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为实现多因素影响下土壤水盐、作物生产效益间的双层递进因果关系模拟,基于深度学习理论及方法将分级长短期记忆网络（HLSTM）与批标准化多层感知机（BMLP）耦合,且将Dropout与Adam优化算法耦合作为面向收敛的改进算法,构建了递进水盐嵌入神经网络（Progressive salt-water embedding neural network,PSWE）模型。评估了PSWE模型的有效性,并开展了多因素协同秸秆深埋下不同灌水量的土壤水盐及夏玉米生产效益的模拟。结果表明,PSWE模型具有多因素整体协同性,有效地模拟了土壤水盐运移规律、夏玉米生产效益及各变量间的内在依存关系。模型平均均方根误差为0.031,平均绝对误差为0.569,平均决定系数为0.987。模拟结果表明,单次灌水60mm的耕作层（0~40cm）含水率随时间推移持续降低,单次灌水135mm的耕作层含水率变幅较大,成熟期二者在秸秆隔层积盐率分别为49.2%和11.2%;单次灌水90mm和120mm的耕作层含水率保持在16%~24%之间,成熟期二者在大于40cm土层含水率保持平稳,秸秆隔层有脱盐趋势,脱盐率为6.1%和5.9%;夏玉米单次理论灌水量为89.3~96.8mm,耕作层理论含盐量为1.38~1.55g/kg。综上,多因素协同秸秆深埋下适宜灌溉量可实现抑盐提效的目标,PSWE模型可有效模拟土壤水盐运移和作物生产效益,为深度学习理论及技术在土壤水盐运移模型上的应用提供参考。 相似文献
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基于PSWE模型的土壤水盐运移与夏玉米生产效益模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
为实现多因素影响下土壤水盐、作物生产效益间的双层递进因果关系模拟,基于深度学习理论及方法将分级长短期记忆网络(HLSTM)与批标准化多层感知机(BMLP)耦合,且将Dropout与Adam优化算法耦合作为面向收敛的改进算法,构建了递进水盐嵌入神经网络(Progressive salt-water embedding neural network, PSWE)模型。评估了PSWE模型的有效性,并开展了多因素协同秸秆深埋下不同灌水量的土壤水盐及夏玉米生产效益的模拟。结果表明,PSWE模型具有多因素整体协同性,有效地模拟了土壤水盐运移规律、夏玉米生产效益及各变量间的内在依存关系。模型平均均方根误差为0.031,平均绝对误差为0.569,平均决定系数为0.987。模拟结果表明,单次灌水60 mm的耕作层(0～40 cm)含水率随时间推移持续降低,单次灌水135 mm的耕作层含水率变幅较大,成熟期二者在秸秆隔层积盐率分别为49.2%和11.2%;单次灌水90 mm和120 mm的耕作层含水率保持在16%～24%之间,成熟期二者在大于40 cm土层含水率保持平稳,秸秆隔层有脱盐趋势,脱盐率为6.1... 相似文献
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滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
以膜下滴灌(MDI)、地表滴灌(DI)和地下滴灌(SDI)3种滴灌模式与4种不同灌水下限组合,在我国西北地区进行了滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量影响的试验研究.结果表明:同一灌水下限下,MDI较DI平均增产16.0%,较SDI平均增产7.5%,SDI较DI平均增产7.9%,3种滴灌模式的单产均高于当地地面灌溉的单产(40.97 t/hm2);DI耗水量最大(平均239.3 mm),SDI次之(平均217.3 mm),MDI最小(平均193.0 mm).同一滴灌模式下:伸蔓期灌水下限为60%田间持水量的处理较灌水下限为40%田间持水量的处理平均增产21.0%,耗水量平均增加9.2%;果实膨大期灌水下限为80%田间持水量的处理较灌水下限为70%田间持水量的处理平均增产9.3%,耗水量平均增加6.7%.甜瓜各生育阶段适宜土壤含水率下限(占田间持水量的百分比)分别为:苗期65%,伸蔓和开花坐果期60%,果实膨大期80%,成熟期55%. 相似文献
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喷灌定额和灌水频次对冬小麦产量及品质的影响分析 总被引：3，自引：0，他引：3
为了解圆形喷灌机不同灌溉定额和灌水频次对冬小麦产量及籽粒品质的影响,于2014—2016年在北京市顺义区进行了水肥一体化大田试验,共设置3种灌水处理(W1、W2、W3),其中2014—2015年灌溉定额分别为135、112.5、90 mm,2015—2016年分别为154.5、132、109.5 mm。每种处理在冬小麦的返青-拔节、拔节-抽穗和抽穗-灌浆期土壤含水率分别达到田间持水量的70%、75%和75%时进行灌水。每个生育时期又按灌水定额设置为1次灌水(C1)和均分成2次灌水(C2),其中C2处理2次灌水时间间隔为9 d。试验结果表明,冬小麦拔节-抽穗期的阶段耗水量和日均耗水量均最大,W1处理产量最高。2015—2016年灌溉定额与灌水频次对水分利用效率的影响均不显著,但水分利用效率有随灌溉定额增加而降低的趋势,最大水分利用效率为W3处理的2.28 kg/m3。在W1和W2处理下,分2次灌水有利于提高冬小麦的穗数、产量和容重等指标,其中W1C2组合获得最高产量9 286.4 kg/hm2。灌溉定额与灌水频次组合对产量的效应中,灌溉定额起主导作用。建议北京地区冬小麦在圆形喷灌机条件下采用W1C2灌水方案,在返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆期分别灌水45、55.5、54 mm,且均分成2次灌水。 相似文献
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《灌溉排水学报》2020,(6)
【目的】探究秸秆隔层以上适宜的灌水上限及其对土壤水分和氮素分布的影响。【方法】通过室内土柱入渗试验,研究了秸秆隔层埋深25cm时饱和含水率、田间持水率、80%田间持水率3个灌水上限情况下土壤水分入渗及水氮分布情况。【结果】①秸秆隔层能抑制水分入渗,显著增加0～25 cm土层的储水量和储水效率。在无蒸发条件下,当灌水上限不超过田间持水率时,6 d后0～25 cm土壤水的储存效率达89%～91%;②秸秆隔层能抑制硝态氮的深层渗漏,增加0～25cm土体硝态氮量。80%田间持水率灌水上限结合秸秆隔层处理对0～25cm土层硝态氮量高于其他处理。【结论】秸秆隔层以上适宜的灌水上限为80%田间持水率。 相似文献
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暗管排水条件下春灌定额对土壤水盐运移规律的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
为探讨暗管排水条件下不同春灌定额对盐渍化灌区土壤水盐分布及作物产量的影响，以明沟排水常规春灌水平（2250m3/hm2）为对照组（CK），设置暗管排水条件下常规春灌灌水量的100%、90%、80%、70%（W1、W2、W3、W4）4个梯度，进行田间试验，研究不同春灌灌水量结合暗管排水技术对中度盐渍化土壤的淋洗效果，分析水盐分布规律、盐分离子淋洗效果、对地下水埋深的控制作用和对油葵产量及其水分利用效率的影响，确定最佳淋洗定额。结果表明：由于淋洗水量较大、排水较少，CK处理根层土壤含水率较高，但与W1、W2处理无显著差异。W1、W2、W3处理灌后均具有较好的脱盐效果，根层土壤脱盐率比CK处理分别提高了18.47、18.24、7.75个百分点（P<0.05），W1与W2处理间无显著差异，均显著高于W3处理（P<0.05）；W4处理由于灌水量较小，其土壤脱盐效果显著低于其他处理（P<0.05）。W1和W2处理对土壤盐分离子淋洗效果较好，随着灌溉淋洗水量的增加，土壤的离子组成朝良性方向发展。W2处理春灌后地下水埋深下降时间最佳，5月底地下水埋深降到0.8m，刚好是油葵种植的最佳时间，W2能够较好地保持土壤墒情，且不影响作物正常耕作。W1处理油葵产量显著高于其他4个处理（P<0.05），分别较CK、W2、W3、W4增产3.27%、3.54%、6.46%、17.98%。土壤水分利用效率最高的处理是W2，与W1无显著差异，显著高于CK、W3、W4（P<0.05）。综上，仅从增产角度分析，W1处理显著高于其他4个处理（P<0.05），是可供选择的模式；若受水资源限制，则可采用减少20%灌水量（W3处理），脱盐效率略低，较明沟排水低2.99个百分点，可以增加改良周期，缓解土壤盐渍化。从对土壤控盐、节水、稳产与水分利用效率多角度综合分析，在常规灌水量基础上减少10%并结合暗管排水技术（W2处理）是适宜的灌溉模式。 相似文献
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【目的】探究不同春灌策略下膜下滴灌棉田生育期适宜灌溉定额。【方法】通过大田小区试验,设计播前滴水春灌(春灌量90 mm)和常规春灌(春灌量180 mm)2种春灌模式,每种模式下在棉花生育期设计3种灌水定额(W1:30 mm、W2:37.5 mm、W3:45 mm)处理,研究春灌模式与灌水定额对膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化、棉花生长、干物质积累、产量和水分利用效率的影响。【结果】与常规春灌相比,滴水春灌能够保证棉花苗期出苗所需的土壤水分,且能显著提高生育期0～80 cm土层的土壤含水率;与苗期相比,滴水春灌棉花生育期0～40 cm土层出现积盐区,蕾期和花铃期0～40 cm土层电导率分别增加了7.84%和8.75%,滴水春灌生育期末0～100 cm土层土壤电导率较常规春灌增加8.37%;不同灌水定额下0～100 cm土层土壤电导率均呈增加趋势,但随着灌水定额的增加土壤剖面电导率显著降低,W1、W2、W3处理积盐率分别为30.11%、12.12%和11.11%;随着灌水定额的增加,株高和茎粗显著提升,干物质积累量明显增加,产量增加,而灌溉水利用效率(WUEI)减小,水分利用效率(WUEET)... 相似文献
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【目的】研究多次微量滴水技术对南疆棉田土壤水热盐分布的影响。【方法】在南疆第三师开展小区试验,设置不同灌水量(每次15～45 mm)及灌水频率(1～3次)处理(1-15、1-30、1-45、2-15、2-30、2-45、3-15、3-30、3-45),以春灌为CK(225mm),研究灌水量与灌水频率对棉田土壤湿润体含水率、耗水特征、土壤温度、土壤pH值及土壤盐分的影响,以期找到南疆盐碱地棉苗发芽所需水分供应与盐分洗脱水量的平衡关系。【结果】灌水量为15 mm处理能较好的将湿润区控制在种孔附近范围,湿润体内含水率极大值交汇点在距滴头点水平、垂直10 cm处,与春灌CK整个剖面土壤含水率相比均小于10%,剖面内平均含水率达到14.6%;2-15处理棉花播种出苗期-苗期灌水后耗水量、耗水强度及水分利用效率表现最佳,分别为241.52 m3/hm2、1.42 mm/d、1.08 kg/m3,且显著高于CK;土壤温度随灌水量增加而降低,但土壤温度会在灌水一段时间后回升并高于CK,灌水次数越多,灌水12～24 h后土壤温度越高;各处... 相似文献
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为探求适于晋西黄土区果农间作系统的水分调控措施,通过2 a试验并结合覆盖与调亏灌溉措施,分析了水分调控措施对苹果和大豆叶片生理特性、水分利用和产量等指标的影响.试验设置灌水上限三水平为田间持水量的55%(W1),70%(W2)和85%(W3),两种覆盖:秸秆覆盖(M1)和地膜覆盖(M2),另设清耕(CK0)、秸秆覆盖不灌水(CK1)和地膜覆盖不灌水(CK2)作为对照.结果表明:水分调控措施提高了生育期内苹果和大豆叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(LWUE),其中,处理M2W2的Pn和LWUE均高于其余调控措施.果树的遮荫抑制了大豆Pn和LWUE,即距离树行越近值越小.灌水、覆盖以及交互作用对大豆产量和水分利用效率(WUE)影响均在0.01水平下具有统计学意义,与其余处理相比,处理M2W2可增产9.48%~103.90%,WUE提高了11.07%~118.08%.通过多指标综合评价分析得出,节水增产效益最高的处理为M2W2,由此建议幼龄苹果-大豆间作采用地膜覆盖措施,同时在分枝期和鼓粒期采取田间持水量的70%为灌水上限的灌溉制度. 相似文献
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为探究夏玉米根系分布及产量对优化井渠轮灌模式下秸秆覆盖的动态响应，设置“渠井渠”灌溉模式下常规覆膜（FM）、秸秆表覆（BF）和秸秆深埋（SM），全渠水灌溉的常规覆膜为对照（CK）4种处理，于2018年和2019年在河套灌区开展了不同耕作模式田间试验。结果表明，CK处理夏玉米根系分布呈浅宽型，根长密度随土层加深而降低，根长密度集中点在表层0~20cm；优化井渠轮灌模式下，常规覆膜（FM）根长密度集中点在10~30cm，提高深层根长密度不显著；秸秆覆盖显著提高根长密度（P<0.05），BF处理根系呈宽浅型分布，根长密度集中点在0~20cm，较CK处理的0~20cm土层根长密度提高19.6%（P<0.05）；SM处理根系呈深扎型分布，根长密度集中点下移至20~40cm，显著提高大于40cm土层根长密度，较CK提高91.7%（P<0.05）；各处理水平方向根长密度近似呈以植株为中心的标准正态分布，分布半径约15cm；优化井渠轮灌模式显著降低夏玉米生育期耗水和提高水分利用效率（P<0.05），但FM和BF较CK平均减产10.1%和1.3%；SM综合效果较佳，较CK平均增产8.9%，水分利用效率平均提高41.4%。该研究可为河套灌区合理安全利用地下微咸水资源、丰富井渠轮灌理论体系及节水增产提供借鉴。 相似文献
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不同秸秆隔层材料对河套灌区土壤水盐运移及玉米产量的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
通过在内蒙古河套灌区设置秸秆隔层试验,研究小麦、玉米2种秸秆隔层材料对土壤水盐运移及玉米产量的影响。结果表明,秸秆隔层处理在整个玉米生育期0～40cm土层土壤含水率变化波动较大,且土壤含水率总体低于不设隔层的对照处理,不同秸秆隔层处理在玉米生长前期土壤含水率差异不明显,但后期玉米秸秆隔层处理土壤含水率低于小麦秸秆隔层。40～80cm土层不同处理土壤含水率变化趋势与0～40cm正好相反,含水率大小依次为玉米秸秆隔层、小麦秸秆隔层、对照。秸秆隔层处理抑制了土壤盐分随水分的向上运移,同时延缓了水分的下渗过程,增强了盐分淋洗效果,玉米秸秆隔层的控抑盐效果好于小麦秸秆隔层。秸秆隔层处理没有明显增产优势,玉米秸秆隔层处理较小麦秸秆隔层处理的玉米产量要略高。 相似文献
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咸水灌溉对土壤水盐分布和小麦产量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
在石羊河流域中游开展田间灌溉试验,试验设置3种灌水量,灌溉定额分别为355,280,205 mm(W1,W2和W3);4种灌水矿化度0.7,3.0,5.0和7.0 g/L(S1,S2,S3和S4),共12个处理,每个处理3组重复.研究结果表明:淡水灌溉条件下,土壤积盐率不超过15%,当灌水矿化度在3.0 g/L以上时,土壤剖面盐分积累峰值在20~40 cm层,灌溉水带入的盐分有40%~80%积累在60 cm深度.当灌水矿化度为3.0 g/L时,盐分胁迫造成春小麦减产在10%以下;灌水矿化度为5.0 g/L和7.0 g/L时,春小麦减产严重,最高可达28%.相同灌水矿化度条件下,与充分灌溉(W1)相比,W2和W3分别减产10%和15%左右.拔节期-灌浆期是春小麦需水关键期,灌水要及时,3种灌水量均可以保证春小麦根区含水量维持在田间持水量的60%~80%.因此,3.0 g/L的微咸水灌溉不会造成春小麦大幅减产,合理调控灌水时间,灌水量为205~355mm可以保证春小麦土壤含水量维持在适宜的水平. 相似文献
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基于3种灌溉决策方法(土壤水分、蒸散量、土水势),设置10个灌溉处理(CK,W1,W2,EP100,EP80,EF100,EF80,P25,P45,P65),研究不同灌溉决策方法对河西地区春玉米生长、产量及水分利用效率WUE的影响.结果表明:基于土壤水分、蒸散量、土水势调控灌溉下产量最高的处理分别为CK,EP100和P25;处理CK的产量比EP100和P25分别增大6.90%和8.28%.CK的春玉米生长和干物质积累最优,但是耗水量最大,为718.54 mm,比EP100增大26.13%和11.57%.处理EP100的产量显著低于CK,但WUE显著高于CK.处理P25较CK和E P100灌水次数多,产量和水分利用效率表现均不突出.处理EP80和EP100的产量和WUE差异不具有统计学意义.综合考虑产量、水分利用效率和灌溉决策方法的适用性,基于过去蒸散量调控灌溉,每周灌水定额为80%ET0(EP80)是最适合河西地区春玉米高效稳产的灌溉决策方法. 相似文献
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《灌溉排水学报》2021,(1)
【目的】缓解华北平原淡水资源匮乏与冬小麦高耗水的矛盾,解决当地水资源利用率低的问题。【方法】以济麦22为试验材料,在条带种植微喷带灌溉设置了4个灌水量处理:在小麦拔节期、灌浆初期、灌浆中期(灌浆期5月下旬)3个生育时期设灌水15 mm(W1)、22.5 mm(W2)、30 mm(W3)、37.5 mm(W4),以等行距种植常规地面畦灌在拔节期和灌浆初期各灌60mm为对照(CK),分析了不同灌溉处理的耗水特性、籽粒产量及水分利用特征。【结果】小麦生育期内总耗水量在306.46～399.4 mm,W1、W2、W3、W4处理和CK土壤水占总耗水的比例分别为44.2%、42.97%、41.24%、40.15%和38.41%;随着灌水量的增加,灌溉水占总耗水的比例增加;冬小麦拔节至灌浆初期耗水量最大,占全生育期的45.33%～53.68%,条带种植模式各处理在播种至灌浆初期耗水所占比重较大,CK则在灌浆初期至成熟期较大。微喷带灌溉条件下冬小麦籽粒产量随着灌水量的增加而增加,W4处理产量最高达9 682.66 kg/hm2;W3处理的水分利用率最高,比CK提高了7.54%。【结论】微喷带灌溉灌水量在135～157.5mm,耗水量在367.5～400 mm时,冬小麦能获得最高的产量和水分利用效率。 相似文献
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针对宁夏扬黄灌区降水少、春季低温不利于玉米出苗和生长,而作物生育中后期高温胁迫导致玉米生产力低下等问题,在滴灌条件下设置秸秆全量还田(9 000 kg/hm2)配施3个不同纯氮用量:150,300,450 kg/hm2(即处理N1,N2,N3),并以秸秆还田不施氮肥为对照处理(CK),研究不同施氮量对土壤水分、土壤温度、土壤碳氮(土壤有机碳和全氮含量及碳氮比C/N)、玉米产量及水分生产率的影响.结果表明,N3处理对提高0~40 cm层土壤有机碳、全氮含量效果最佳,分别较CK处理显著提高41.5%和41.7%,而N2处理对调控土壤C/N效果最显著,较CK处理显著增加5.2%.秸秆还田配施氮肥均可提高玉米苗期(播后20 d)0~25 cm土层土壤的温度,且对玉米生育期内0~100 cm土层土壤具有很好的保水作用,以N2处理对土壤调温保水效果最佳.处理N1和N2能显著影响玉米的产量构成,较CK处理可显著增产46.2%~63.7%.同时,N2处理可显著提高玉米水分生产率,与CK处理相比,N2处理可显著促进玉米水分生产率提高36.1%.可见,秸秆配施300 kg/hm2氮肥还田在宁夏扬黄灌区对调控土壤水热环境和土壤碳氮比、促进玉米产量和水分生产率增加方面,效果最佳. 相似文献
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《灌溉排水学报》2021,(1)
【目的】提高夏玉米用水效率。【方法】2018—2019年设置4个微喷补灌处理,分别以0～10(W10)、0～20(W20)、0～30(W30)和0～40(W40)cm为目标湿润土层,补灌的目标土壤含水率为相应土层的田间持水率,补灌时期均为夏玉米播种时、拔节期开始时和抽雄期开始时;以传统畦灌模式(CK)为对照,研究了不同微喷补灌方案对夏玉米形态发育指标、产量构成、耗水量和水分利用效率(WUE)的影响。【结果】随着补灌目标湿润土层深度的增加,夏玉米株高、叶面积指数(LAI)、地上部干物质量和籽粒产量等指标呈逐渐增大或先增大后减小的趋势,当目标湿润土层达到20cm后,继续增加灌水量对夏玉米生长的促进效应减小,W20处理的各项指标均能获得较高值。耗水量和WUE受补灌目标湿润土层深度影响显著,其中,耗水量随目标湿润土层深度的增加而增大,WUE则与之相反。W20处理与CK和高水分(W40)处理相比,籽粒产量无显著差异,但灌溉用水量减少47.33%～54.73%,耗水量显著降低9.86%～13.85%,WUE显著提高11.48%～19.26%。【结论】建议试验区夏玉米微喷补灌的目标湿润土层为0～20 cm,目标含水率为田间持水率。 相似文献