湿润锋相对均方差(R_E)、平均绝对误差(MAE)和纳什系数(NE)分别为0.019、0.011 cm和0.994,径向湿润锋R_E、MAE和NE分别为0.018、0.851 cm和0.977,土壤含水率R_E、MAE和NE分别为0.188、0.016 cm~3·cm~(-3)和0.916。相比于设计深度为40 cm的RWCI系统, 60 cm RWCI系统在不同灌水量下能够更有效地增加果树根系分布层的土壤含水率,增加土壤水分入渗深度;相同灌水量下RWCI系统设计深度的径向湿润锋分布间无明显差异,而垂直方向的分布具有明显差异;RWCI系统在相同的设计深度下,随着灌水量增大湿润锋在垂向与径向的运移距离差异逐渐增大。  相似文献   

16.
黄土塬区土地利用方式对土壤主要理化性质的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过对陕西长武4种典型土地利用方式下0~500 cm土层土壤主要理化性质分析,以明确土地利用方式对土壤理化性质的影响。结果表明:农田、果园土壤有机质、全氮含量显著高于荒地和刺槐林地,土壤粘粒含量与土壤容重呈显著负相关关系,与土壤饱和导水率呈显著正相关关系;农田0~100 cm土层土壤容重达1.44 g·cm-3,显著高于同深度荒地(1.27 g·cm-3)、果园(1.38 g·cm-3)、刺槐林地(1.32 g·cm-3)土层;400~500 cm土层土壤含水量为刺槐林地(86 g·kg-1)<果园(113 g·kg-1)<荒地(152 g·kg-1)<农田(165 g·kg-1);果园和刺槐林地0~500 cm土层土壤平均饱和导水率分别为0.37、0.36 mm·min-1,显著高于农田(0.25 mm·min-1)和荒地(0.23 mm·min-1)。退耕还林(草)导致土壤容重降低、饱和导水率增加,有助于降水入渗,但退耕后深层土壤有干燥化的倾向。  相似文献   

17.
土壤电导率能够间接反映田间养分或盐分含量,通过监测土壤电导率可以掌握土壤养分或盐分运移和利用情况。本文通过2种土壤容重、5种含水率条件下土柱入渗试验,利用5TE传感器对土壤体积含水率、体积电导率、温度等参数进行连续监测,分析容重及含水率对土壤电导率的影响。结果表明:在入渗过程中,含水率和电导率均先增大后逐渐减小,最后趋于平缓;电导率开始减小的时间较含水率开始减小的时间略有提前;当体积含水率一定时,孔隙水电导率随体积电导率的增加基本呈线性增加;随含水率的增大,孔隙水电导率随体积水电导率增大的速率变慢;当体积电导率一定时,随着含水率的增加,孔隙水电导率逐渐减小,容重为1.35 g·cm-3时减幅为9.52%~55.51%,容重为1.3 g·cm-3时减幅为9.72%~54.62%;孔隙水电导率一定时,体积电导率随含水率的增加而增大,容重为1.35 g·cm-3时增幅为10.51%~124.75%,容重为1.3 g·cm-3时增幅为10.76%~120.35%。对于2种容重情况,相同含水率下孔隙水电导率与...  相似文献   

18.
基于冠层光谱角算法的小麦氮素营养监测   总被引:3,自引:0,他引:3  
通过田间小区试验,选择3个小麦品种,在不同氮素水平下,在测定小麦冠层反射光谱和叶片氮素含量基础上,提出小麦冠层光谱角算法,分析小麦冠层光谱角与氮素营养水平的定量关系。结果发现:对选择的3个小麦品种,光谱角均随氮素施用量增加而增大,光谱角预测叶片氮素的最佳模型为y=0.3999x0.3989,其决定系数R2为0.6870,其预测的RE、RMSE和R2分别为1.63%、0.1609、0.7515。利用光谱角算法可以监测小麦冠层氮素营养的差异。  相似文献   

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