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干旱定量评估与精准抗旱技术的深度融合

Science Bulletin 2023年第1期68卷 48-52页

作者：张宝庆吴普特赵西宁 Key Laboratory of Western China's Environmental Systems(Ministry of Education) College of Earth and Environmental SciencesLanzhou UniversityLanzhou 730000China National Engineering Research Center for Water Saving Irrigation at Yangling Institute of Soil and Water ConservationNorthwest A&F UniversityYangling 712100China

本研究提出了一种包含干旱缺水定量分析、雨水资源化、智能灌溉和水资源科学管理四个模块的干旱评估与应对方案.通过统筹分析水资源供需平衡关系,确定干旱事件中的水分亏缺量,量化雨水资源化和智能灌溉所需用水量;根据不同干旱成因模式... 详细信息

本研究提出了一种包含干旱缺水定量分析、雨水资源化、智能灌溉和水资源科学管理四个模块的干旱评估与应对方案.通过统筹分析水资源供需平衡关系,确定干旱事件中的水分亏缺量,量化雨水资源化和智能灌溉所需用水量;根据不同干旱成因模式、气候区和地形地貌,制定具体的旱情应对方案,形成从理论研究-技术研发-装备构建-科学管理的绿色高效干旱评估与应对的理论框架;克服了现有研究中干旱评估与抗旱减灾之间脱节的问题,提出了从“诊断病情(旱情定量评估)”到“科学治疗(抗旱技术研发)”再到预后“健康监测(水资源科学管理)”的全链条式解决方案.

关键词：雨水资源化水资源供需平衡应对方案抗旱技术智能灌溉健康监测抗旱减灾链条式

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培养堪当民族复兴重任的卓越农林人才

中国高等教育 2022年第18期 4-6页

作者：吴普特西北农林科技大学

高等农林院校是我国高等教育体系的重要组成部分,培养卓越农林人才是涉农高校内涵式发展的根基。西北农林科技大学坚持把培养堪当民族复兴重任的卓越农林人才作为办学之基、立校之本,有效支撑创建特色鲜明世界一流农业大学,有力服务乡... 详细信息

高等农林院校是我国高等教育体系的重要组成部分,培养卓越农林人才是涉农高校内涵式发展的根基。西北农林科技大学坚持把培养堪当民族复兴重任的卓越农林人才作为办学之基、立校之本,有效支撑创建特色鲜明世界一流农业大学,有力服务乡村全面振兴和农业农村现代化。

关键词：农林人才涉农高校人才培养内涵式发展

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以国家战略为导向推进农业高校学科交叉融合

中国高等教育 2023年第20期 13-16页

作者：吴普特西北农林科技大学

当今世界进入大科学时代,交叉融合已成为学科发展的主流方向和科学技术革命的重要特征。农业高校担负着“强农兴农”的崇高使命,要准确把握农业农村现代化对教育、科技、人才的重大需求,积极构建有利于学科交叉融合的政策环境和文化氛围... 详细信息

当今世界进入大科学时代,交叉融合已成为学科发展的主流方向和科学技术革命的重要特征。农业高校担负着“强农兴农”的崇高使命,要准确把握农业农村现代化对教育、科技、人才的重大需求,积极构建有利于学科交叉融合的政策环境和文化氛围,以高质量发展增强服务国家战略的能力。

关键词：学科交叉融合农业高校高质量发展

基于能值分析的黄河流域粮食生产系统蓝绿水资源利用评价

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农业工程学报 2022年第1期38卷 132-140页

作者：卓拉尚科辉杨西吴普特西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

明晰水资源紧缺地区粮食生产系统中水资源的贡献和利用效率,是落实最严格水资源管理制度的基础。该研究结合水足迹计算和能值分析方法,构建粮食生产系统水资源能值评价指标体系,应用于2001-2016年黄河流域沿线小麦和玉米生产系统,解析... 详细信息

明晰水资源紧缺地区粮食生产系统中水资源的贡献和利用效率,是落实最严格水资源管理制度的基础。该研究结合水足迹计算和能值分析方法,构建粮食生产系统水资源能值评价指标体系,应用于2001-2016年黄河流域沿线小麦和玉米生产系统,解析沿线各省粮食生产系统中水资源能值投入、能值贡献与能值利用效率。结果表明:水资源能值投入增加,其中玉米绿水能值投入增幅达118.14%。蓝水能值贡献率高于绿水,青海、宁夏和内蒙古3省(区)粮食生产系统水资源能值贡献率最大。水资源能值利用效率显著提升,绿水能值利用效率均高于蓝水,各省(区)水资源能值利用效率以河南和山东最高。研究结果可为黄河流域沿线农业生产系统水资源效率评价和优化配置提供方法参考。

关键词：水资源作物灌溉能值分析水足迹蓝绿水

1989—2019年陕西省作物生产水足迹时空演变与节水潜力评价

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资源科学 2023年第1期45卷 158-173页

作者：闫晨健栗萌卓拉杨西吴普特西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

【目的】陕西省是中国重要的粮油果基地,却大部分地处半干旱区,有限的水资源是制约当地经济社会可持续发展的最大刚性约束。作物生产耗水及节水潜力定量评价是农业适水发展与绿色高效节水的基础性工作。【方法】本文基于1989—2019年陕... 详细信息

【目的】陕西省是中国重要的粮油果基地,却大部分地处半干旱区,有限的水资源是制约当地经济社会可持续发展的最大刚性约束。作物生产耗水及节水潜力定量评价是农业适水发展与绿色高效节水的基础性工作。【方法】本文基于1989—2019年陕西省地级市尺度10种主要作物在灌溉、雨养条件下作物生产蓝水足迹(灌溉水消耗)、绿水足迹(有效降水消耗)和灰水足迹(稀释污染负荷所需水量)时空演变特征,推演典型年作物生产工程节水潜力和真实节水潜力。【结果】结果显示:(1)近30年陕西省各作物生产消耗型水足迹均呈整体下降趋势,同一作物生产水足迹在市际间存在较大差异。省平均苹果生产消耗型水足迹下降幅度达91.3%;各市间小麦生产消耗型水足迹差异值可达3.41 m^(3)/kg,同时,苹果和油菜籽生产灰水足迹呈上升趋势。(2)省作物生产消耗型总水足迹在2019年达160.55亿m^(3)/a,较1989年微降1.8%;玉米、小麦和苹果贡献了省作物生产消耗型总水足迹的80%以上。(3)陕西省作物生产工程节水潜力、蓝水真实节水潜力和绿水真实节水潜力分别可达62%、68%和49%。【结论】陕西省农业节水潜力较大,初步有两方面建议:(1)技术与管理措施结合,加快农业节水增效;(2)加快推进科学精准施肥,减少环境压力。

关键词：作物生产水足迹时空演变水足迹基准节水潜力陕西省

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动态水压间歇脉冲喷灌喷洒水力性能研究

农业机械学报 2023年第10期54卷 294-303页

作者：葛茂生魏福强吴普特张骞文薛绍鹏西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

动态水压喷洒和基于脉冲宽度调制的间歇喷洒对喷头喷洒水力特性均有显著调节作用,为充分发挥动态水压和间歇喷洒的技术优势,本研究通过压缩空气储能调节同步实现动态水压和间歇脉冲喷洒,基于此开发出新型动态水压间歇脉冲喷灌装置,并对... 详细信息

动态水压喷洒和基于脉冲宽度调制的间歇喷洒对喷头喷洒水力特性均有显著调节作用,为充分发挥动态水压和间歇喷洒的技术优势,本研究通过压缩空气储能调节同步实现动态水压和间歇脉冲喷洒,基于此开发出新型动态水压间歇脉冲喷灌装置,并对动态水压间歇脉冲喷洒条件下的喷灌水力性能指标进行了实测和计算。结果表明,动态水压间歇脉冲喷洒模式下,喷头工作压力呈“急速上升—波动下降—急速下降”三阶段变化趋势,喷头流量较恒压连续喷洒降低70.23%~82.77%;径向喷灌强度呈双峰型分布,峰值喷灌强度为连续喷洒下的12.7%~33%;喷洒水量分布均匀度较连续喷洒有小幅降低5.8%~14.1%,且可通过运行参数优化进一步提升;水滴对表层土壤的打击强度显著降低,动能强度峰值降幅50.6%~70.9%。研究结果表明动态水压间歇脉冲喷洒可灵活实现喷洒水力性能指标的同步提升,具有较大应用潜力。

关键词：动态水压间歇脉冲喷灌压缩空气水力性能

考虑射流破碎和液滴形状的喷灌水运动轨迹改进模型构建及验证

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农业工程学报 2023年第5期39卷 43-52页

作者：张锐刘一川朱德兰吴普特郑长娟张晓敏西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 中水东北勘测设计研究有限责任公司长春130012 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 新疆维吾尔自治区水文局乌鲁木齐830099

喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础。为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能... 详细信息

喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础。为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异。结果表明:喷嘴直径20mm和工作压力0.35MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3%和75.1%(落地速度)、51.8%和27.1%(落地位置)和61.4%和76.1%(落地角度);以4个验证工况中落地速度为例,改进模型、Fukui模型和Li模型的均方根误差RMSE平均值分别为0.53、0.93和2.21 m/s;归一化均方根误差NRMSE平均值分别为0.10、0.17和0.40。研究可为应用弹道轨迹模拟喷洒液滴分布特征提供新思路。

关键词：灌溉模型喷头弹道轨迹方程射流液滴能量加权粒径速度角度

土壤扩蓄增容肥对春玉米产量及水分利用效率的影响

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农业工程学报 2009年第11期25卷 114-119页

作者：王珍冯浩吴普特杜建西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学农学院杨凌712100

通过正交试验,研究秸秆配方、绵土配方2种土壤扩蓄增容肥对春玉米的应用效果。结果表明:在春玉米品种、肥料用量及灌水量共同影响下,秸秆配方、绵土配方土壤扩蓄增容肥在减少无机肥料用量28.6%情况下,仍能起到保持产量的作用;同时秸秆... 详细信息

通过正交试验,研究秸秆配方、绵土配方2种土壤扩蓄增容肥对春玉米的应用效果。结果表明:在春玉米品种、肥料用量及灌水量共同影响下,秸秆配方、绵土配方土壤扩蓄增容肥在减少无机肥料用量28.6%情况下,仍能起到保持产量的作用;同时秸秆配方能有效提高水分利用效率与降水利用效率。与对照相比,秸秆配方在苗期及拔节期能有效减少土壤无效蒸发,提高0～20cm土壤水分的保蓄能力。该研究为秸秆配方土壤扩蓄增容肥的推广奠定了理论基础。

关键词：肥料土壤土壤含水率土壤扩蓄增容肥水分利用效率土壤蓄水量

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

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农业机械学报 2022年第1期53卷 186-191页

作者：朱德兰阮汉铖吴普特李景浩陆丽琼西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PI... 详细信息

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。

关键词：水肥一体机电导率模糊PID控制物联网