基于实际耗水的固原地区马铃薯生产水足迹研究

通过水足迹理论准确评估固原地区马铃薯生产的水资源利用效率情况,为当地马铃薯产业发展提供理论依据。采用基于实际耗水的水足迹计算原理、Mann-Kendall检验、Sen斜率法、LMDI模型,研究了固原地区马铃薯生产水足迹的变化趋势和主要影响因素。研究结果表明：1981-2017年固原市马铃薯生产水足迹均值为1.48 m³/kg,下辖县(区)均值在1.17~2.04 m³/kg之间,全市和各县(区)马铃薯生产水足迹均呈显著减小趋势,全市年均变幅为-0.04 m³/(kg·a);固原市单位面积绿水消耗量和单产量均值分别为2 778.4 m³/ hm²和2.18 t/hm²,下辖县(区)分别在2 622.2~3 401.3 m³/hm²和1.65~3.19 t/hm²之间,各县(区)单产量均呈显著增加趋势,从西北到东南单产量和单位面积绿水消耗量增大,水足迹减少;固原市单产量全时段贡献率为80.8%,贡献量在0~-2.30 m³/kg之间,单位面积绿水消耗量贡献率为19.2%,各县(区)单产量贡献率为76.3%~84.0%,单位面积绿水消耗量贡献率为16.0%~23.7%。水足迹计算方法中考虑了实际耗水条件,比充分灌溉条件更能反映实际情况。固原地区马铃薯水足迹显著下降主要是由于单产量增加,单产量作为主要驱动因子仍有提升潜力,今后应该加强农业现代化发展,提高水资源利用效率。     

南宁市设计降雨及其总量控制率时空异质性特征

针对当前我国海绵城市建设及成效考核中设计降雨及其控制率指标单一均化、难以有效定量指导不同下垫面LID设施建设并评价其效果等问题,以南宁市市区为例,基于2020年Quick Bird土地利用及子流域精细划分,根据1981-2010年南宁市0.1°CMFD格点日降雨序列资料,采用ArcGIS空间插值法、《指南》中设计降雨量与控制率关系法以及容积法,分析了研究区日降雨量、设计降雨量及其总量控制率的时空异质性特征,并讨论了现状下垫面调蓄及管网排水对控制率指标的定量影响。结果表明：南宁市市区日降雨频次、年分配、设计降雨量及其控制率均具有显著的时空异质性特征,按75%控制率对应各月的日设计降雨量变化范围为9.72（2月）~32.05 mm（7月）;南宁市主城区（面积占比31.99%）现状年降雨总量控制率普遍低于50%,仅靠绿色LID设施难以实现75%控制率目标,要实现该控制率目标,主城区还需增加调蓄容积120~211 m³/hm²,若考虑管网排水能力70~103 m³/hm²,则所需调蓄容积可减少30~108 m³/hm²。综上,为实现南宁市75%控制率目标,应针对现状下垫面水平,建立考虑时空异质性的不同控制率目标与调蓄容积、管网排水之间的定量函数关系,这是有效提升海绵城市调控雨洪径流能力的一个主要途径。     

水足迹视角下辽宁省春玉米生育期水土资源匹配特征研究

随着气候变化及种植结构调整,农业水土资源配置状况发生改变,研究农业水土资源匹配特征对农业可持续发展具有重要意义。基于作物生产水足迹视角,采用广义农业水土资源匹配系数的计算方法,对 1985—2018年辽宁省春玉米生育期的水土资源匹配特征进行分析。结果表明：1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配系数变化波动明显,总体以 14 m³/（hm²·a）增长,多年平均农业水土资源匹配系数值为 5733 m³/hm²。同时,1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配状况呈现向好趋势,东部农业水土资源匹配良好的地区增多,西北部农业水土资源匹配较差的范围缩小。未来辽宁省玉米种植结构调整,应立足各地区农业水土资源匹配特征,构建水土资源空间均衡的农业生产体系。     

灌水定额对和田滴灌日光温室辣椒生长、产量及品质的影响

为了探寻和田地区滴灌日光温室辣椒（Capsicum annuum L.）适宜的灌水定额,为当地制定设施蔬菜节水高效的滴灌灌溉制度提供参考,采用定周期变定额的灌溉试验,研究灌水定额对辣椒生长、产量及品质的影响。试验设置5个灌水定额水平,分别为14.1 (I1)、18.7 (I2)、23.4 (I3)、28.1 (I4)和32.8 mm(I5),并以当地农户的灌水定额(CK)作为对照。结果表明：随着灌水定额的增加,辣椒株高和叶绿素含量增大,茎粗先增大后减小,除I5处理的株高和叶绿素含量外,I1~I5处理的辣椒各生长指标较CK处理均差异显著（P<0.05）。I1~I5处理的两茬辣椒产量、品质和灌溉水利用效率（IWUE）较CK均有显著提升（P<0.05）;试验各处理中随灌水定额的增加,辣椒产量和各品质指标均呈现先增大后减小的趋势,IWUE呈逐渐减小的趋势;I3处理的两茬辣椒产量均最高,分别为38 226、54 269 kg/hm²,品质也最优;两茬中I1处理的IWUE最高,分别为8.52、6.14 kg/m³;灌水定额小于I3时,增加灌水定额会显著提高辣椒产量和品质,但对辣椒的IWUE影响不显著,灌水定额大于I3后,辣椒产量与品质随灌水定额的增加而降低,同时辣椒的IWUE也显著减小。综合考虑辣椒的产量与品质,和田地区与试验点种植条件相近的滴灌日光温室辣椒适宜的灌水定额为23.4 mm。     

长江流域水系统生态服务价值评价方法

为完善人类活动影响下的生态系统评价体系、实现对生态关键要素的价值识别与评估。本文通过将生态系统服务价值(ESV)评价与改进的水资源综合模拟与调配模型(WAS)耦合，量化识别“自然-社会”二元水循环对区域生态系统功能的支撑作用，提出水系统生态服务价值(ESV-W)评价方法。将该方法应用于2005—2020年长江流域水系统的生态服务价值评价中，研究结果表明：2005—2020年长江流域水系统生态服务价值(ESV)由31.04万亿增长到42.08万亿，高价值区域(>30万元/hm²)集中在长江中下游及两湖地区;水系统的生态服务价值(ESV-W)分项来看，单方水的生态效益从19.20元/m³提高到24.98元/m³，其中2020年的农业灌溉、生态补水和自然水循环的效益分别为8.21元/m³、194.93元/m³、43.13元/m³。     

湖南省水库与干旱情势空间匹配关系研究

根据湖南省地质、地形等条件,以县域为单元将湖南省划分为9个区域,对省内14 000多座各类型水库开展空间统计,分析了水库空间分布规律,并采用SPI-3指数法计算得到4-9月重旱及以上干旱频率的空间分布,对比研究了水库分布与干旱的空间匹配关系。结果表明：湖南省水库分布具有明显的空间分异特征,丘陵区水库数量密度一般要大于山地区,但受大型水库不足的影响,库容密度一般要小于山地区。洞庭湖平原腹地水库密度极低,而外围岗地区则拥有全省最大的水库分布密度。不同分区水库供水能力与人口、耕地的匹配关系也有很大差异。湘东南罗霄-南岭山地区单位面积兴利库容和人均兴利库容最大分别可达54 397.32 m³/hm²和3 286.53 m³,而在湘中南岩溶丘陵区、洞庭湖区等地区则分别不大于3 450 m³/hm²和210 m³。湖南省水库的空间分异特征主要受地质、地形等地理条件控制,山地区水库规模大、数量少,而丘陵区水库小、数量多。总体上看,湖南省水库供水能力与干旱的空间分布存在明显的失衡错位,如衡邵盆地不仅年均降雨量少、重旱频率高,而且水库供水能力也处于全省较低水平,再加上岩溶区“保水难”的特性,该区成为省内干旱情势最为严重的地区。     

辽宁省春玉米生产水足迹的时空变化研究

为降低农业生产活动中农作物对水资源的高消耗,提高用水效率,借助辽宁省1987—2018年19个气象站点逐日气象数据及春玉米产量数据,全面计算绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹的真实消耗。结果表明：（1）辽宁省春玉米生产水足迹自2002年起变化幅度不明显,多年平均值是1424.21 m³/t,其中绿水足迹占54%,灰水足迹占27%,蓝水足迹占19%。（2）从绿水足迹看,辽宁省春玉米绿水足迹每年以6.28 m³/t速率减少,空间分布上2002年绿水足迹高值区主要集中在东部地区;2010年辽宁省整体绿水足迹较高。（3）从蓝水足迹看,每年以1.06 m³/t的速率增长;2002年辽宁春玉米蓝水足迹高值区主要分布在环渤海、宽甸及其周围地区;2010年,辽宁省大部分地区蓝水足迹较低。（4）灰水足迹整体以每年14.03 m³/t的速率降低,主要与农作物产量及氮肥施用量相关。     

植物灭螺剂"螺威"杀灭湖北钉螺药效试验研究

 采用室内和现场试验评价植物灭螺剂“螺威”杀灭湖北钉螺药效。室内采用泥盘喷洒、烧杯浸杀法,用敲击法鉴定钉螺死亡数和存活数,观察不同浓度植物灭螺剂“螺威”对湖北钉螺的杀灭效果。结果表明：7.5,5.0,2.5g/m³ 3个浓度的4%螺威粉剂（TDS）室内浸杀湖北钉螺48h死亡率为100% ;室内喷洒试验 7.5,5.0,2.5g/m³ 3个试验浓度中7.5 ,5.0g/m³ 浓度组均达到死亡率95%以上,浓度为 2.5g/m³ 的4%螺威粉剂（TDS）现场浸杀湖北螺钉72h死亡率为100%;喷洒湖北螺钉360h死亡率为 90.03%。4%螺威粉剂（TDS）室内浸杀、喷洒试验和现场浸杀、喷洒试验对湖北钉螺药效均达到合格指标。     

渭河流域上游气候变化及其对径流的影响

气候要素变化对水文循环有很大的影响。依据包括气温、降水量、风速、日照时间、蒸发量等气候要素在内的渭河上游25个气象站1960-2017年的数据及4个水文站1960-2010年的径流数据,利用气候诊断法、相关分析法、双累积曲线法分析各气候要素与径流量的时空变化特征及其相关关系,探讨自然气候和不同强度人类活动对区域径流量变化的贡献率。结果表明：渭河上游区域年均温上升速率为0.29 ℃/10a,年降水量、年均风速、日照时间、蒸发量的减少速率分别为-14.36 mm/10a、-0.05 (m·s^-1)/10a、-19.91 h/10a、-4.64 mm/10a,林家村、北道、武山、渭源水文站径流量分别以-5.074×10⁸、-2.895×10⁸、-1.201×10⁸、-0.033×10⁸ m³/10a减少;气候要素季节变化与年变化基本一致,但空间变化有所差异;各气候要素表现出20～30 a的主周期变化,同时也存在突变特征。相关分析表明,径流量与气温、日照时间和蒸发量呈显著负相关,气温升高0.1℃、日照时间增加1 h、蒸发量增加10 mm,径流量分别减少1.09×10⁸、0.03×10⁸、0.53×10⁸ m³;与降水量正相关关系显著,降水量增加10 mm,则径流量增加0.61×10⁸ m³;与风速关系较差。气候变化对径流量减少的贡献率在各区域及年代均不同,人类活动强度大的干流下游区域在5%～25%之间,强度较低的上游及源头区域在11%～43%之间,这与区域人类活动程度及气候要素的异常变化有密切关系。     

基于阻-导水通道的辽浑防洪保护区溃堤洪水淹没分析

为避免在影响水流运动的构筑物附近进行网格加密而导致计算效率降低的问题,本文采用阻水和导水通道数值模拟方法,以辽浑防洪保护区为研究对象,构建了基于阻-导水通道的水动力学模型,分析了超标准洪水下溃堤洪水的淹没过程及对研究区内社会经济的影响。结果显示：遇超标准洪水,陶家险工和偏养子堤段溃决后,保护区内将进入7.458亿m³和5.852亿m³洪量。受研究区内地势影响,溃决洪水由北向南宣泄,淹没面积达570 km²和268 km²,淹没过程中阻、导水通道较好地体现了构筑物对洪水演进的影响和作用。两种情景下,保护区内41 650 hm²和19 910 hm²农田将被淹没,21万和9万人口受洪水威胁,直接经济损失将达128亿元和52亿元。     

现代灌溉水肥调控原理与技术研究进展

我国一般年份农业缺水约300亿m3,农业水肥利用率主要指标相当于国际先进水平的60％～70％,农业缺水和面源污染问题日益突出,严重影响国家粮食安全和生态安全.本文综述了创新团队在现代灌溉水肥调控原理、技术与模式等方面所开展的研究工作进展.通过多年的研究,发展了现代灌溉施肥变量调控理论方法,提出了精量滴灌水肥高效调控技术...     

膜下滴灌不同灌水定额及水氮耦合对打瓜耗水规律的影响

为研究不同灌水定额和不同施氮量对北疆打瓜耗水规律的影响,2016-2017年在新疆阿勒泰地区灌溉试验站陆续开展2 a大田打瓜灌水试验,讨论连续2 a不同灌水定额及水氮互作下打瓜耗水规律。2016年试验设置5个不同的灌水定额分别为300、375、450、525、600 m~3/hm~2。2017年设置3个不同灌水定额分别为300、450、600m~3/hm~2,3个不同施氮量分别为0、138、276 kg/hm~2,共9个处理。研究结果表明:不同灌水定额和水氮互作下打瓜旬均耗水量变化规律均呈先增大后减小变化规律;耗水量、耗水强度和果实膨大期的耗水模数随着灌水定额增加而呈"增大-平缓"态势;打瓜作物系数随灌水定额增加而增大,且在0. 360～0. 431间变化,其中600 m~3/hm~2灌水定额耗水量、耗水强度和作物系数最大;合适的水氮供给量有利于打瓜耗水模数、作物系数、耗水量和耗水强度增大,作物系数在0. 317～0. 445间变化;与其他生育阶段相比,不同灌水定额和水氮互作均在果实膨大期对打瓜耗水量、耗水强度和作物系数的影响最大。研究可为理解大田打瓜的耗水特性和当地打瓜节水高效生产提供依据。     

宁夏扬黄限额灌区降水资源高效利用技术研究

在宁夏中部干旱带年平均降雨量350 mm的限额灌溉区,以滴灌玉米种植为对象,集成覆膜微集雨、土壤保水、抑制蒸腾等技术,开展降水资源就地高效利用试验研究,通过对试验区玉米在不同模式下产量及水分生产效率的对比分析,从而提出深翻20～40 cm+半覆膜膜侧种植+保水剂(秦威加力7.5 kg/hm2)+喷施抗蒸腾剂(万代红1.05 L/hm2)为宁夏中部干旱带限额灌溉区适宜的玉米降水资源高效利用模式,产量达到13 785 kg/hm2,水分利用效率达到4.22 kg/m3。     

基于熵权-TOPSIS的滴灌春玉米灌水定额研究

为准确得到适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额,设置了W₁(225 m³/hm²)、W₂(300 m³/hm²)、W₃(375 m³/hm²)、W₄(450 m³/hm²)、W₅(525 m³/hm²)、W₆(600 m³/hm²) 6个水平的灌水定额,研究灌水定额对春玉米生长发育和产量的影响。选取部分生长指标、产量指标、节水指标作为评价指标,结合耗水规律和指标显著性进行分析,并采用熵权-TOPSIS综合评价法,优选适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额。结果表明：滴灌春玉米的关键生育期为抽雄散粉期,该生育期最优灌水定额为525 m³/hm²;耗水量和耗水强度...     

宁夏半干旱区玉米滴灌灌溉制度试验研究

为了促进宁夏半干旱区节水灌溉技术的推广应用,本文针对宁夏扬黄灌区规模推广玉米大田滴灌缺乏相关滴灌灌溉制度的突出问题,采用大田小区对比试验与示范区技术应用监测相结合的方法,开展了玉米裸地滴灌灌溉制度试验研究。在综合分析玉米生育期灌溉定额、土壤含水率变化、耗水量、作物产量、水分生产效率的基础上,研究提出了玉米生育期滴灌11~12次、灌水定额300~450 m3/hm~2,灌溉定额4 200~4 425 m3/hm~2的滴灌灌溉制度。研究结果表明:玉米大田滴灌目标产量15 000 kg/hm~2,水分生产效率达到3.0 kg/m3,玉米滴灌较大田畦灌可提高经济效益3 735元/hm~2,同时节水1 800 m3/hm~2、节水30%以上。     

碎麦秸垫膜覆盖对民勤绿洲食葵产量及土壤酶活性的影响

为解决民勤绿洲灌区水资源短缺、土壤耕层状况恶化、食葵产量不佳等问题,在民勤灌区设置无覆盖(CK)、秸秆覆盖(S)(秸秆量为4 500 kg/hm²)、地膜覆盖(F)、碎麦秸垫膜覆盖(SF₁)(秸秆量为4 000 kg/hm²)、碎麦秸垫膜覆盖(SF₂)(秸秆量为4 500 kg/hm²)5个处理,采用当地农户普遍的灌溉水平(750 m³/hm²),研究了食葵生长状况及土壤酶活性的变化。结果表明：碎麦秸垫膜覆盖(SF₁)处理下土壤温度显著高于其他处理,并且有着更高的保水效果,保证了食葵的正常生长发育;碎麦秸垫膜覆盖(SF₁)条件下平均出苗率较CK处理提高了12.1%(P<0.05),较S处理的出苗率提高了9.7%(P<0.05);碎麦秸垫膜覆盖(SF₁)条件下食葵产量达到4 780.95 kg/hm²,较SF₂、F、...     

砾石土质条件下葡萄滴灌生育期土壤含水率变化规律研究

为探究酿酒葡萄在砾石土质条件下的土壤含水率变化规律及合理灌溉制度,选取贺兰山东麓砾石土典型试验区,以五年生赤霞珠品种为研究对象,设计2 550、2 850、3 225、3 600 m3/hm24个不同定额的灌水处理,应用TDR土壤水分剖面仪和土壤水势仪,监测生育期滴灌前后不同土层含水率与水势变化,针对监测数据从灌水处理整体与单个生育期不同角度进行分析,研究酿酒葡萄在砾石土条件下不同滴灌定额土壤含水率变化规律,最终提出生育期适宜灌溉制度。研究结果表明:随着灌溉定额的增加,土壤含水率在0~40cm土层范围内变化较明显;不同深度土层土壤水势变化规律与灌溉定额的大小有关;1m深土壤水分蓄存比并不是随着灌水量的增加而增大,而是当灌水量达到某一定额时,随着灌水量的增加,土壤水分蓄存比减小,砾石土单次灌水量高于300 m3/hm2时,土壤水分蓄存比较低,易产生深层渗漏。     

河套灌区耕地-荒地-海子间水盐运移规律及平衡分析

内蒙古河套灌区引水量逐年减少,输入灌区的盐分无法有效排出,灌区内部盐分迁移规律发生了较大变化。针对此现状,通过2年现场观测试验,开展了耕地-荒地-海子间水力联系及水盐动态研究。采用土壤水动力学与溶质动力学方法,对耕地—荒地—海子系统分别构建水量和盐量平衡模型,进而揭示了耕地—荒地—海子系统间水分和盐分运移关系。结果显示:在作物生育期,土壤非饱和带及地下储水量?S分别平均减少了35.05、138.2和195.7 mm,耕地、荒地和海子均处于水分消耗状态。基于Surfer软件Grid Vector Map与耕地—荒地—海子系统水量和盐量平衡模型,发现在2017年和2018年作物生育期,耕地地下水向荒地的迁移率平均值分别为78.75%和79%;荒地地下水向海子的迁移率平均值分别为44.3%和46.3%。耕地腾发量ET平均值比荒地和海子边界的分别高32%和29.15%,海子亏水631.2～706.3 mm,如果没有水分补给,海子将会面临干涸危险;在灌溉条件下,耕地地下水盐分平均增加861.45 kg/(hm~2/a),耕地地下水迁移给荒地的平均盐量为3231.90 kg/(hm~2/a),荒地地下水迁移给海子的平均盐量为3139.7 kg/(hm~2/a)。研究结果为灌区水盐调控提供了基本依据。     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

滴灌条件下脱毒马铃薯灌溉制度试验研究

马铃薯是干旱内陆河石羊河流域主要农作物之一。为了推广应用滴灌技术,对脱毒马铃薯夏波蒂进行了滴灌条件下灌溉制度试验研究,试验按土壤含水率(占田间持水量的百分数)不同设6个处理,处理Ⅰ、Ⅱ的土壤含水率下限为田间持水量的45%,上限分别为田间持水量75%、80%,灌水次数设定为4次;处理Ⅱ、Ⅴ的土壤含水率下限为田间持水量的55%,上限分别为75%、80%,灌水次数设定为5次;处理Ⅲ、Ⅵ的土壤含水率下限为田间持水量的65%,上限分别为田间持水量的75%、80%,灌水次数设定为6次。研究结果表明:适宜马铃薯生长发育的土壤含水率下限不应低于田间持水量的55%,上限在田间持水量的75%~80%为宜,灌水次数5~6次为宜,脱毒马铃薯夏波蒂生育期120 d,生育期灌溉定额控制在3 000 m~3/hm~2左右。