《墒情诊断理论、方法及其验证》分6章,其中第一章简介了常用的土壤含水量测定方法和墒情诊断模型以及我国目前墒情监测现状,第二章详细介绍了6个独立的墒情诊断模型和将6个独立模型综合起来应用的墒情诊断综合模型,第三章以7个省23个县87个监测点2~4年的墒情监测数据对所有模型进行了验证,第四章对所有模型进行了总结和评价,第五章对模型应用条件进行了综合评价,第六章对所建立的理论、方法和模型体系进行了系统评价和展望。
《墒情诊断理论、方法及其验证》从思考到完成跨越6年时间,如此之快,这要得益于以下3个方面的支持:一是中国农业科学院科技创新工程的经费保障和团队成员的齐心协力;二是全国农业技术推广服务中心节水处的信任和数据资源的保障;三是多年来积累的建模经验和大数据研究思维方法。
农谚说“有收无收在于水,收多收少在于肥”。如果说土壤是作物的母亲,那么土壤水就是作物的血液。土壤墒情是指土壤含水量状况,它直接关系到作物的生长发育、产量以及品质的形成。降水和灌溉是土壤水的主要来源,作物蒸腾和土壤蒸发以及深层渗漏是土壤水的主要去向。影响土壤墒情的因素包括:年降水量及其时间分配、降水频率或日数、每次降水特征(降水量、降水持续时间、降水强度等)、地形(高程、坡度、坡向、坡位)、土壤(质地、有机质、质地剖面等)、作物栽培模式、灌溉管理方式、气温和土温、空气湿度、日照、风、作物覆盖和长势变化、土壤孔隙随时间的变化以及时间等,因此精准地掌握墒情并非易事。
长期以来,国家对土壤墒情监测、诊断和预报工作高度重视,先后在农业部、水利部和气象局3个部门建立了墒情监测和预报系统,对实时指导农业生产发挥了极为重要的作用。国家“十三五”百大工程中的第17项“确保建成高标准农田8亿亩①、力争10亿亩(灌溉是基本保障)”和第19项“新增高效节水灌溉面积1亿亩(墒情监测、诊断和预报是合理灌溉的科学依据)”都与墒情有着直接和重要的关系,同时互联网、物联网、大数据、云计算等也为现代化、信息化和实时的墒情监测、诊断和预报平台建设和运行提供了先进的技术手段和保障,然而现实中的一个难题是墒情诊断与预报的理论和方法并不成熟,迫切需要理论、方法和技术体系的创新。
本书的形成过程是:(1)2011年作者思考一个问题,即久旱皆旱透雨皆润的道理,那么土壤质量含水量就在5%~30%之间25个质量含水量范围内波动,而土壤水来源主要是降水和灌溉,理论上,土壤墒情的诊断不应该是一件太难的事情。(2)俗语说“隔行如隔山”,作者长期从事生态平衡施肥研究,虽然两次博士后期间从事的都是土壤水方面的研究,但是并未涉及墒情诊断内容。在取得农业部全国墒情监测数据后,对墒情诊断与预报方法进行了系统研究,结果令人失望。(3)在获得大量墒情监测数据前,也曾经设计了一些墒情诊断与预报模型,验证结果表明均不实用。(4)无奈之下,开始用数据挖掘和大数据分析方法思考如何建模,先后经历一年多时间的建模和不断验证,最终从20多个模型中优选出6个独立的模型和将6个独立的模型综合起来应用的综合模型,初步研究结果令人鼓舞。
本书分6章,其中第一章简介了常用的土壤含水量测定方法和墒情诊断模型以及我国目前墒情监测现状,第二章详细介绍了6个独立的墒情诊断模型和将6个独立模型综合起来应用的墒情诊断综合模型,第三章以7个省23个县87个监测点2~4年的墒情监测数据对所有模型进行了验证,第四章对所有模型进行了总结和评价,第五章对模型应用条件进行了综合评价,第六章对所建立的理论、方法和模型体系进行了系统评价和展望。本书从思考到完成跨越6年时间,如此之快,这要得益于以下3个方面的支持:一是中国农业科学院科技创新工程的经费保障和团队成员的齐心协力;二是全国农业技术推广服务中心节水处的信任和数据资源的保障;三是多年来积累的建模经验和大数据研究思维方法。
侯彦林,吉林省人,研究员,博士生导师,1959年12月生。
1989年*****沈阳应用生态研究所土壤专业博士毕业,1991年中国农业大学博士后出站,1997年日本岩手大学博士后出站。
1997年入选*****“百人计划人才项目”,2014年被聘为中国农业科学院科技创新工程团队首席科学家,2013年被聘为民建中央农业与农村委员会副主任。
主要研究方向为生态平衡施肥、墒情诊断和预报、病虫害预报、粮食生产潜力挖掘、估产、面源污染和农田重金属污染解析、区域水资源保护等数据挖掘与信息化。
主持课题20项,其中自然基金2项,发表论文73篇(其中SCI7篇),软件登记55部,获省二等奖1项。
前言
第一章 墒情监测、诊断和预报方法综述
第一节 常用的土壤含水量测定方法
第二节 常用的土壤墒情诊断和预报模型
一、模型分类
二、常用的墒情诊断和预报模型
第三节 墒情监测、诊断与预报的时空尺度
第四节 墒情监测、诊断和预报技术发展趋势
第五节 我国墒情监测、诊断和预报现状
第二章 土壤墒情诊断模型
第一节 平衡法墒情诊断模型
一、平衡法墒情诊断模型的构建原理
二、平衡法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、平衡法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、平衡法墒情诊断模型案例
六、平衡法墒情诊断和预测模型小结
第二节 统计法墒情诊断模型
一、统计法墒情诊断模型构建原理
二、统计法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、统计法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、统计法墒情诊断模型案例
六、统计法墒情诊断模型小结
第三节 差减统计法墒情诊断模型
一、差减统计法墒情诊断模型的构建原理
二、差减统计法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、差减统计法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、差减统计法墒情诊断模型案例
六、差减统计法墒情诊断和预测模型小结
第四节 比值统计法墒情诊断模型
一、比值统计法墒情诊断模型构建原理
二、比值统计法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、比值统计法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、比值统计法墒情诊断模型案例
六、比值统计法墒情诊断模型小结
第五节 间隔天数统计法墒情诊断模型
一、间隔天数统计法墒情诊断模型的构建原理
二、间隔天数统计法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、间隔天数统计法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、间隔天数统计法墒情诊断模型案例
六、间隔天数统计法墒情诊断和预测模型小结
第六节 移动统计法墒情诊断模型
一、移动统计法墒情诊断模型的构建原理
二、移动统计法墒情诊断模型数学表达式和参数含义
三、移动统计法墒情诊断模型的分类
四、模型使用条件
五、移动统计法墒情诊断模型案例
六、移动统计法墒情诊断和预测模型小结
第七节 综合模型
一、综合模型方法应用流程
二、综合模型方法应用案例
三、综合模型墒情诊断和预测小结
第三章 土壤墒情诊断模型的验证
第一节 吉林省
一、辽源市东丰县验证
二、白城市洮南市验证
三、白城市通榆县验证
四、松原市长岭县验证
第二节 内蒙古自治区
一、包头市达尔罕茂明安联合旗验证
二、乌兰察布市丰镇市验证
三、通辽市科尔沁区验证
四、锡林郭勒盟太仆寺旗验证
五、呼和浩特市武川县验证
第三节 甘肃省
一、甘肃省平凉市辖区验证
二、定西市安定区验证
第四节 山西省
一、忻州市偏关县验证
二、长治市长治县验证
……
第四章 墒情诊断模型的评价
第五章 墒情模型应用条件评价
第六章 墒情诊断模型的理论分析、综合评价和展望