渠灌类型区农业高效用水及产业化

根据近年国家“农业高效用水科技产业示范工程”项目中“渠灌类型区农业高效用水模式与产业化示范”专题执行情况,结合当前中国加入WTO的实际,在分析示范区现状基础上,对渠灌类型区节水农业产业化问题进行讨论。作用认为：在市场经济条件下,中国农业产业化面临的挑战大于机遇,要正确地认识农业高效用水节水技术与产品的价值及市场的关系,并就农业产业化提出作者的观点。     

杨陵渠灌类型区定点农户经济状况调查及对比分析

通过对陕西杨陵渠灌类型区帅家及上湾两村6家定点农户经济状况2年的实际调查及对比分析,其结果充分证明实施“渠灌类型区农业高效用水模式与产业化示范”工程项目2年多来,通过农业高效用水新技术的组装、集成及高科技信息技术与综合农业栽培技术的推广、应用,已使农村及农民家庭经济状况发生了根本的变化。     

渠灌类型区农业高效用水项目区(杨陵)调查报告

通过对渠灌类型区农业高效用水科技产业示范项目区的自然、社会、经济、水资源的供需状况以及节水灌溉的发展现状进行调查,分析了灌区目前在节水灌溉和农业高效用水方面存在的主要问题,为该项目的有效实施提供了科学依据     

渠灌类型区农业高效用水模式与产业化研究目标及方案

在分析我国节水农业发展现状的基础上,论述了实施渠灌类型区农业高效用水模式与产业化示范研究课题的必要性和紧迫性。在此基础上,进一步提出了课题研究的目标、主要内容,拟采取的技术路线和实施方案,以及课题研究的应用前景。     

渠灌区节水灌溉技术的筛选组装和集成

渠灌类型区是我国灌区的主要组成部分,地面灌溉是渠灌区的主要灌水方式,发展渠灌区节水型地面灌溉对我国的农业节水有着重要作用。以陕西关中西部的宝鸡峡引渭灌区为例,对现行的节水型地面灌水技术进行了分析和筛选,结合灌区的现状和灌溉特点,提出了适宜于本灌区目前应用和推广的节水型地面灌水技术主要是畦田“三改”,并结合增大入畦单宽流量等技术措施进行组装和集成,实现提高灌水效率和灌水均匀度,减小灌溉用水量,节约用水的目的。     

基于循环修正的灌溉用水效率综合评价方法

灌溉用水效率是最严格水资源管理制度建设中用水效率控制红线的重要组成部分,也是衡量灌区节水改造进展与效果的重要指标。针对灌溉用水效率评价中存在的单一方法评价结果不一致的难点问题,该文以12个灌区用水水平与用水效率实地调查分析为基础,首先采用突变理论评价方法、熵值法和层次分析法进行灌溉用水效率评价,再以Spearman等级相关系数作为检验标准,利用平均值法、Board法、Copeland法、模糊Borda法4种组合评价方法对单一评价结果进行组合,反复迭代,得到各灌区农业用水效率综合评价排序。最后,根据影响灌区排序的主要指标将灌区分为3类,指出了影响各灌区灌溉用水效率的主要因素及其改进措施,对灌区节水改造与农业用水效率管理具有参考意义。     

我国农业用水结构演变态势分析

农业用水结构对农业用水效率及效益有较大影响。采用1949~2006年农业用水资料分析了我国农业用水结构的演变历程,并根据农业用水结构的发展变化及灌溉农业的发展历史和未来发展方向,将1949~2050年我国农业用水水平分为初级利用、低效利用、合理利用及高效利用4个阶段。研究表明:我国农业用水结构日趋合理,农业用水比重持续减少,农、林、牧、渔用水及粮、经、饲作物用水比例协调程度不断提高。据此,提出了注重农业用水结构优化的农业经济用水量概念。华北地区的实例分析表明,在同时提高农业用水综合效益的情形下,依靠优化农业用水结构可年节水199.94亿m3;而有无用水结构优化的综合节水措施节水效果相差29.97亿m3。     

渠井结合灌区农户灌溉用水模型的构建与应用

在水文模型中耦合准确模拟农户灌溉用水行为的模块可以构建更符合实际的灌区水循环模型,可以定量计算农户灌溉用水对渠井结合灌区水循环的影响。以典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区为研究区,采用问卷调查与访谈的方式收集了大量的农业生产和农户灌溉用水数据,在深入分析灌溉用水影响因素互馈关系和渠井结合灌区水循环特征的基础上,采用Python语言构建了渠井结合灌区农户灌溉用水模型（HCLU模型）,该模型由水文、作物、农户生计和灌溉行为4个模块组成,可以概化灌溉用水的各个环节并实现农户灌溉行为与水文物理过程之间的紧密耦合,定量计算灌溉水源、灌溉定额、灌水时间和灌溉方式等对灌区水循环的影响,模拟作物产量与灌溉量的关系,为灌区水资源可持续管理和农业种植结构的调整提供强有力的技术支撑。     

新疆地区农业灌溉水利用系数分析

采用传统渠道断面测验法、典型灌区田间水利用系数测验、“灌区首尾”等方法,综合研究干旱灌区灌溉水利用系数。结果表明：引输水渠灌、提水井灌、喷灌、微灌、低压管道输水5种灌溉用水模式,灌溉水利用系数分别为0.370、0.687、0.795、0.860、0.800;5种模式2011年综合灌溉水利用系数所对应的全疆灌区、南疆、东疆、北疆片区分别为0.498、0.479、0.682和0.581。基于柯布-道格拉斯模型分析相关因素对综合灌溉水利用系数的影响效应,结果表明,灌溉系统大力推进渠道防渗、井灌和高效农业节水建设,对于提升灌区综合灌溉水利用系数贡献明显。研究结果为干旱新疆灌区农业用水效率和水资源总量控制管理提供了技术依据。     

21世纪农业高效用水技术展望

水资源短缺将是２１世纪全球社会、经济和农业可持续发展的主要障碍之一,农业高效用水已成为当今世界观注的焦点问题。目前发达国家农业高效用水技术方面主要在喷微灌技术、节水工程规模经营、节水设备和技术产业化和管理技术等四个方面取得明显进展。随着高新科技的发展,可以预见不久的将来,农业高效用水技术将在生物技术、农业管理一体化技术、精细灌溉技术和智能决策系统四个方面取得革命性的突破。     

渭北地区冬小麦的有限灌溉与水分利用研究

采用越冬前、拔节、抽穗和灌浆4个灌水时期和每次60与120mm两个灌水量的组合设计,在大田条件下对冬小麦的灌水量与耗水量、产量、水分利用效率(WUE)以及灌水效率(IUE)和有限灌溉的下限与适宜的灌水时期进行了小区试验研究,并建立了冬小麦产量与耗水以及WUE与耗水的回归数学模型.试验结果表明,冬小麦在渭北地区的耗水量与产量和WUE之间均呈现非线性关系;满足最大产量时所需的补充灌水量约为180～220mm;满足WUE最大时的补充灌水量为60～80mm.研究结果还显示,在底墒良好的条件下,拔节期60mm的有限     

水氮互作对冷凉区域稻田氮素特征的影响

[目的]研究寒地稻田不同水肥管理模式下的土壤供氮特征,为筛选环境友好型寒地稻作灌溉施肥模式提供支撑。[方法]在大田试验条件下,设置间歇灌溉、淹灌2种水分管理模式及4个供氮水平(0,75,105,135kg/hm~2),以龙庆稻2号为材料,研究水肥互作模式对水稻产量、土壤供氮特征及氮素利用率的影响。[结果]灌溉模式和供氮水平对水稻产量、地上部氮素积累量、水稻氮素利用率均有显著(p0.05)或极显著影响(p0.01)。间歇灌溉模式下,增加氮肥施用量有利于提高单位面积水稻有效穗数、籽粒产量、生物产量、籽粒氮素累积量,均以施氮105kg/hm~2处理最高;水肥互作对氮素利用率影响明显,水稻的氮肥利用率在21.4%~59.1%;氮肥生理利用率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力均随着施氮量的提高而降低,施氮量75kg/hm~2处理的氮素吸收利用各项指标均高于其他处理。相关分析表明,水肥因素是影响氮素积累及氮素吸收利用效率的重要因子。[结论]综合考虑水稻产量及氮素利用率的矛盾,间歇灌溉配合适宜减氮模式应予以高度重视。     

膜下滴灌油葵土壤水热高效利用及高产效应

油葵作为高产优质油料作物,在民勤绿洲种植面积较大,但随着水资源的日益短缺,常规种植油葵已不能满足节水高效的要求。为了研究油葵膜下滴灌条件下的水热效应及适宜灌溉制度,于2012年4月-2013年9月连续2 a在甘肃省水利科学研究院民勤灌溉试验基地进行试验。设定4个不同滴灌灌溉定额与常规覆膜畦灌对照处理,测定膜下滴灌油葵不同滴灌处理下土壤水热动态、产量效应、水分利用效率、耗水规律及经济效益,并结合气象数据比较不同滴灌处理的优越性,分析不同灌水处理对水热变化、产量、灌溉水利用、耗水特性及效益的影响。结果表明,膜下滴灌保墒效果较好,土壤水分、地温变化平稳,有利于油葵生长;适宜的灌溉定额条件下(灌溉定额288 mm、灌溉8次),油葵单盘籽粒质量、百粒质量均较高,产量较对照平均增加6.03%,节水32.7%,灌溉定额降低162 mm,生育期耗水降低158.9 mm,水分利用效率提高56.8%,水分生产力达8.0元/m3,净收入增加8.9%。与传统覆膜畦灌相比,膜下滴灌处理整个生育期耗水强度较对照均降低1.0 mm/d以上,能有效降低棵间无效蒸发,减少生育期耗水,改善土壤水热状况,提高作物产量、水分利用效率和经济效益,是一种经济可行、易于推广的节水方法。     

基于水足迹的中国农业用水效果评价

为兼顾灌溉用水效率和总量控制评估区域农业用水效率,结合水足迹与灌溉发展状况构建了农业用水效果评价指标(agricultural water use effect,AWE),AWE越小农业用水效果越好。在核算2000—2014年间31个省区农作物水足迹的基础上,分析了中国AWE的时空格局及其与灌溉用水效率指标之间的关系。结果显示:中国年均农作物水足迹为1.097 2×10~(12) m~3,蓝水、绿水足迹分别占13.1%和86.7%,且均随时间增加;单位耕地面积农作物水足迹及绿水比例均呈现由东南向西北递减,研究时段内灌溉效率稳步提升,而由于灌溉用水规模的扩大和蓝水足迹比例的增长,AWE由2003年的0.113增长到2014年的0.137,中国农业用水效果呈恶化趋势;AWE空间差异大,且在不同年份均表现为黄淮海平原和西部省区较大而东南沿海较小;经济发达地区农业用水效果有明显改善趋势,而粮食增产任务加大的黑龙江省AWE的增速最大;AWE与传统灌溉用水效率评价指标无空间一致性,灌溉效率和水分生产率高的北方农业主产区应注重农业生产用水效果的评估与提升。农业用水效果评价可为区域灌溉用水效率提升与总量控制的科学研究与决策实践依据。     

不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响

通过中科院栾城农业生态试验站3种不同降水年型的田间灌水试验，研究了不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响，旨在为华北地区冬小麦建立优化灌溉制度，提高水分利用效率，达到节水增产目的提供理论依据。试验结果表明，冬小麦根系主要集中分布在80 cm以上土层，随土层深度的增加，根长密度呈指数下降；综合分析根系对不同土层的水分吸收、作物耗水组成及产量、水分利用效率与总耗水的关系，提出华北地区冬小麦最佳灌水方式是：丰水年灌0水、平水年灌1水(拔节水)、枯水年灌2水(拔节水和抽穗水)，次灌水量60～75 mm，具有明显的节水增产效益。     

苏北滩涂水稻微咸水灌溉模式及土壤盐分动态变化

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响,利用田间试验资料对SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率,并预测了长期微咸水灌溉对土壤盐分的影响。结果表明:1.5 mg/cm3矿化度微咸水足量灌溉可以获得较高的产量和水分利用效率;各微咸水处理在60~90 cm土层均出现不同程度的盐分累积现象,具体累积深度和土壤盐分浓度与灌水量和灌水矿化度有关;采用1.5 mg/cm3矿化度微咸水进行微咸水长期灌溉研究,10 a的模拟结果显示此灌溉制度不会引起0~100 cm土层土壤次生盐渍化。该研究为滨海地区微咸水合理利用提供了理论依据。     

渭北旱塬旱作节水农业示范区建设模式探讨

在对渭北旱塬水资源、气候资源、土地资源、作物资源等现状全面调查的基础上,提出了渭北旱塬旱作节水农业示范区的建设模式即高标准旱作节水基本农田建设模式、节水农业设备新建与补充模式、高效集雨节灌示范工程建设模式、抗旱节水特色品种和良种繁育引种基地建设模式、节水农业工程建设模式,并对各模式进行了综合探讨和分析。     

节水灌溉联动控制系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源利用效率,实现自动灌溉控制,该文采用自主设计的灌溉控制设备和墒情监测设备,通过GSM网络传输数据,设计了一套集墒情监测、灌溉控制和专家决策支持的节水灌溉联动控制系统。该系统由就地控制柜、数据采集系统和自动控制软件三部分组成,实现了土壤墒情实时监测、专家知识管理及根据不同作物、不同生育期需水参数等进行自动灌溉控制等功能。在示范区的应用证明,该系统稳定可靠、操作方便、可广泛应用于规模化种植、温室大棚、精细农业等领域,对节水农业的实施具有重要的现实意义。     

基于数据包络分析模型的江苏省农业水资源利用效率评价

[目的]研究江苏省2002—2011年农业水资源利用效率,为提高该省农业水资源利用率提供依据。[方法]采用数据包络分析(DEA)模型中C2 R和BC2两种模型,选取的投入指标为农作物播种面积、农田灌溉用水量、农田灌溉耗水量和农业在岗职工人数;产出指标为有效灌溉面积、农村居民人均农业收入、农业生产总值和农作物产量。[结果](1)在2002—2011年期间,江苏省农业水资源利用效率处于较高的水平,DEA有效年份占50%;(2)造成DEA无效既有技术原因也有规模原因,存在投入冗余和产出不足;(3)随着时代发展,江苏省农业水资源利用投入冗余和产出不足整体呈现逐渐降低趋势。[结论]江苏省农业水资源利用情况得到了逐步改善。