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再生水高效安全灌溉关键理论与技术研究进展

农业机械学报 2015年第6期46卷 102-110页

作者：栗岩峰李久生赵伟霞王珍中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

再生水灌溉已成为世界范围内缓解水资源供需矛盾的有效手段。再生水中含有一定量的有害物质可能带来农田生态环境的污染风险,不合理再生水灌溉引起的系统安全和环境污染风险成为限制其应用的主要因素。以实现系统稳定、环境持续和调控... 详细信息

再生水灌溉已成为世界范围内缓解水资源供需矛盾的有效手段。再生水中含有一定量的有害物质可能带来农田生态环境的污染风险,不合理再生水灌溉引起的系统安全和环境污染风险成为限制其应用的主要因素。以实现系统稳定、环境持续和调控有效为目标,深入开展相关理论和技术问题研究是保证再生水高效安全灌溉的关键。在系统总结国内外研究成果的基础上,分析了再生水灌溉对灌水器、灌溉系统、农田环境以及农产品等不同尺度介质的影响,阐释了再生水中的养分、盐分、微生物和典型污染物等的行为特征及相互作用机制。提出需要进一步研究再生水灌溉对系统性能影响的微观机制与宏观特征、对环境影响的动力学过程、对养分吸收利用及转化过程的影响以及高效安全调控机制等关键理论和技术,为实现再生水的高效安全灌溉提供参考。

关键词：再生水灌溉灌溉系统安全环境安全养分吸收安全调控

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喷头安装高度对圆形喷灌机灌水质量的影响

农业工程学报 2018年第10期34卷 107-112页

作者：赵伟霞张萌李久生栗岩峰中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

根据作物高度适时调整喷头安装高度,是保证圆形喷灌机灌水均匀度和喷灌效率的重要措施之一。该研究通过引入自主研发的喷头安装高度调节装置,以安装D3000低压折射式非旋转喷头的圆形喷灌机为研究对象,研究了不同喷灌机出流量(8.8、16.7... 详细信息

根据作物高度适时调整喷头安装高度,是保证圆形喷灌机灌水均匀度和喷灌效率的重要措施之一。该研究通过引入自主研发的喷头安装高度调节装置,以安装D3000低压折射式非旋转喷头的圆形喷灌机为研究对象,研究了不同喷灌机出流量(8.8、16.7、24.2 m3/h)情况下喷灌机水力性能的稳定性,测试了喷灌机3种出流量在喷头安装高度(0.5、1.0、1.5、2.0、2.6 m)改变时的灌水均匀系数和灌水深度。结果表明,在喷头标准安装高度(1.5 m)下,圆形喷灌机水力性能稳定,喷灌机3种出流量的灌水深度沿径向均呈锯齿形波动,灌水均匀系数为82.5%~84.0%。喷头安装高度小于标准高度时,灌水深度沿径向的分布出现了较大波动,0.5 m时波动最剧烈,灌水均匀系数最大降低23.9%。喷头安装高度大于标准高度时,灌水深度沿径向的分布更为均匀,灌水均匀系数与标准高度的均匀系数无显著差异。与标准高度时的灌水深度测量值相比,喷头安装高度调节后的测量水深相对误差在10%以内。为保证喷灌均匀性和灌水深度,建议作物高度大于1.5 m时,可根据作物高度适时升高喷头安装高度。

关键词：灌溉作物农业机械圆形喷灌机安装高度均匀系数灌水深度

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尿素浓度对喷灌夏玉米生长和产量的影响

农业工程学报 2020年第4期36卷 98-105页

作者：赵伟霞张萌李久生栗岩峰中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

喷灌施肥灌溉时叶片对尿素的直接吸收作用是提高氮肥利用率的潜在因素之一。以地面灌溉、尿素撒施处理为对照(CK),通过设置不同的尿素喷施浓度,研究夏玉米生理生态指标和产量的响应特征。结果表明,追施尿素后叶片相对叶绿素含量(SPAD)增... 详细信息

喷灌施肥灌溉时叶片对尿素的直接吸收作用是提高氮肥利用率的潜在因素之一。以地面灌溉、尿素撒施处理为对照(CK),通过设置不同的尿素喷施浓度,研究夏玉米生理生态指标和产量的响应特征。结果表明,追施尿素后叶片相对叶绿素含量(SPAD)增加,但不同尿素喷施浓度处理的夏玉米株高、SPAD无显著差异(P>0.05)。尿素喷施浓度对叶面积指数(leaf area index,LAI)和产量的影响具有较大的年际变化,2017年不同尿素喷施浓度处理的产量差异达到了显著水平,尿素喷施浓度为0.146%处理的产量(12.5 t/hm^2)显著高于尿素喷施浓度≥0.178%处理的产量(11.3 t/hm^2),2018年尿素喷施浓度为0.188%处理的LAI在喷灌施肥后的一段时间内出现了显著降低。喷灌施肥后,叶片吸收尿素对光系统活性和光化学效率的影响与SPAD有关,2017年SPAD较高时,喷施尿素后光系统活性和光化学效率呈先减小后增大规律,且尿素喷施浓度≤0.146%处理的抑制作用仅发生在施肥后1 d,尿素喷施浓度≥0.178%处理的抑制作用持续至施肥后3~5 d;2018年SPAD较低时,与CK处理相同,喷施尿素后所有处理的光系统活性和光化学效率均呈先增大后稳定规律。与CK处理相比,施氮量小于等于CK的喷灌处理的产量和水分利用效率与CK处理无显著差异,但氮肥偏生产力显著高于CK处理,证明了喷灌施肥灌溉的可行性及其节肥、增产潜力。

关键词：施肥灌溉叶绿素荧光圆形喷灌机尿素浓度产量夏玉米

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滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响

农业工程学报 2018年第9期34卷 123-129页

作者：赵伟霞李久生王珍栗岩峰中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水... 详细信息

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显著水平(P0.2~0.4、>0.4~0.6、>0.6~0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。

关键词：灌溉土壤水分传感器埋设位置均匀系数

利用近红外光谱和偏最小二乘回归法预测脂肪酸组成

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中国粮油学报 2010年第6期25卷 107-110页

作者：李建蕊李九生中国计量学院信息工程学院杭州310018

采集了30种植物油样品在10000~55 00 cm-1范围内的近红外透射光谱,将所有样品作为校正集,随机抽取10种样品作为预测集,以气相色谱方法测得植物油中主要成分油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸的含量为参考值,应用偏最小二乘回归法建立了基于... 详细信息

采集了30种植物油样品在10000~55 00 cm-1范围内的近红外透射光谱,将所有样品作为校正集,随机抽取10种样品作为预测集,以气相色谱方法测得植物油中主要成分油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸的含量为参考值,应用偏最小二乘回归法建立了基于近红外光谱的测定植物油主要成分含量的校正模型。四种成分校正模型的交叉验证误差均方根为0.281 1%~1.496 4%,预测误差均方根为1.080 8%~18.063 0%,校正集的预测值与实测值的相关系数均大于0.99,预测集中除了棕榈酸的预测值与实测值的相关系数为0.817 9,其余均大于0.9。

关键词：近红外光谱偏最小二乘回归植物油

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植物油的太赫兹时域谱分析

中国粮油学报 2010年第3期25卷 112-114页

作者：李建蕊李九生中国计量学院信息工程学院杭州310018

利用太赫兹（THz）时域谱技术测量了山茶油、麻油、橄榄油在0.3～1.5 THz范围内的THz波时域谱,使用迭代算法来计算分析三种植物油的折射率、吸收系数等重要的光学参数。结果表明三种植物油的吸收系数在此波段存在显著差异,三种植物油的... 详细信息

利用太赫兹（THz）时域谱技术测量了山茶油、麻油、橄榄油在0.3～1.5 THz范围内的THz波时域谱,使用迭代算法来计算分析三种植物油的折射率、吸收系数等重要的光学参数。结果表明三种植物油的吸收系数在此波段存在显著差异,三种植物油的平均折射率分别为1.458,1.468和1.452,植物油的折射率随着频率的增加而逐渐减小。该研究成果对于太赫兹时域光谱技术应用于不同的植物油成分及质量评价具有重要意义。

关键词：植物油太赫兹时域谱吸收系数折射率

基于称重式蒸渗仪的喷灌条件下冬小麦和糯玉米作物系数估算方法

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农业工程学报 2005年第8期21卷 25-29页

作者：宿梅双李久生饶敏杰中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 国家节水灌溉北京工程技术研究中心北京100044 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

利用位于北京的称重式蒸渗仪,对喷灌条件下的冬小麦和糯玉米需水规律进行了测定,进而计算了两种作物的作物系数。结果表明,冬小麦和糯玉米的作物系数与播种后天数之间的关系均可以用四次多项式来表征。根据FAO-56推荐的作物系数计算方法... 详细信息

利用位于北京的称重式蒸渗仪,对喷灌条件下的冬小麦和糯玉米需水规律进行了测定,进而计算了两种作物的作物系数。结果表明,冬小麦和糯玉米的作物系数与播种后天数之间的关系均可以用四次多项式来表征。根据FAO-56推荐的作物系数计算方法,计算了两种作物的分段单值作物系数和双作物系数,发现华北平原喷灌条件下冬小麦和糯玉米的作物系数在生育期内的变化可以用FAO-56推荐的模式来描述,但实测值一般大于FAO-56的建议值。为了能利用FAO-56推荐的模式较好地描述喷灌作物系数变化规律,依据实测资料对FAO-56建议的单值作物系数和基础作物系数进行调整后,模拟了两种作物需水量的变化,模拟的作物阶段需水量与实测值吻合良好。

关键词：作物系数称重式蒸渗仪喷灌冬小麦糯玉米

滴灌系统毛管单/双向供水方式对灌水和施肥均匀性的影响

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水利学报 2020年第6期51卷 727-737页

作者：张志昊王珍栗岩峰李久生中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点试验室北京100048

滴灌系统管网布置形式及运行管理模式是影响滴灌系统灌水和施肥均匀性的重要因素。本研究评价了供水方式、毛管长度及毛管首部压力对沿毛管压力分布、灌水器流量分布、灌水和施肥均匀性及水肥一致性的影响。试验中,毛管供水方式设置单... 详细信息

滴灌系统管网布置形式及运行管理模式是影响滴灌系统灌水和施肥均匀性的重要因素。本研究评价了供水方式、毛管长度及毛管首部压力对沿毛管压力分布、灌水器流量分布、灌水和施肥均匀性及水肥一致性的影响。试验中,毛管供水方式设置单向供水(A1)和双向供水(A2);毛管长度设置70(L1)、100(L2)和130 m(L3)3个水平;毛管首部压力设置0.02(P2)、0.04(P4)、0.06(P6)、0.08(P8)和0.10 MPa(P10)5个水平。结果表明,相同毛管长度及毛管首部压力情况下,双向供水处理流量偏差率较单向供水低18%~43%。在灌水器允许流量偏差率为20%时,双向供水毛管极限铺设长度较单向供水增加约60%。方差分析结果显示毛管供水方式、毛管长度及毛管首部压力对灌水和施肥均匀系数的影响均达到了极显著水平(p<0.01),双向供水方式可以显著提高灌水和施肥均匀性。在毛管长度100 m和130 m条件下,双向供水的灌水和施肥一致性较单向供水提高3%~4%。建议在规模化滴灌系统中采用双向供水方式,以达到增加毛管允许铺设长度、提高灌水和施肥均匀性和一致性的目的。

关键词：毛管供水方式压力分布灌水和施肥均匀性水肥一致性

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基于简易吸水法的喷灌施肥冬小麦冠层截留量

水利学报 2020年第3期51卷 335-341页

作者：赵伟霞张萌李久生栗岩峰中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

喷灌施肥时的冠层截留会增加叶片灼伤风险,影响肥料利用效率。为了定量评估喷灌施肥时冬小麦冠层的肥液截留特性,以尿素为研究对象,采用简易吸水法测定了冬小麦拔节-灌浆期不同尿素溶液浓度的冠层截留肥液量和附着肥液当量厚度。结果表... 详细信息

喷灌施肥时的冠层截留会增加叶片灼伤风险,影响肥料利用效率。为了定量评估喷灌施肥时冬小麦冠层的肥液截留特性,以尿素为研究对象,采用简易吸水法测定了冬小麦拔节-灌浆期不同尿素溶液浓度的冠层截留肥液量和附着肥液当量厚度。结果表明:冬小麦拔节-灌浆期冠层截留肥液量随冬小麦生长显著增加,冠层截留肥液量与植株生态指标显著线性相关,相关程度依次为株高>鲜重>植株表面积>叶面积指数;附着肥液当量厚度在拔节-灌浆期变化相对较小,变化范围为0.051~0.080 mm,均值为0.067 mm。在冬小麦抽穗期和拔节期,不同尿素溶液浓度的冠层截留肥液量和附着肥液当量厚度在p<0.05水平上差异显著。研究提出的冬小麦生育期内冠层截留肥液量与株高的回归方程可用以估算冬小麦生育期内喷灌施肥时的冠层截留肥液量。

关键词：喷灌施肥灌溉冠层截留肥液浓度株高冬小麦