一、区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究(论文文献综述)
崔文轩[1](2021)在《基于无人机热红外遥感的土壤盐渍化监测模型研究》文中认为土壤盐渍化是指由于土壤含盐量过高,从而导致作物无法正常生长、发育的现象;甚至已经有部分土地从耕地变为荒地,严重影响了土地种植以及粮食产量。合理整治土壤盐渍化问题已经刻不容缓,而解决问题的第一步就是需要监测盐渍化的整体情况,从而达到统筹规划的目的。无人机技术在获取遥感信息时能够取得快速、方便、快捷的效果,且能够获得大面积的图像,从而实现高效运作,达到有效检测,实时控制,最终能够通过实时监测提出相应的解决方案,并增加作物产量,减少土壤盐渍化的危害。本文采用内蒙古河套灌区的具有不同梯度的土壤盐渍化的土地作为研究对象,通过2018年至2019年采集的作物不同生育期内的遥感影像以及土壤盐分、水分数据,分析探讨了利用热红外遥感影像监测土壤盐分以及水分的方法,分析裸土时期的土壤温度、7、8月份的植株冠层温度与土壤水盐的相关关系,采用了单因素曲线建模、多元线性回归模型、偏最小二乘回归模型、岭回归模型以及机器学习的BP神经网络模型和ELM极限学习机模型分别构建不同的水盐反演模型,并对精度进行了分析评价,主要有以下结论:(1)通过对裸土时期土壤表层温度与不同深度处土壤盐分的相关性分析,发现地表温度与表层土壤的相关性高于深层土壤;随着盐渍化程度的增加,与土壤表层温度的相关性越好;归一化处理的方式以水地温差作归一化处理的标准取得了较好的效果。在一元线性建模与曲线建模之间,使用三次函数运算对于土壤温度反演土壤含盐量具有最好的响应特性。(2)通过结合冠层温度与可见光3波段光谱反射率,并通过曲线运算构建指数,可以较好的反演土壤水盐含量。通过灰度关联分析法筛选出的指数为自变量,对应的土壤水盐含量为因变量,基于三种线性回归方法构建水盐含量反演模型,发现岭回归在反演土壤水分与土壤盐分时均取得了最好的效果,单一的使用线性回归则效果最差。(3)通过结合冠层温度与多光谱6波段光谱反射率,构建不同的指数,以冠层温度与光谱相关指数为自变量,水盐含量为因变量,利用机器学习的方法构建水盐含量反演模型。多元线性回归模型,BP神经网络模型、ELM极限学习机三种方法中ELM极限学习机模型反演效果最佳,且在20cm深度处反演土壤含盐量的效果最好;但是在反演表层土壤含盐量时,BP神经网络模型则具有最优的反演效果;在反演土壤含水率时无论表层还是深层都是ELM极限学习机模型效果最好。
张万锋[2](2021)在《盐渍化耕地秸秆覆盖下夏玉米灌施定额的研究》文中研究表明针对河套灌区土壤次生盐渍化严重、水肥利用率低、作物产量不高、面源污染严重等问题,本研究开展了盐渍化耕地优选秸秆覆盖下夏玉米优化灌施制度的田间试验。研究了基于作物根系调控的秸秆覆盖耕作模式的优选;分析了秸秆覆盖-灌水量耦合的土壤水盐运移规律,并基于深度学习理论及技术构建递进水盐嵌入神经网络模型(PSWE)模拟水盐运移及作物生产效益,优化秸秆覆盖下夏玉米灌水定额;探究秸秆覆盖-施氮耦合下作物与土壤生境的响应,优化秸秆覆盖的夏玉米施氮定额。“基于深度学习构建水盐运移模型,优化盐渍化耕地秸秆覆盖下夏玉米灌施制度”为本研究主要创新之处。本研究通过系统分析,揭示了河套灌区盐渍化耕地的秸秆覆盖与水、氮耦合对作物-土壤系统抑盐-调水肥-降药-增产的调控过程与机理,实现了优选秸秆覆盖下夏玉米灌施制度的优化,旨在丰富秸秆还田理论体系,为缓解灌区次生盐渍化、面源污染及节水增产提供依据,同时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。论文研究成果主要有:(1)秸秆表覆耕作模式显着提高夏玉米水平向根长密度,形成“宽浅”型根系,提高表层根长密度24.7%;秸秆深埋耕作模式显着提高大于40 cm土层根长密度,形成“窄深”型根系,提高深层根长密度23.8%。夏玉米根长密度与相对标准化根系下扎深度呈三阶多项式函数关系,可较好描述不同耕作模式的根长密度分布。秸秆深埋耕作模式提高夏玉米水分利用效率32.2%,增产19.5%,为优选耕作模式。(2)秸秆表覆下土壤盐分表聚,成熟期各土层均积盐;秸秆深埋的表层及隔层以下土层均积盐,灌水量为90 mm和120 mm秸秆深埋处理的秸秆隔层持水量分别提高20.3%和17.2%,脱盐率分别为7.6%和7.1%,秸秆隔层起到抑盐蓄水的作用,淡化根系环境。耕作层含盐量、单次灌水量与夏玉米产量和水分利用效率具有显着相关性,秸秆表覆下夏玉米产量随灌水量增大而增大,当地灌水量135 mm处理的产量最高,但仅增产1.6%;秸秆深埋下夏玉米产量随灌水量的增大呈先增后减趋势,灌水量为90 mm的秸秆深埋处理产量最高,可增产5.2%。秸秆深埋耕作模式节水增产效果显着。试验田尺度下理论单次较优灌水定额为82~111 mm,生育期灌溉3次,节水17.8%以上,耕层含盐量调控在1.45~1.48 g·kg-1间,属轻度盐渍化,较试验前耕作层含盐量减小5.7%~10.2%。(3)基于深度学习构建的PSWE神经网络模型具有较高精度,均方根误差为0.029,平均绝对误差为0.570,决定系数R2为0.981。基于PSWE模型的多因素协同秸秆深埋下模拟结果有效表征夏玉米自然生长的综合条件、土壤水盐运移与夏玉米生产效益三者间双层递进因果关系,进一步优化盐渍化耕地的夏玉米单次灌水定额为89.3~96.8 mm,生育期灌溉3次,耕作层含盐量为1.38~1.55 g·kg-1。(4)秸秆覆盖-施氮耦合下土壤莠去津残留量随时间变化符合一级动力学方程,不同处理的土壤养分含量对莠去津消解具有不同程度促进作用,且20~40 cm土层的有机质、全氮和碱解氮含量对莠去津消解半衰期影响较大,以中氮(180 kg·hm-2)秸秆深埋处理消解最快,消解率平均提高5.3%,半衰期最短,缩短3.9d。(5)秸秆覆盖-施氮耦合改善土壤养分时空分布,秸秆表覆的土壤养分表聚,随施氮量增大而增大;秸秆深埋提高隔层附近土层的养分,随着施氮量增大呈先增后降的趋势。夏玉米成熟期,中氮(180 kg·hm-2)秸秆深埋处理降低深层硝态氮累积量56.8%,降低铵态氮累积量84.7%,秸秆隔层形成拦截氮素运移的屏障,秋浇前地下水质提升到Ⅱ类,有效降低了地下水氮素污染风险,并促进深层根系生长。相比常规耕作,秸秆深埋与施氮量为180~193.7 kg·hm-2耦合,可实现减氮增产减污及植株氮利用率协同增长的目标,植株氮素同化产物对产量的贡献率提高32.1%,植株氮利用效率提高66.8%,增产9.3%。综上分析,河套灌区盐渍化耕地较优的耕作模式为秸秆深埋结合深翻耕作,优化的夏玉米灌施定额为:单次灌水定额为89.3~96.8 mm,生育期灌溉3次,耕作层含盐量调控在1.38~1.55 g·kg-1,属轻度盐渍化,优化施氮量为180~193.7 kg·hm-2。
袁成福[3](2021)在《西北旱区灌溉条件下土壤水盐动态监测分析与数值模拟》文中研究表明我国西北干旱半干旱地区(简称为西北旱区,下同)水资源严重短缺,农业生产过量引用地表水和超采地下水。水资源短缺和土壤盐碱化已经严重制约着我国西北旱区农业生产的可持续发展和生态环境的改善。本文以我国西北旱区水资源短缺及节水灌溉实施现状为背景,选取内蒙古河套灌区和甘肃石羊河流域为典型研究区,在水盐观测和数据资料收集的基础上,分析研究区耕地与盐荒地(简称为耕-荒地,下同)地下水与土壤水盐动态规律及其主要影响因素,并基于MODFLOW数值模型对研究区耕-荒地地下水流运动进行模拟,估算研究区耕-荒地间的地下水盐运移量,分析研究区耕-荒地的盐分平衡;应用SWAP模型模拟典型研究区引黄灌溉和咸水灌溉条件下土壤水盐变化,优化作物的灌溉模式,为西北旱区水资源高效利用和农业可持续发展及防治土壤盐碱化提供理论依据。主要研究内容和结论如下:(1)在河套灌区永济灌域选取典型研究区,于2018-2020年观测了耕地和盐荒地的土壤含水率、土壤含盐量、地下水位埋深及矿化度,分析了耕-荒地地下水与土壤水盐动态规律及其主要影响因素。结果表明:耕地土壤含水率的主要影响因素是灌溉及降雨、作物生长、地下水位埋深和土壤质地;盐荒地土壤含水率的主要影响因素是耕地灌溉和地下水位埋深。总体上,耕地土壤含水率比盐荒地土壤含水率变化更剧烈。耕地土壤含盐量的主要影响因素是灌溉、土壤质地、地下水位埋深和作物生长,盐荒地土壤含盐量的主要影响因素是地形地貌和地下水位埋深。耕地土壤含盐量在3.5 g/kg以下,为轻度盐碱化土壤,盐荒地中心区域的土壤含盐量在4.0~10.0 g/kg,为重度盐碱化土壤。耕地地下水位埋深主要受灌溉和作物生长的影响,在春灌和秋浇时期埋深最浅,在秋浇前埋深最大;盐荒地地下水位埋深受耕地灌溉的影响较大。地下水矿化度主要受灌溉及地形地貌的影响,耕地地下水矿化度较低,一般在3.0 g/L以下;盐荒地地下水矿化度较高,其中心区域地下水矿化度平均在7.5g/L左右。耕地地下水流向盐荒地,地下水盐分随着地下水的流动而运移,盐荒地为耕地重要的排水排盐区域。(2)在典型研究区耕-荒地水盐观测和资料收集的基础上,基于MODFLOW软件构建研究区地下水流数值模型,并模拟了耕-荒地地下水流运动。结果表明:研究区现状灌溉条件下,耕荒比为1.14:1,作物生育期内耕地面积为80 hm2的平均干排水量为3.03万m3,平均干排水比为14.22%,平均干排盐量为41.21 t,平均干排盐比为38.68%,平均积盐量为65.35 t,盐荒地面积为70 hm2的平均积盐量为41.21 t。作物生育期内耕地积盐量逐渐增大,生育期结束后需要秋浇淋洗盐分来维持河套灌区的盐分平衡。(3)利用2019-2020年河套灌区向日葵、春玉米观测资料对SWAP模型参数进行率定和验证,并利用率定后的SWAP模型模拟了向日葵和春玉米农田土壤(0-100 cm)水盐变化。模拟向日葵农田土壤水盐通量结果表明:在灌溉阶段,向日葵根系层底部土壤水分通量主要向下渗漏,在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,两年模拟期间水分通量累计量分别为52.5 mm、60.6 mm;盐分通量具有与水分通量类似的变化规律,但两年模拟期间盐分通量累计量分别为-4.5 mg/cm2、-4.9 mg/cm2,向日葵全生育期内0-100 cm 土层土壤积盐量分别为7.5 mg/cm2、7.1 mg/cm2。模拟春玉米农田土壤水盐通量结果表明:春玉米农田土壤水分通量与向日葵农田土壤水分通量变化规律相似,两年模拟期间水分通量累计量分别为111.6 mm、63.1mm,但两年模拟期间盐分通量累计量分别为-1 0.3 mg/cm2、-1 1.1mg/cm2,春玉米全生育期内0-100 cm 土层土壤积盐量分别为7.7 mg/cm2、6.9 mg/cm2。研究区现状灌溉和地下水浅埋条件下,向日葵和春玉米全生育期内能够充分利用地下水满足其生长的需要,且农田土壤积盐。(4)利用2013-2014年石羊河流域制种玉米咸水灌溉试验资料对SWAP模型参数进行率定和验证,并利用率定后的SWAP模型模拟了制种玉米农田土壤水盐变化。结果表明:两年模拟期间,制种玉米根系层底部土壤水盐通量主要向下渗漏,土壤水盐通量受灌溉和降雨的影响明显,并且随着灌溉水矿化度的增加,土壤水分通量、盐分通量、水分通量累计量和盐分通量累计量逐渐增大;在制种玉米现状灌溉和降雨条件下,3.0 g/L和6.0 g/L的咸水灌溉制种玉米根系层土壤盐分能够淋洗至深层土壤,不会造成土壤盐分大量累积。(5)在SWAP模型率定与验证的基础上,利用率定后的SWAP模型对制种玉米咸水灌溉利用模式和灌溉制度进行了模拟与优化。结果表明:研究区若直接采用咸水方式对制种玉米进行灌溉,0.71~2.0 g/L的微咸水可用于灌溉;6.0 g/L以上的咸水不适宜灌溉;3.0~5.0 g/L的咸水短时期可用于灌溉,但不适宜较长时期利用。研究区若采用咸淡水轮灌方式对制种玉米进行灌溉,3.0 g/L微咸水灌溉条件下,采用淡-淡-咸和淡-咸-咸的轮灌模式;6.0 g/L咸水灌溉条件下,采用淡-淡-咸的轮灌模式,这三种咸淡水轮灌方式为研究区制种玉米较优的咸淡水轮灌模式。研究区在利用3.0 g/L微咸水灌溉条件下,制种玉米最优灌溉定额为360 mm,生育期内灌溉4次,较长时期采用较优的咸水非充分灌溉方式持续进行灌溉,在配合春灌灌水量150 mm措施下,土壤盐分不会产生大量累积,为制种玉米较优的咸水非充分灌溉方案。
史海滨,杨树青,李瑞平,李仙岳,李为萍,闫建文,苗庆丰,李祯[4](2020)在《内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望》文中指出内蒙古河套灌区是我国重要的农业规模化生产和商品粮、油基地,灌区引水量逐年减少,种植结构、土壤水盐分布规律和生态环境逐年发生较大变化,在现代灌区建设中,存在许多机理不清的新的问题,需要理论支撑。兹从区域土壤水盐时空分布特征、土壤水盐运移规律、微咸水灌溉农田-作物效应研究、盐碱地改良与土壤结构改善、冻融条件下土壤水盐运移与秋浇制度等方面总结了2000年以来河套灌区的研究成果,总结发现在未来的研究中,应加强基于灌区生态安全的土壤水盐运移研究和基于多种方法对盐碱地改良的研究。
郭珈玮[5](2020)在《河套灌区耕地-盐碱荒地间水盐运移规律及农田盐分调控》文中提出河套灌区是我国重要的粮食产区,水资源短缺和土壤盐渍化是制约当地农业经济可持续发展的重要因素。随着引黄水量的减少及各种节水措施的实施,灌区土壤盐分很难通过灌水排出区域外,多在耕-荒地间转化迁移,因此,探明灌区耕-荒地水盐分布及运移规律,对于提高农业水资源利用率和实现灌区土壤盐分有效调控具有重要意义。本文于2017~2018年在研究区开展定位监测试验,并结合当地气象及地下水埋深等对研究区土地利用及水盐动态进行了系统分析。从农田尺度研究了典型区耕-荒地水盐运移规律,采用灰色关联和BP神经网络模型定量分析了影响耕荒地盐分的主要因子;以灌区主要作物向日葵农田作为研究对象构建出典型区二维水盐数值模型,利用HYDRUS-2D对研究区不同灌水量及地下水埋深条件下GSPAC系统中水盐运移规律进行数值模拟,确定了适宜的灌溉制度和合理地下水埋深,以期为调节灌区水盐平衡和农田水盐调控提供科学依据。主要研究结果如下:1.试验区耕层土壤(0-40 cm)含盐量与地下水埋深、矿化度之间呈显着二元一次关系,土壤盐分与地下水电导率呈显着正相关,而与埋深呈负相关关系,耕-临-荒各回归方程决定系数分别为 0.5411、0.7406、0.7845,F=19.5791、81.4313、103.7307,表明有较好拟合度及回归方程有意义。灌溉期耕地土壤含水量及含盐量受灌水影响较大,但随着时间推移,受蒸发作用影响土壤含水量逐渐减少且出现返盐现象。生育期灌后2 d、5 d、8 d耕地1 m 土壤蓄水量分别增加24.25%、2.64%、0.36%,土壤蓄盐量减少26.08%、20.03%、15.17%,而同期非灌溉区的临界地及荒地土壤含水量变化微弱。临界-荒地受耕地灌水影响土壤储盐量增加,且表现出距离耕地越远土壤积盐率逐渐减小的趋势,随着时间推移,在蒸发作用下不同土地类型均会产生返盐现象。灌水后2、5、8 d临界地土壤储盐量分别增加13.18%、14.71%、14.87%;荒地则分别增加 8.05%、9.32%、9.64%。2.运用灰色关联度和BP神经网络缺省因子敏感性分析了主要影响耕荒地土壤盐分的7个因子,结果表明,俩方法排序结果一致,影响耕荒地土壤盐分的主要因子为土壤含水率及土壤蒸发,耕、荒地土壤盐分与含水率的关联度分别为0.76、0.73,与土壤蒸发关联度分别为0.75、0.79;耕、荒地土壤盐分与含水率缺省因子敏感指数分别为2.67、2.16,与土壤蒸发缺省因子敏感指数分别为2.08、2.48。验证了灰色关联分析的正确性,同时也完成了缺省因子敏感指数的自我检验。3.通过分析得到了:春灌期耕地土壤水分补给量与排泄量分别为147.61 mm,90.25 mm,荒地土壤水分补给量与排泄量分别为62mm,52.5 mm,作物生育期中,耕地土壤水分补给量与排泄量分别为480.94mm,560.57 mm;荒地土壤水分补给量与排泄量分别为222.95 mm与248.1mm,土壤水分基本保持平衡。春灌期,耕地0-2m 土壤积盐3.44kg/亩,荒地积盐224.17kg/亩,生育期耕地0-2m 土壤积盐355.41 kg/亩,荒地积盐614.94 kg/亩。4.以现状地下水位及灌溉制度为基础,设置不同的地下水位及灌水量,基于HYDRUS-2D模型模拟土壤含水率、含盐量动态变化,模拟值与实测值拟和较好。考虑灌水量对土壤水盐运移及作物生长的影响,制定了有效洗盐与用水合理的灌溉制度及地下水埋深,2017、2018年适宜的灌水量分别为85.5、82.8 mm,其对应的最优地下水埋深分别为173.68、160.72 cm。
吴迪[6](2020)在《节水改造后河套灌区沈乌灌域土壤盐分时空变化规律研究》文中研究说明以水权转换重要试点——河套灌区上游沈乌灌域为研究区域,针对引黄水量减少,秋浇水量随之减少,渠系防渗作用增强的节水改造背景下,土壤盐分重分布和土地利用类型变化的问题,结合3S技术,探明区域空间和时间尺度上土壤盐渍化分布情况及其变化规律,掌握不同土地利用类型下土壤盐分变化差异,针对灌域土壤盐渍化状况进行更为详细地评估和预测。不仅对河套灌区农业可持续发展具有重要意义,也可为灌区及周边区域水资源管理、续建配套与节水改造以及土壤盐渍化防治提供一定的科学依据。本文采用区域土壤信息定点监测,结合经典统计学、空间插值、缓冲区分析和空间自相关分析方法,研究节水改造后灌域土壤盐分空间变异、时空分布规律及不同改造年限区域土壤盐分变化差异。基于CART决策树方法解译灌域土地利用类型,进一步摸清土地利用类型变化情况下土壤盐分时空变化规律并量化不同地类储盐程度。利用遥感大规模监测的有效手段,将高光谱与Landsat 8 OLI多光谱数据结合,构建土壤盐分反演模型,应用CA-Markov模型对灌域土壤盐渍化区域稳定性和分布特征进行评估和预测。通过研究得到以下结论:(1)节水改造后,年际间年均土壤含盐量耕层下降10.67%,深层增加27.12%,两土层Moran’s I指数分别增加6.06%和32.34%,空间相关性增强。年内由于引黄水量减少,秋浇水量骤减,秋浇后土壤盐分淋洗效果减弱9.26%。空间上,土壤盐分高值区(>6g/kg)多位于地下水埋深较浅的东风分干渠和一干渠渠首区域,低值区(<2g/kg)位于西南和东部沙区。由LISA集聚分析确定改造后东风分干渠和一干渠渠首仍是盐渍化防治重点区域。长期和短期改造区受渠道影响半径分别为1.5km和0.7km,长期改造区缓冲区内耕层和深层平均土壤含盐量每年下降速率比短期改造区分别高0.03245g/kg和0.00282g/kg,节水改造年限越长区域均布化程度越高。(2)验证CART决策树解译土地利用类型模型精度较高(总体精度大于90.00%,使用精度大于80.00%,Kappa系数大于0.90)。统计分析发现3年间耕层和深层平均土壤含盐量从大到小依次为盐碱地、水体、植被、沙地和其他;单位土壤储盐量由大到小依次为植被、其他、水体、盐碱地和沙地,灌域耕层(0-30cm)和深层(30-50cm)平均总土壤储盐量分别为884.56t和531.04t。改造后耕层春播前、生育期和秋收后单位土壤储盐量分别减少11.54%、27.46%和2.38%,深层春播前和生育期单位土壤储盐量分别增加13.11%和9.83%,秋收后减少1.02%。沙地面积缩减且耕层土壤储盐量呈减少趋势,植被、水体和盐碱地3者处不同时期土壤盐分相互迁移。(3)将高光谱和多光谱数据进行波段相关性分析(R2均大于0.800)证明多光谱数据定量反演土壤盐分的有效性,基于BP神经网络使得土壤盐分反演模型(R2:0.8751,RPD:2.201)精度得到大幅提高,为今后河套灌区等土壤含盐量反演提供了一定的依据。应用CA-Markov模型(数量精度和空间精度大于85.00%)对土壤盐渍化时空分布进行预测发现2013~2018年土壤盐渍化稳定区、盐渍化减轻区、盐渍化加重区分别占比50.04%、42.65%和7.32%。减轻区多分布于沙地附近,说明灌域治沙护渠、节水灌溉及变废为荒等人类活动影响,导致盐渍化减轻区增加。而2018~2028年土壤盐渍化稳定区较2013~2018年增加27.43%,且盐渍减轻区增加程度有所下降。由转移概率矩阵可知由重向非、轻盐渍化转化的概率是由非、轻向重盐渍化转化的概率的2~5倍。土壤盐渍化状况趋于稳定发展,土地依托改善的灌排系统进行脱盐作用,土地利用类型也是影响其变化的重要原因。4.节水改造工程实施后,年际耕层土壤盐渍化程度减轻10.67%,作物生长安全区面积增加6.29%,表聚作用弱化,秋浇水量减少,土壤盐分淋洗效果减弱9.26%,土壤环境有所改善。土地主要依托灌排系统进行排盐作用,不同土地利用类型土壤盐分储盐能力有所不同,年内不同时期多种土地利用类型土壤盐分处动态迁移状态。而土地利用类型空间格局变化同时影响盐渍化土壤空间分布,预计2018~2028年盐渍化稳定区域扩增27.43%,局部盐渍化风险地区建议采用暗管排水和化学改良剂等方式进行专项治理。
郭勇,尹鑫卫,李彦,陈园园,崔梦琪[7](2019)在《农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立》文中进行了进一步梳理为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日—6月28日)和非生育期(6月29日—9月15日)土壤水盐动态规律及其变异性、土壤水盐通量变化特征及影响因素,构建农田-防护林-荒漠复合系统BP神经网络土壤水盐耦合模型,并对所建模型参数敏感性及应用可行性进行探讨。结果表明,各景观单元作物生育期和非生育期土壤含水率、电导率均具有较明显的垂直分层、水平递变和季节波动特征;按变异性可划分为3个典型土层:活跃层(0~40 cm)、次活跃层(>40~140 cm)和相对稳定层(>140cm);距防护林越近,农田土壤含水率和电导率分别呈降低和升高趋势,荒漠均呈升高趋势;单次降水和灌溉事件后各景观单元各典型土层土壤含水率和电导率随时间分别均呈负指数函数和三次函数变化趋势。土壤控制体(单位面积深140 cm土柱)内,生育期农田和防护林均为向下水分通量,非生育期均为向上水分通量,荒漠两时期均为向下水分通量;农田和防护林土壤贮水量与土壤积盐量随地下水位下降、蒸散发量增大均呈递减趋势;荒漠土壤水盐通量对各因素及其交互效应响应较微弱;生育期最后1次充分灌溉的淋洗作用可使该系统土壤积盐量趋于平衡状态。拓扑结构为32-36-6的BP神经网络土壤水盐耦合模型具有较高的模拟精度;灌溉和地下水位是影响该系统土壤水盐动态的关键因素。研究结果可为节水灌溉条件下绿洲-荒漠共生系统寻求生产和生态之间的平衡机制提供理论依据。
朱文东[8](2019)在《不同埋深与矿化度的潜水蒸发对土壤盐渍化的影响》文中提出土壤盐渍化是松嫩平原主要的生态环境问题之一。本文利用松嫩平原西部苏打盐渍土,通过室内模拟不同埋深与矿化度潜水作用下苏打盐渍土水盐运移规律及潜水蒸发特性,分析土柱土壤在盐渍化过程中地下水埋深与矿化度所起的作用,为苏打盐渍土水盐调控与开发利用提供理论依据。室内试验模拟配置5个潜水埋深处理(分别为:0cm,20cm,40cm,60cm,80cm)与5个潜水矿化度处理分别用钠吸附比,(SAR,单位:mmolc L-1)与总盐浓度(TEC,单位:mS cm-1)的不同配比表示(SAR:TEC分别为0:0,0:10,5:40,10:70,20:100),研究并探讨了不同潜水埋深与矿化度处理下土壤剖面水分和盐分运移与累积特性,结果表明:(1)不同潜水埋深条件下土柱水分分布主要以潜水面与土壤-大气界面为分界线,当土柱土壤位于浅水面以下时,土壤基本处于饱和状态,当土壤位于潜水面以上时,随着土壤距离潜水面越远,土柱土壤含水量越低。不同潜水埋深条件下,土柱表层土壤的盐分与水分变化均最为明显,潜水埋深越浅,土柱表层土壤盐分含量变化越明显。苏打盐渍土形成过程中土壤盐化与碱化并不是同时进行,表层土壤的EC值在试验初期达到最大,而同时期表层土壤pH值先减小后增大的趋势。(2)不同矿化度潜水对土壤水盐动态的影响比较显着。潜水ST5:40处理土壤水分导水和持水能力强,潜水对其影响范围较大(离潜水面距离>20cm),而ST0:10处理的潜水对土壤水分导水和持水能力影响范围较小(离潜水面距离<20cm)。对不同矿化度潜水作用下的盐分而言,潜水含盐量越高,盐分总量及EC在土壤剖面上反应出的值越大。Na+含量与土壤盐分及EC在土壤剖面上的分布趋势大致相同,均表现出随着时间的推移,相同处理土层的离子含量随着时间推移逐渐增大;相同处理,随着土柱土层由浅变深,盐分总量、EC及Na+含量在土壤剖面逐渐减少;不同潜水矿化度处理,相同时间随着潜水矿化度的逐渐增大,相同时期,同一土层土柱剖面EC、Na+含量呈现出逐渐增加的态势。(3)对不同埋深与矿化度潜水作用下土壤水分蒸发进行分析发现,潜水埋深越浅,水分蒸发速度越快。潜水埋深为80cm处理的日均蒸发量为潜水埋深0cm处理的52%。研究发现温度与潜水位是影响裸地潜水蒸发的主要影响因子,利用麦夸特+全局优化方法建立了不同潜水埋深下的潜水蒸发模型E=Tn-b,决定系数为0.99以上,具有较好的模拟效果。利用HYDRUS-1D对不同埋深潜水蒸发模拟研究表明,HYDRUS-1D软件对潜水埋深小于60cm的土壤蒸发模拟较好,而对潜水埋深大于60cm的处理,模拟效果较差。
常晓敏[9](2019)在《河套灌区水盐动态模拟与可持续性策略研究》文中研究指明内蒙古河套灌区位于黄河上中游地区,是我国重要的商品粮油生产基地,灌区农业灌溉用水量占总用水量的90%以上,是典型的没有灌溉就没有农业的灌区。近年来,随着水资源紧缺加剧以及非农业用水量逐年递增,分配给农业部门的黄河水量呈明显减少趋势,因此需大力发展节水灌溉。由于灌区来水情况的改变,使得灌区水量分配、作物种植、盐分分布等发生相应的变化,这些变化会对区域尺度的水文循环及生态环境等造成一定的影响。灌区节水需要在综合考虑节水效果和保证生态环境健康的前提下进行,充分认识灌区水盐动态变化和节水的生态环境效应有利于实现水资源高效利用和农业生态环境可持续发展。本文在实地调研、区域资料收集及野外试验观测的基础上,采用统计分析、模型模拟与GIS相结合的方法,定量估算了区域土壤盐分动态迁移趋势;定性分析了下游乌梁素海水体矿化度主要影响因子;综合分析了区域水盐动态对不同用水管理措施的响应规律;并考虑了灌区下游乌梁素海生态环境需水量阈值,提出适宜的节水策略和方案措施。主要研究内容及结论如下:(1)定量估算并分析了区域尺度土壤盐分动态迁移规律及主要驱动因素。结果表明,河套灌区解放闸灌域年均积盐量为57.12万吨/年,其中有39.7%左右的盐量积聚在1m深土层,其余盐分积聚在1m深度以下的土壤和地下水中,在1m深土层范围内,2007年~2016年耕地1m土层积盐量减少了 11.21%,而盐荒地1m 土层积盐量增加了235.62%,盐分有从耕地向盐荒地迁移的趋势。通过对土壤含盐量主要影响因素的分析,得出灌区引水量、排水量、地下水埋深及蒸发量对土壤含盐量的影响最大,其次为地下水矿化度、降雨量和气温。建立了以地下水埋深为自变量的耕地1m深土层盐分含量预测模型,并与实测数据进行对比分析,结果表明模型预测精度较好,可为研究区耕地1m深土层土壤含盐量预测提供参考方法。(2)定性分析了灌区下游乌梁素海水体矿化度的主要影响因素。结果表明,地下水矿化度、乌梁素海排入黄河水量、灌区排水量、排入乌梁素海排水矿化度、污水排放量及生态补水量对乌梁素海水体矿化度影响最大,其次为降雨量、蒸发量及引水量。建立的乌梁素海水体矿化度预测模型具有一定的代表性。(3)以河套灌区解放闸灌域为研究尺度,分析了区域耕地和盐荒地盐分含量在不同用水管理措施条件下的动态变化。结果表明,现状灌排条件下,未来10年灌域耕地土壤盐分含量可减小1.03%,而盐荒地土壤盐分含量增加96.67%,盐荒地在灌区盐分分布及调控中具有较大利用潜力,是储存耕地盐分的汇集库。综合考虑灌域盐分控制、作物需水及节水效果等,未来生育期灌溉定额减小15%,秋浇灌溉定额增加10%左右后,耕地根层盐分10年后可减少6.2%,全年综合灌溉定额可减少95m3/hm2。(4)以整个河套灌区为研究尺度,将其划分为299个均匀分布的单元网格,采用SahysMod分布式模型与GIS相结合的方法开展模拟研究。首先对模型进行率定验证,结果表明,SahysMod分布式模型可将区域空间变异性考虑进来,在大区域长期水盐动态预测中具有很好的利用潜力。率定期地下水埋深全年变幅的均方根误差RMSE在0.17~0.55m之间,平均相对误差MRE在-1.35%~12.84%之间,验证期RMSE在0.22~1.35m之间,MRE在-8.14%~31.07%之间。年排水量相对误差RE在0.30%~9.08%之间,R2为0.945,排水矿化度RE均值为6.83%。总体来看SahysMod模型可以较好的模拟研究区地下水埋深、排水量、排水矿化度等动态变化。(5)基于率定和验证后的SahysMod分布式模型,分析了区域水盐动态对不同用水管理措施的响应。结果表明,现状灌排条件下,未来10年排水量及地下水埋深变化相对稳定,排水矿化度呈轻微增大趋势,灌区中上游耕地土壤盐分呈轻微减小趋势,而灌区下游耕地土壤盐分呈明显增加趋势。灌区总引水量减少时,排入乌梁素海水量减小,而排水矿化度增加,这会对乌梁素海水体矿化度产生一定的影响。尽管通过各种措施可节约一定的水量,但需综合考虑下游维持乌梁素海生态环境安全的最小生态需水量,并结合灌区实际生态补水条件全面综合考虑用水管理策略。当灌区渠系水利用系数保持不变时,需通过改进田间节水技术(增加高效节水灌溉面积)或调整种植结构(减少高耗水量作物种植面积)来实现节水增效,未来引水量最多可减少15%,与现状条件相比最多可节约6.5亿m3的水量。当灌区田间节水技术及作物种植结构不变,即田间灌溉量不变时,渠系水利用系数可提高17%左右,总引水量最多可在现状基础上减少15%。灌区排水量受渠系渗漏补给量的影响要大于田间渗漏补给量,当灌区总引水量减少量不大时,可优先考虑通过改进田间节水技术或调整作物种植结构减少田间灌溉水量,使得灌区引水量一定条件下尽可能增加排入乌梁素海的排水量;当引水量减少量较大时,为保证作物需水要求,可将田间节水措施与渠道衬砌工程措施综合考虑。
刘瑞敏[10](2017)在《盐渍化土壤改良剂筛选和调控机理及水盐运移模拟研究》文中研究说明内蒙古河套灌区是我国三个特大型灌区之一,肩负着国家和自治区粮食安全保障的重任。但由于特殊的自然条件及人为因素,造成灌区土壤盐渍化及次生盐渍化发育严重,给农业可持续发展带来了巨大的威胁。本研究针对河套灌区盐渍化土壤特点,采用了4种盐碱土壤改良剂及3种抗盐碱专用肥,对中度盐渍化土壤展开改良试验研究及水盐运移规律的模拟研究,结果如下:1)本文选用的7种改良产品单施均对土壤积盐具有较好的调控能力,配施效果更加显着。磷石膏(T1)分别与ORYKTA(T2)、DS-1997(T3)、丹路菌肥(T5)、和庄肥料(T6)、那氏齐齐发(T7)配施改良,根系层(040 cm)土壤脱盐率较各种改良产品单施分别提高4.93%、2.27%、1.52%、11.10%和25.94%。但由于磷石膏与各种改良产品配施更加有效的改善了土壤物理特性,使得盐分向下迁移,造成下层土壤含盐量较单施高。磷石膏属含Ca2+物质,其中的Ca2+可结合土壤溶液中的碱性离子OH-,生成沉淀,降低pH;Ca2+也可去除土壤胶体置换性Na+,从而使分散的土壤颗粒凝聚,形成团聚体,降低土壤容重,这也是各种改良产品与磷石膏配施在土壤脱盐及降低土壤pH上效果优于改良产品单施的原因。2)各种改良产品还能有效增加土壤养分含量,由于其降低了土壤盐分及pH,从而促进了土壤养分向有效形态转化,促进向日葵植株生长并提高产量。各处理向日葵产量由高到低依次为T5>T1>T6>T2>T3>T7>T4>T8,分别比对照T8增产51.06%、36.10%、29.12%、13.72%、13.32%、10.91%和9.80%。3)为客观评价各种改良产品的改良效果,构建以表征土壤盐分、土壤养分及作物指标的8×11原始数据矩阵,得到主成分得分顺序为T1>T5>T6>T2>T7>T3>T4>T8,其中T1、T5、T6高于平均水平,其它处理均低于平均水平,故将磷石膏、丹路菌肥和和庄肥料作为优选结果。4)设置磷石膏、丹路菌肥和和庄肥料3种改良产品施用量梯度,研究土壤特性及向日葵生长对改良产品的响应机制。结果表明:各指标对所采用改良产品均比较敏感,适宜的施用量对土壤容重、入渗性能、土壤蒸发、地温、含盐量及含水率均有较好的改善效果,说明适宜的施用量是改善土壤水、热、盐条件的重要保障。通过综合分析,提出适宜河套灌区改良产品的施用量约为:磷石膏15000 kg·hm-2,丹路菌肥1500 kg·hm-2,和庄肥料600 kg·hm-2。5)为掌握盐渍化土壤水盐运移规律,预测其发展动向,本研究首先建立了BP神经网络模型,并以粒子群算法对其优化,建立了PSO-BP模型,同时利用率定及检验好的HYDRUS-1D模型与PSO-BP模型进行精度对比,确定以PSO-BP模型对施用不同改良产品下土壤水分运移规律进行模拟预测,以HYDRUS-1D模型对施用不同改良产品下盐分运移规律进行模拟预测。预测结果表明:3种处理均对灌区盐渍化土壤水分及盐分有一定持续效果,其中磷石膏的降盐保墒持续效果最好,丹路菌肥次之,也具有较高的持续性能,和庄肥料在翌年改良效果显着下降,稍优于对照处理。
二、区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究(论文提纲范文)
(1)基于无人机热红外遥感的土壤盐渍化监测模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景、目的及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 遥感反演土壤盐分研究进展 |
1.2.2 土壤盐分遥感反演模型研究进展 |
1.2.3 无人机遥感研究进展 |
1.3 存在的问题 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 材料与方法 |
2.1 试验区概况 |
2.2 试验设计 |
2.3 土壤样本的采集与处理 |
2.4 遥感数据采集 |
2.4.1 无人机遥感平台 |
2.4.2 无人机热红外图像采集 |
2.4.3 无人机多光谱图像采集 |
2.4.4 无人机可见光图像采集 |
2.5 遥感数据处理 |
2.5.1 热红外图像处理 |
2.5.2 多光谱(可见光)图像处理 |
2.6 土壤盐分估算模型的构建与检验 |
2.6.1 模型反演方法 |
2.6.2 模型精度评价指标 |
第三章 基于热红外遥感监测裸土土壤含盐量研究 |
3.1 采样点的盐分统计分类 |
3.2 (0cm~10cm)处土壤含盐量与土壤温度的线性拟合 |
3.3 (10cm~20cm)处土壤含盐量与土壤温度的线性拟合 |
3.4 (0cm~20cm)处土壤含盐量与土壤温度的线性拟合 |
3.5 归一化处理后的一元线性回归模型分析 |
3.5.1 离差标准化 |
3.5.2 水地温差归一化处理 |
3.5.3 归一化处理模型对比 |
3.6 归一化处理后的曲线建模 |
3.6.1 离差标准化的曲线建模 |
3.6.2 水地温差处理后的曲线建模 |
3.7 本章小结 |
第四章 基于可见光及热红外遥感的土壤水盐反演研究 |
4.1 土壤含盐量及含水率的统计特征分析 |
4.2 实测温度与图像提取温度分析 |
4.3 温度、盐分指数与土壤水盐分析 |
4.3.1 盐分指数的选取 |
4.3.2 温度及盐分指数、含盐量、含水率间相关性分析 |
4.4 不同盐渍化土壤下土壤温度与盐分含量分析 |
4.5 敏感盐分指数及温度的选择 |
4.5.1 函数变换后指数与盐分和水分的拟合度分析 |
4.5.2 灰度关联分析指数筛选 |
4.6 土壤水盐含量模型的建立验证 |
4.6.1 建模集与验证集的划分 |
4.6.2 多元线性回归模型 |
4.6.3 偏最小二乘回归模型 |
4.6.4 岭回归模型 |
4.7 模型的总体评价与分析 |
4.8 讨论 |
4.9 本章小结 |
第五章 基于冠层温度及光谱指数的土壤水盐含量反演研究 |
5.1 冠层温度的归一化处理 |
5.2 光谱反射率、光谱指数与植被指数的选取 |
5.3 光谱相关指数、冠层温度、SWC与 SSC之间的相关性分析 |
5.3.1 冠层温度以及表层土壤相关性分析 |
5.3.2 (0~20cm)深度处土壤的相关性分析 |
5.4 建模集与验证集的划分 |
5.5 模型的构建与评价 |
5.5.1 多元线性回归 |
5.5.2 BP神经网络模型 |
5.5.3 ELM极限学习机模型 |
5.5.4 模型的总体评价分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
(2)盐渍化耕地秸秆覆盖下夏玉米灌施定额的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 土壤水盐运移理论及模型研究 |
1.2.2 秸秆覆盖对土壤水盐运移的影响 |
1.2.3 秸秆覆盖对土壤氮素及地下水氮污染的影响 |
1.2.4 秸秆覆盖对土壤莠去津残留及消解的影响 |
1.2.5 秸秆覆盖对作物生理形态的影响研究 |
1.2.6 秸秆覆盖下土壤养分、农药、生态环境间的相关性 |
1.2.7 有待研究的科学问题 |
1.3 研究目标与内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 研究区概况及试验方案 |
2.1 试验区概况 |
2.1.1 基本概况 |
2.1.2 试验区土壤质地 |
2.1.3 试验区地下水埋深动态变化 |
2.2 试验方案 |
2.2.1 秸秆覆盖与耕作方式的优选试验 |
2.2.2 秸秆覆盖-灌水量耦合下夏玉米灌水制度优化试验 |
2.2.3 秸秆覆盖-施氮耦合下夏玉米施氮制度优化试验 |
2.2.4 数据统计与分析 |
3 秸秆覆盖与耕作方式耦合下夏玉米耕作模式优选 |
3.1 不同耕作模式对夏玉米根系分布的影响 |
3.1.1 夏玉米根系在垂直方向上的分布特征 |
3.1.2 夏玉米根系在水平方向上的分布特征 |
3.2 不同耕作模式的夏玉米根长密度分布模型 |
3.2.1 夏玉米根长密度分布模型的建立 |
3.2.2 夏玉米根长密度分布模型的应用 |
3.3 不同耕作模式下夏玉米生长效应的响应 |
3.3.1 不同耕作模式对夏玉米根冠比的影响 |
3.3.2 不同耕作模式对夏玉米产量及水分利用效率的影响 |
3.4 本章讨论与小结 |
3.4.1 讨论 |
3.4.2 小结 |
4 秸秆覆盖下灌水量对土壤水盐运移的影响 |
4.1 不同秸秆覆盖方式与灌水量耦合对土壤水盐运移的影响 |
4.1.1 秸秆覆盖下不同灌水量对土壤含水率的影响 |
4.1.2 秸秆覆盖下不同灌水量对土壤含盐量的影响 |
4.2 不同秸秆覆盖方式与灌水量耦合对夏玉米生产效益的影响 |
4.3 秸秆覆盖下灌水量、耕作层含盐量与夏玉米生产效益的关系 |
4.4 本章讨论与小结 |
4.4.1 讨论 |
4.4.2 小结 |
5 基于PSWE模型的秸秆深埋下夏玉米灌水制度优化 |
5.1 PSWE模型的基本原理 |
5.2 PSWE模型的基本架构 |
5.2.1 HLSTM编码器 |
5.2.2 BMLP解码器 |
5.2.3 构建PSWE模型 |
5.3 PSWE模型模拟条件 |
5.3.1 模型参数选取及样本处理 |
5.3.2 模型参数输入 |
5.4 模型率定与检验 |
5.4.1 模型率定 |
5.4.2 模型检验 |
5.5 基于PSWE模型的土壤水盐运移及夏玉米生产效益模拟 |
5.5.1 多因素协同秸秆深埋下不同灌水量对土壤含水率的影响 |
5.5.2 多因素协同秸秆深埋下不同灌水量对土壤含盐量的影响 |
5.5.3 夏玉米产量及水分利用效率的模拟 |
5.6 本章讨论与小结 |
5.6.1 讨论 |
5.6.2 小结 |
6 秸秆覆盖-氮耦合对土壤养分时空分布规律的影响 |
6.1 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤硝态氮分布的影响 |
6.1.1 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤剖面硝态氮含量的影响 |
6.1.2 秸秆覆盖-施氮耦合对收获后土壤硝态氮积累量的影响 |
6.2 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤铵态氮分布的影响 |
6.2.1 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤剖面铵态氮含量的影响 |
6.2.2 秸秆覆盖-施氮耦合对收获后土壤铵态氮含量的影响 |
6.3 秸秆覆盖-施氮耦合对成熟期土壤硝态氮和铵态氮累计损失量的影响 |
6.4 秸秆覆盖-施氮耦合对成熟期土壤有机质含量的影响 |
6.5 秸秆覆盖-施氮耦合对成熟期土壤全氮和全磷的影响 |
6.5.1 秸秆覆盖配施氮下夏玉米成熟期土壤全氮含量的响应 |
6.5.2 秸秆覆盖配施氮下夏玉米成熟期土壤全磷含量的响应 |
6.6 秸秆覆盖-施氮耦合对成熟期土壤碱解氮和速效磷的影响 |
6.6.1 秸秆覆盖配施氮对夏玉米成熟期土壤碱解氮含量的影响 |
6.6.2 秸秆覆盖配施氮对夏玉米成熟期土壤速效磷含量的影响 |
6.7 秸秆覆盖-施氮耦合下地下水质氮污染的响应 |
6.8 本章讨论与小结 |
6.8.1 讨论 |
6.8.2 小结 |
7 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤莠去津消解残留的影响 |
7.1 秸秆覆盖-施氮耦合对土壤莠去津消解率的影响 |
7.2 秸秆覆盖配施氮对土壤莠去津消解半衰期的影响 |
7.3 莠去津消解半衰期与不同土层养分间的关系 |
7.4 本章讨论与小结 |
7.4.1 讨论 |
7.4.2 小结 |
8 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米根系及植株氮吸收转运率的影响 |
8.1 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米根长密度的影响 |
8.2 秸秆覆盖-施氮耦合下夏玉米氮素转运利用的响应 |
8.2.1 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米植株吸氮量的影响 |
8.2.2 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米氮素转运效率的影响 |
8.2.3 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米产量及氮素利用率的影响 |
8.3 本章讨论与小结 |
8.3.1 讨论 |
8.3.2 小结 |
9 结论与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 主要创新点 |
9.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
作者简介 |
(3)西北旱区灌溉条件下土壤水盐动态监测分析与数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土壤水盐运移研究概况 |
1.2.2 咸水灌溉研究概况 |
1.2.3 SWAP模型应用研究概况 |
1.2.4 地下水盐运移研究概况 |
1.3 本文的研究目标和主要研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
第2章 典型研究区概况与研究方法 |
2.1 河套灌区典型研究区概况与水盐观测布设 |
2.1.1 河套灌区典型研究区概况 |
2.1.2 地下水与土壤水盐观测布设 |
2.1.3 观测项目与方法 |
2.2 石羊河流域典型研究区概况与试验资料来源 |
第3章 河套灌区耕-荒地地下水与土壤水盐动态监测分析 |
3.1 土壤含水率分布规律 |
3.2 土壤含盐量分布规律 |
3.3 地下水与土壤水盐观测数据统计分析 |
3.4 地下水位埋深变化规律 |
3.5 地下水矿化度变化规律 |
3.6 本章小结 |
第4章 河套灌区典型研究区耕-荒地地下水流数值模拟 |
4.1 典型研究区地下水流数值模型构建 |
4.1.1 典型研究区模拟范围 |
4.1.2 典型研究区边界条件及含水层概化 |
4.1.3 研究区数值计算网格剖分 |
4.1.4 时间离散 |
4.1.5 初始条件 |
4.1.6 边界条件 |
4.1.7 源汇项处理 |
4.1.8 地下水位观测井 |
4.1.9 水文地质参数初始值 |
4.2 模型的率定与验证 |
4.2.1 率定准则 |
4.2.2 模型率定 |
4.2.3 模型验证 |
4.3 耕-荒地间地下水盐运移量的估算 |
4.3.1 耕-荒地间地下水运移量的估算 |
4.3.2 耕-荒地间地下水盐分运移量的估算 |
4.3.3 研究区耕-荒地盐分均衡分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 河套灌区引黄灌溉农田SWAP模型模拟 |
5.1 SWAP模型简介 |
5.2 模型率定与验证 |
5.2.1 模型数据输入 |
5.2.2 率定准则 |
5.2.3 向日葵农田SWAP模型的率定与验证 |
5.2.4 春玉米SWAP模型的率定与验证 |
5.3 向日葵农田土壤水盐通量模拟 |
5.3.1 土壤水分通量模拟结果 |
5.3.2 土壤盐分通量模拟结果 |
5.3.3 土壤水盐平衡模拟结果 |
5.4 春玉米农田土壤水盐通量模拟 |
5.4.1 土壤水分通量模拟结果 |
5.4.2 土壤盐分通量模拟结果 |
5.4.3 土壤水盐平衡模拟结果 |
5.5 本章小结 |
第6章 石羊河流域咸水灌溉农田SWAP模型模拟 |
6.1 模型率定与验证 |
6.1.1 模型数据输入 |
6.1.2 率定准则 |
6.1.3 模型率定与验证结果 |
6.2 制种玉米农田土壤水盐通量模拟 |
6.2.1 土壤水分通量模拟结果 |
6.2.2 土壤盐分通量模拟结果 |
6.2.3 土壤水盐平衡模拟结果 |
6.3 本章小结 |
第7章 基于SWAP模型的石羊河流域咸水灌溉模式模拟与优化 |
7.1 不同矿化度的咸水灌溉模拟与预测 |
7.1.1 不同矿化度的咸水灌溉农田土壤水盐动态分析 |
7.1.2 不同矿化度的咸水灌溉农田土壤水盐平衡分析 |
7.1.3 较长时期土壤盐分及制种玉米产量模拟 |
7.2 咸淡水轮灌模式模拟与预测 |
7.2.1 咸淡水轮灌农田土壤水盐平衡分析 |
7.2.2 较长时期土壤盐分及制种玉米产量模拟 |
7.3 咸水非充分灌溉制度模拟与优化 |
7.3.1 制种玉米咸水非充分灌溉制度模拟与优化 |
7.3.2 较长时期土壤水盐动态模拟和预测 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 讨论与结论 |
8.2 论文主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(4)内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望(论文提纲范文)
0 引言 |
1 区域土壤水盐时空分布规律 |
1.1 区域水盐空间分布主要分析方法 |
1.2 河套灌区水盐空间分布规律 |
2 土壤水盐运移规律 |
2.1 土壤水盐运移规律研究进展 |
2.2 河套灌区土壤水盐运移模型研究进展 |
3 微咸水灌溉农田-作物效应 |
3.1 微咸水灌溉土壤环境效应 |
3.2 微咸水优化灌溉模式研究 |
3.3 微咸水灌溉的作物效应 |
4 盐碱地改良与土壤结构改善 |
4.1 盐碱地农业改良综合技术 |
4.2 PAM、SAP对土壤理化性质改良与土壤结构改善的影响 |
4.3 土壤改良剂在灌区农业生态系统中的作用 |
5 冻融条件下土壤水盐运移与秋浇制度 |
5.1 河套灌区冻融土壤水热盐运移规律与机制 |
5.2 河套灌区冻融土壤水热盐模型 |
5.3 河套灌区秋浇灌溉制度 |
6 河套灌区暗管排水 |
7 结论与展望 |
1)基于灌区生态安全的土壤水盐运移研究 |
2)基于多种方法对盐碱地改良的研究 |
(5)河套灌区耕地-盐碱荒地间水盐运移规律及农田盐分调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 土壤水盐运移理论的研究 |
1.2.2 土壤水盐运动模型研究 |
1.2.3 干旱区水盐运移研究进展 |
1.2.4 土壤盐渍化影响因子研究现状 |
1.2.5 耕荒地水盐运移及农田水盐调控研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 试验区概况与试验设计 |
2.1 试验区概况 |
2.2 试验区基本资料 |
2.2.1 气象资料 |
2.2.2 试验区土壤状况 |
2.3 试验设计布置 |
2.4 试验观测项目及方法 |
2.4.1 试验测定指标 |
2.4.2 试验的计算公式 |
2.5 数据统计分析 |
3 典型区土壤水盐动态特征 |
3.1 地下水变化特征 |
3.1.1 地下水位年内变化特征 |
3.1.2 地下水位年际变化特征 |
3.2 地下水电导率变化 |
3.3 地下水相关关系分析 |
3.3.1 地下水埋深与地下水电导率关系 |
3.3.2 地下水埋深、地下水电导率与耕层土壤盐分关系 |
3.4 土壤水盐变化特征 |
3.4.1 土壤水分变化特征 |
3.4.2 土壤盐分变化特征 |
3.5 本章小结 |
4 土壤盐渍化影响因素分析 |
4.1 分析方法 |
4.1.1 灰色关联分析 |
4.1.2 BP神经网络 |
4.1.3 敏感性分析方法 |
4.1.4 模拟效果评价 |
4.2 灰色关联度分析 |
4.2.1 不同深度土层土壤含盐量相关性分析 |
4.2.2 耕地土壤盐渍化影响因素分析 |
4.2.3 荒地土壤盐渍化影响因素分析 |
4.3 BP神经网络的建立与分析 |
4.3.1 缺省因子法敏感性分析 |
4.4 本章小结 |
5 耕荒地水盐均衡分析 |
5.1 耕荒地水分运移平衡 |
5.1.1 土壤水分均衡分析 |
5.1.2 不同时期水分均衡计算结果 |
5.2 耕荒地盐分运移平衡 |
5.2.1 土壤盐分均衡分析 |
5.3 本章小结 |
6 土壤水盐运移数值模拟及调控 |
6.1 模型的建立 |
6.1.1 基本方程 |
6.1.2 定解条件的确定 |
6.2 模型构建 |
6.2.1 时间离散 |
6.2.2 空间离散 |
6.2.3 根系吸水项 |
6.3 模型参数的率定与检验 |
6.3.1 模型参数的率定 |
6.3.2 模型参数的检验 |
6.4 盐渍化土壤水盐调控措施 |
6.4.1 不同灌水量对土壤含水量影响 |
6.4.2 不同灌水量对土壤含盐量的影响 |
6.5 基于土壤水-地下水的水盐调控模式 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.1.1 典型区土壤水盐动态特征 |
7.1.2 土壤盐渍化影响因素分析 |
7.1.3 耕荒地水盐均衡分析 |
7.1.4 土壤水盐运移数值模拟及调控 |
7.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(6)节水改造后河套灌区沈乌灌域土壤盐分时空变化规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土壤盐分时空变化特征研究进展 |
1.2.2 土地利用变化下土壤盐渍化分布特征研究进展 |
1.2.3 基于遥感构建土壤盐分反演与预测研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究目标与内容 |
1.3.2 研究技术路线 |
2 研究区概况 |
2.1 地理位置 |
2.2 气候水文条件 |
2.3 地下水埋深及水质 |
2.4 土壤质地 |
2.5 种植结构 |
2.6 土壤盐分组成 |
2.7 工程实施规模 |
3 节水改造后土壤盐分时空分布规律研究 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 样本采集与测定 |
3.1.2 研究方法 |
3.1.3 数据处理 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 节水改造后年际土壤盐分时空变化规律 |
3.2.2 节水改造后年内土壤盐分时空变化规律 |
3.2.3 节水改造后典型时期土壤盐分时空变化规律 |
3.2.4 不同节水改造年限区域土壤盐分变化差异 |
3.3 小结 |
4 不同土地利用类型下土壤盐分时空分布规律研究 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 样本采集与测定 |
4.1.2 基于CART决策树监督分类土地利用类型 |
4.1.3 不同土地利用类型土壤储盐量计算 |
4.1.4 数据处理 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 基于CART决策树监督分类精度评价 |
4.2.2 3年间沈乌灌域土地利用类型变化规律 |
4.2.3 不同土地利用类型土壤盐分基本特征 |
4.2.4 不同土地利用类型下不同盐渍化面积及比例变化分析 |
4.2.5 不同土地利用类型土壤盐分储盐量变化分析 |
4.3 小结 |
5 基于遥感构建土壤盐分反演模型研究 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 样本采集与测定 |
5.1.2 研究方法 |
5.1.3 数据处理 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 盐渍化土壤光谱特征分析 |
5.2.2 基于光谱数据变换构建土壤盐分估算模型 |
5.2.3 基于光谱指数构建土壤盐分估算模型 |
5.2.4 基于BP神经网络构建土壤盐分估算模型 |
5.2.5 高光谱数据与Landsat 8 OLI多光谱数据波段反射率相关性分析 |
5.2.6 不同特征波段变换形式构建土壤盐分反演模型 |
5.2.7 基于特征光谱指数构建土壤盐分反演模型 |
5.2.8 基于BP神经网络构建土壤盐分反演模型 |
5.2.9 基于BP神经网络土壤盐分反演模型的应用 |
5.3 小结 |
6 基于CA-Markov模型土壤盐分的评估和预测 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 遥感数据 |
6.1.2 非遥感数据 |
6.1.3 研究方法 |
6.1.4 数据处理 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 土壤盐分相关驱动因子分析 |
6.2.2 模拟精度检验 |
6.2.3 2028年沈乌灌域土壤盐渍化预测结果 |
6.2.4 不同盐渍化类型土壤的概率转移矩阵 |
6.2.5 土壤盐渍化时空变化分析 |
6.3 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(8)不同埋深与矿化度的潜水蒸发对土壤盐渍化的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究进展 |
1.2.1 地下水浅埋区地下水与土壤水的关系 |
1.2.2 土壤水盐运移模型的研究 |
1.2.3 人工控制地下水作用下土壤水盐运移研究 |
1.3 研究内容 |
1.3.1 不同潜水埋深土壤水盐运移过程 |
1.3.2 不同潜水矿化度对土壤水盐运移的影响 |
1.3.3 潜水埋深水盐运移规律模拟 |
1.4 技术路线图 |
第2章 试验方法与研究方案 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 试验设计 |
2.2.2 数据采集及测定方法 |
2.2.3 模型模拟 |
第3章 不同潜水埋深对土壤水盐动态的影响 |
3.1 不同潜水埋深土壤水分动态分析 |
3.1.1 不同潜水埋深对土柱表层土壤水分动态变化的影响 |
3.1.2 不同潜水埋深土壤剖面水分时间动态变化 |
3.1.3 不同潜水埋深土壤水分在剖面动态变化 |
3.2 不同潜水埋深土壤盐碱动态变化 |
3.2.1 不同潜水埋深土壤pH动态变化 |
3.2.2 不同潜水埋深土壤EC动态变化 |
3.2.3 不同潜水埋深土壤Na+及SAR动态变化 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同矿化度潜水对土壤水盐动态的影响 |
4.1 潜水矿化度对土柱各层土壤含水量的影响 |
4.2 不同矿化度的潜水对土柱剖面含盐量的影响 |
4.2.1 潜水矿化度对土柱剖面盐分分布的影响 |
4.2.2 潜水矿化度对土柱剖面SAR与 Na+含量的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 潜水蒸发与模型模拟 |
5.1 潜水蒸发随埋深的变化 |
5.2 不同矿化度潜水对土壤水分蒸发的影响 |
5.3 潜水蒸发数值模拟 |
5.3.1 积温与累积蒸发量数值模拟 |
5.3.2 HYDRUS-1D模拟结果与分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
致谢 |
(9)河套灌区水盐动态模拟与可持续性策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究综述 |
1.2.1 盐渍化演变及影响因素 |
1.2.2 水盐运移模型 |
1.2.3 灌区节水与生态环境的关系 |
1.2.4 灌区水资源高效利用 |
1.2.5 已有研究的不足 |
1.3 研究目标、内容及技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 数据来源与分析方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 自然地理概况 |
2.1.2 灌排系统概况 |
2.1.3 土壤植被状况 |
2.2 数据来源 |
2.2.1 气象 |
2.2.2 灌溉排水 |
2.2.3 种植结构 |
2.2.4 地下水埋深 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 解放闸灌域 |
2.3.2 乌梁素海 |
2.3.3 河套灌区 |
2.4 统计评价指标 |
第三章 灌区土壤盐分变化特征及影响因素研究 |
3.2 耕地及荒地土壤盐分定量估算 |
3.2.1 土壤盐分主要影响因素变化 |
3.2.2 土壤盐分变化特征 |
3.2.3 土壤盐分平衡分析 |
3.2.4 耕地及荒地1m深土层盐分定量估算 |
3.3 土壤盐分主控因子分析 |
3.3.1 土壤盐分主控因子的确定 |
3.3.2 土壤盐分统计预测分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 乌梁素海水体环境变化及影响因素分析 |
4.1 水体水量与水质变化 |
4.1.1 乌梁素海进出水量、盐量动态变化 |
4.1.2 乌梁素海生态补水量变化 |
4.1.3 灌区废污水排放量 |
4.2 水体矿化度主要影响因素确定 |
4.3 主成分回归预测模型 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于SaltMod模型的解放闸灌域水盐运移模拟 |
5.1 SaltMod模型基本原理 |
5.1.1 水量平衡方程 |
5.1.2 盐分平衡方程 |
5.1.3 其他方程 |
5.2 模型率定和验证 |
5.2.1 模型数输入数据 |
5.2.2 模型参数确定 |
5.2.3 模型参数敏感性分析 |
5.3 灌域尺度水盐动态模拟预测 |
5.3.1 现状灌排管理模式下水盐动态模拟 |
5.3.2 不同排水沟深下水盐动态模拟 |
5.3.3 不同渠系水利用系数下水盐动态模拟 |
5.3.4 不同灌溉定额下水盐动态模拟 |
5.3.5 不同用水管理措施下水盐动态模拟 |
5.4 本章小结 |
第六章 SahysMod模型的数据处理及率定和验证 |
6.1 SahysMod与SaltMod模型区别 |
6.2 模型网格划分 |
6.3 模型基本数据处理 |
6.3.1 参数概化 |
6.3.2 模型网格输入数据确定 |
6.3.3 模型季节输入数据确定 |
6.4 模型率定及验证 |
6.4.1 主要参数确定 |
6.4.2 含水层水平导水率确定 |
6.4.3 含水层淋洗率确定 |
6.5 本章小结 |
第七章 基于SahysMod模型的河套灌区高效用水方案研究 |
7.1 情景方案设置 |
7.2 情景方案模拟研究 |
7.2.1 现状灌排管理模式 |
7.2.2 不同排水沟深度 |
7.2.3 不同节水方案设置 |
7.3 方案效果对比分析 |
7.4 本章小结 |
第八章 主要结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 论文主要创新点 |
8.3 研究的不足与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
致谢 |
(10)盐渍化土壤改良剂筛选和调控机理及水盐运移模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 盐渍化土壤改良调控机理研究进展 |
1.2.2 土壤水盐运移模型研究进展 |
1.3 研究目标 |
1.4 研究内容 |
1.5 技术路线 |
1.6 论文创新点 |
2 研究区概况 |
2.1 研究区地理位置 |
2.2 气候条件 |
2.3 土壤条件 |
2.4 地下水条件 |
3 盐渍化土壤改良产品调控机理研究 |
3.1 试验设计 |
3.2 数据处理与统计分析 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 改良产品单施与配施对土壤盐分的影响 |
3.3.2 改良产品单施与配施对土壤pH的影响 |
3.3.3 改良产品单施与配施对土壤盐分离子的影响 |
3.3.4 改良产品对土壤养分的影响 |
3.3.5 改良产品对向日葵生长及产量的影响 |
3.4 小结 |
4 基于主成分分析的盐渍化土壤改良产品筛选及效果评价 |
4.1 数据处理与统计分析 |
4.2 指标体系构建 |
4.3 变量相关性检验 |
4.4 特征值与方差贡献率 |
4.5 因子负荷 |
4.6 主成分得分和综合得分 |
4.7 小结 |
5 土壤理化特征及向日葵生长对改良产品施用量的响应研究 |
5.1 试验设计 |
5.2 数据处理与统计分析 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 土壤物理特性对改良产品施用量的响应 |
5.3.2 土壤水分对改良产品施用量的响应 |
5.3.3 土壤盐分对改良产品施用量的响应 |
5.3.4 向日葵植株生长对改良产品施用量的响应 |
5.4 小结 |
6 盐渍化土壤改良条件下水盐运移模型的识别与筛选 |
6.1 BP神经网络模型与PSO-BP模型的建立与识别 |
6.1.1 模型介绍 |
6.1.2 BP神经网络模型的建立与识别 |
6.1.3 PSO-BP模型的建立与识别 |
6.1.4 BP神经网络模型与PSO-BP模型可靠性分析 |
6.2 HYDRUS-1D模型的建立与识别 |
6.2.1 HYDRUS-1D模型简介 |
6.2.2 HYDRUS-1D模型建立 |
6.2.3 HYDRUS-1D模型识别 |
6.3 模型确定 |
7 盐渍化土壤改良条件下水盐运移规律数值模拟 |
7.1 基于PSO-BP模型水分运移规律模拟 |
7.2 基于HYDRUS-1D模型盐分运移规律模拟 |
7.3 小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
四、区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究(论文参考文献)
- [1]基于无人机热红外遥感的土壤盐渍化监测模型研究[D]. 崔文轩. 西北农林科技大学, 2021
- [2]盐渍化耕地秸秆覆盖下夏玉米灌施定额的研究[D]. 张万锋. 内蒙古农业大学, 2021(01)
- [3]西北旱区灌溉条件下土壤水盐动态监测分析与数值模拟[D]. 袁成福. 扬州大学, 2021
- [4]内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望[J]. 史海滨,杨树青,李瑞平,李仙岳,李为萍,闫建文,苗庆丰,李祯. 灌溉排水学报, 2020(08)
- [5]河套灌区耕地-盐碱荒地间水盐运移规律及农田盐分调控[D]. 郭珈玮. 内蒙古农业大学, 2020(02)
- [6]节水改造后河套灌区沈乌灌域土壤盐分时空变化规律研究[D]. 吴迪. 内蒙古农业大学, 2020(02)
- [7]农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立[J]. 郭勇,尹鑫卫,李彦,陈园园,崔梦琪. 农业工程学报, 2019(17)
- [8]不同埋深与矿化度的潜水蒸发对土壤盐渍化的影响[D]. 朱文东. 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2019(01)
- [9]河套灌区水盐动态模拟与可持续性策略研究[D]. 常晓敏. 中国水利水电科学研究院, 2019(08)
- [10]盐渍化土壤改良剂筛选和调控机理及水盐运移模拟研究[D]. 刘瑞敏. 内蒙古农业大学, 2017(10)