发布时间 : 星期六 文章微咸水滴灌条件下果树根区氮素的空间运移及变化特征研究 - 图文更新完毕开始阅读5401f1a5a417866fb84a8ef8
塔里木大学毕业论文
式中：
X（r，t）—土壤碱解氮含量，mg/kg；
△X（r，t）—土壤碱解氮的变化量，mg/kg； △Xi（r，t）—土壤碱解氮的变化率，mg/(kg.t)； X（r，t0）—灌水结束后碱解氮的平均值，mg/kg； r —矿化度，（g/L）；
t —试验开始时的运移转化时间间隔，小时； A、B、C—拟合系数(可利用最小二乘法求解)。 5.4.1回归方程误差分析
引入回归误差定量分析对(1)、(2)、(3)式进行显著性检验。利用MATLAB做已知数据点的误差stem图，见图5-15。横坐标表示10：00、14：00、18：00和20：00等4个时间段的索引，“○”型为因变量的变化幅度，“△”型为对应的回归误差。通过显著性检验可知，(1)、(2)、(3)式的定量分析效果较好，可作为不同矿化度微咸水滴灌条件下，土壤碱解氮的平均值、变化量、变化率与运移转化时间的预测模型。
图5-15不同矿化度对碱解氮影响公式误差的stem图
5.4.2模型验证
为了验证模型的准确性，通过随机抽取试验实测数据，并计算不同矿化度微咸水滴灌条件下的土壤碱解氮的平均值、变化量和变化率值，具体验证结果见表5-2至5-4。
由表5-2可知，当运移转化时间在t=0-4时段内，回归方程（1）的相对误差基本控制10%以内，预测值的可靠性相对较高。然而，当在t＞4时段内，回归方程（1）的相对误差较大，预测值的准确性较差。
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表5-2 不同矿化度滴灌下土壤碱解氮的平均值与运移转化时间的预测模型验证表
实测计算值
矿化度
(mg/kg)
0
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
47.66 65.28 58.18 61.90 60.27 61.49 实测计算值
矿化度
(mg/kg)
8
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
31.22 58.58 42.53 39.73 42.54 49.87
37.68 50.45 44.03 47.25 48.04 49.05 55.24 68.01 61.59 64.82 65.61 66.61 预测值 (mg/kg) 预测值 (mg/kg)
相对误差
% 13.73% 4.01% 5.54% 4.50% 8.14% 7.69% 相对误差
% 17.14% -16.11% 3.40% 15.92% 11.45% -1.68%
实测计算值 (mg/kg)
4
48.80 66.25 50.54 54.13 60.87 62.70 实测计算值 (mg/kg)
12
26.70 47.17 41.1 46.37 39.80 45.56
28.90 41.66 35.24 38.47 39.26 40.27 46.46 59.23 52.81 56.04 56.83 57.83 预测值 (mg/kg) 预测值 (mg/kg)
相对误差
% -5.03% -11.86% 4.30% 3.40% -7.12% -8.42% 相对误差
% 7.61% -13.22% -16.61% -20.53% -1.37% -13.14%
注：0、4、8、12表示试验开始时的运移转化时间间隔
由表5-3可知，当在t=0时段内，T0、T1、T2、T3处理，以及在t=4时段内，T、T4处理的回归方程（2）的相对误差都小于5%较小，其预测值的可靠性较高。当在t=8时段内，各处理的相对误差较大，预测值的准确性较差。当在t=12时段内，矿化度T1、T2、T3、T4处理的回归方程（2）的相对误差小于5%，其预测值的可靠性也较高。
表5-3 不同矿化度滴灌下土壤碱解氮的变化值与运移转化时间的预测模型验证表
实测计算值
矿化度
(mg/kg)
0
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
0.98 0.80 0.82 0.76 0.70 0.85 实测计算值
矿化度
(mg/kg)
8
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
11.44 6.97 11.28 10.87 11.24 8.62
9.55 9.26 9.41 9.33 9.31 9.29 0.94 0.65 0.80 0.73 0.71 0.69 预测值 (mg/kg) 预测值 (mg/kg)
相对误差
% -3.88% -22.20% -2.52% -4.56% 1.27% -23.85% 相对误差
% -19.75% 24.73% -19.93% -16.48% -20.62% 7.23%
实测计算值 (mg/kg)
4
6.15 4.97 6.28 5.97 3.79 5.21 实测计算值 (mg/kg)
12
15.96 11.11 14.08 14.01 13.98 12.94
13.85 13.56 13.71 13.64 13.62 13.59 5.25 4.96 5.10 5.03 5.01 4.99 预测值 (mg/kg) 预测值 (mg/kg)
相对误差
% -17.13% -0.35% -23.07% -18.70% 24.38% -4.43% 相对误差
% -15.18% 18.12% -2.71% -2.75% -2.63% 4.85%
注：0、4、8、12表示试验开始时的运移转化时间间隔
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由表5-4可知，当运移转化时间在t=0-4时段内，各处理回归方程（3）的相对误差控制在5%以内，其预测值的可靠性较高。当在t=8时段内，T4处理回归方程（3）的相对误差控制在5%以内，其预测值的可靠性较高。当在t=12时段内，T0、T1、T2、T3、T4处理回归方程（1）的相对误差控制在5%以内，其预测值的可靠性较高。
表5-4 不同矿化度滴灌下土壤碱解氮的变化率与运移转化时间的预测模型验证表
实测计算值
矿化度
mg.(kg.t)
0
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
1.79 1.57 1.75 1.74 1.72 1.67 实测计算值
矿化度
mg.(kg.t)
8
全淡(1.09mg/L) 全咸(4.65mg/L) 1：1(2.86mg/L) 2：1(3.76mg/L) 3：1(3.98mg/L) 4：1(4.26mg/L)
1.43 0.87 1.41 1.36 1.40 1.08
1.18 1.13 1.15 1.14 1.14 1.13
-1-1
预测值 mg.(kg.t)
-1
相对误差
% -5.48% 4.72% -4.63% -4.81% -3.80% -1.02% 相对误差
% -21.61% 22.64% -22.51% -19.45% -23.68% 4.78%
实测计算值 mg.(kg.t)
4
1.54 1.29 1.48 1.45 1.41 1.30 实测计算值 mg.(kg.t)
12
0.95 0.69 0.94 0.90 0.87 0.82
-1-1
预测值 mg.(kg.t)
-1
相对误差 %
1.70 1.65 1.67 1.66 1.66 1.65 预测值 mg.(kg.t)
-1
1.44 1.39 1.41 1.40 1.40 1.39 预测值 mg.(kg.t)
-1
-6.97% 7.00% -4.84% -3.62% -0.98% 6.46% 相对误差 %
0.91 0.87 0.89 0.88 0.87 0.87
-3.88% 19.80% -5.60% -2.54% 0.14% 5.84%
注：0、4、8、12表示试验开始时的运移转化时间间隔
上述非线性回归方程（1）、（2）、（3）式反映了不同矿化度微咸水滴灌条件下，灌溉水矿化度、碱解氮的运移转化时间与土壤碱解氮平均含量、变化量以及变化率之间的相互定量关系。由于建立在短系列数据上的部分预测值与实测值还存在较大的相对误差，因此，还需通过后期的试验数据对模型进行修订，使之更适用生产实践需要。
6.结论与讨论
1）在不同的微咸水滴灌条件下，对红枣根区氮素的空间运移研究，结果表明：离滴头（或根区）越近的地方，碱解氮的总体含量越高，离低头越远的地方，含氮量随之减少，致使大部分氮素聚集在滴头附近一个非常有限的土壤范围内。
2）不同矿化度滴灌下的碱解氮含量统计特征值的分析，引入了变异系数(Cv)，得出咸淡比为3:1（3.98g/L）滴灌时的变异系数最大，导致枣树根系细胞受到盐分的胁迫作用也最大，从而阻碍了对氮素的吸收，但用矿化度4.26 g/L至4.65 g/L的微咸水滴灌时，变异系数反而下降。
3）不同矿化度灌溉下碱解氮的剖面分布特征图，得知：在全淡水（1.09 g/L）灌溉下，碱解氮含量随土壤深度的变化分布最为稳定；咸淡比为1:1（2.86 g/L）灌溉时，碱解氮含量随土壤深度的变化呈“S”型变化；咸淡比为2:1（3.76 g/L）灌溉，碱解氮含量随深度呈“V”型变化；咸淡比为3:1（3.98 g/L）灌溉时，碱解氮含量随深度呈斜“一”型变化；咸淡比为4:1（4.26 g/L）灌溉，碱解氮含量随深度呈不对称的“W”型变化。
4）对不同咸淡配比（矿化度）对碱解氮的含量、变化量和变化率的影响，绘制变化曲线图，得出结论：运移转化的同一时刻，用矿化度越大的微咸水滴灌，其土壤中的碱解氮含量越高，土壤中的碱解氮变化量和转化率越小。土壤的矿化度相同时，土壤碱解氮平均值随运移转化时间先增大后减小，碱解氮的变化量是一种递增的趋势，而碱解氮变化率随运移转化时间延长，呈一种递减趋
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势。
5）通过最小二乘法的方法，得出不同咸淡配比（矿化度）对碱解氮的含量、变化量和变化率的回归计算公式，见公式（1）、公式（2）和公式（3），并利用MATLAB做出stem图，所得到的回归误差小，分析效果较好，经本文应用证明有一定的理论和应用价值。
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