刺槐耗水研究进展

刺槐是干旱半干旱地区的多用途造林树种，水分生理研究是抗旱造林和林分管理的基础，从苗木、单木和林分三个层面论述了刺槐耗水特性及其研究进展。苗木耗水是林木水分生理研究的基础，刺槐苗木耗水量和耗水速率的日变化均呈单峰型，峰值出现在中午12：00左右。苗木耗水速率除与自身遗传特性有关外，还与土壤水分条件密切相关，随着土壤水分亏缺的加重，耗水速率呈下降趋势。单木耗水除表现与苗木相似的日动态外，其耗水量和蒸腾强度还表现季节动态，生长季节初期和末期耗水量和蒸腾强度较低，生长盛期较强，此外蒸腾耗水还与光照、气温和风速等环境因子呈显著相关关系。林分蒸腾耗水占林分总耗水量的57．7％～60．2％，季节变化与单木相同，一般阴坡耗水大于阳坡，高密度林分耗水量大于低密度林分。     

渠井用水比对灌区降水响应及其环境效应分析

渠井结合灌区适宜渠井用水比例关系灌区地下水环境和区域农业可持续发展。该文以人民胜利渠灌区为例,集合了灌区1954-2014年农业用水量及降水量、研究区域2008-2014年渠井用水比、地下水埋深、地下水水化学特征数据,分析了降雨量、地下水动态特征与渠井用水比例的相关性,以期探明渠井结合灌区渠井用水比对降雨的响应及其对土壤和地下水环境的影响。结果表明,典型渠井结合灌区渠井用水比与年降水量呈线性正相关;渠系上游地下水水位变化较下游更为剧烈,在用水水平、用水方式一致条件下,渠井用水比例越大,地下水埋深超过11 m区域增幅越小,较大的渠井用水比例对于上游地下水位下降减缓效果明显;平水期、枯水期,由于渠井用水比例不合理,地下水无序开采且超采严重,区域地下水碱化趋势明显;受气候变化影响,近5 a渠灌水量仅为多年均值的75.52%,未来区域降水量具有减小趋势,这势必进一步加剧农业水资源紧缺的形式。为了满足农业的正常生产,增加灌区地下水开采成为唯一解决途径,这势必加剧地下水的碱化趋势及地下水超采区的扩大。因此,确定灌区适宜的渠井用水比例对于灌区水资源的科学利用与农业的可持续发展具有重要意义。     

灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时空分布量化分析

作物生产水足迹度量作物生产过程对不同类型水资源的消耗,为实现农业水资源管理与评价提供了更全面的新视角。该研究通过耦合土壤水分动态平衡模块,考虑输配水损失,构建灌区蓝、绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度分布式量化模型;以宝鸡峡灌区为例,定量评价不同典型年灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度演变规律。结果表明:宝鸡峡灌区蓝绿水资源总量在2008-2017年呈上升趋势。各作物对绿水资源利用效率均持续上升,而小麦蓝水资源利用效率呈下降趋势;玉米、小麦生产总水足迹整体呈上升趋势,多年平均值分别为573和779 m3/t;作物生产绿水足迹在拔节-灌浆期占比较高,成熟期占比较低;作物生产水足迹在日尺度波动幅度最大;平水年、丰水年灌区用水存在不合理现象,枯水年作物生产单产水平最高,总水足迹最低,水资源利用效率最高。该研究所构建模型可移植适用于无排水渠系灌区水文模拟,准确量化灌区农业生产耗水,解析日-月尺度作物生产水足迹演变特征,有助于明确灌区作物耗水规律,进而高效利用绿水资源,合理配置蓝水资源,提高作物产量,实现高效生产。     

不同供水条件下土壤水分与烤烟蒸腾耗水的关系

采用旱棚人工控水试验，研究了不同供水条件下烤烟的生理需水规律及蒸腾耗水与土壤水分的关系。结果表明，在充分供水条件下，烤烟全生育期蒸腾耗水量的变化呈单峰曲线，以旺长期蒸腾耗水量最大，成熟期次之，伸根期最小，各时期蒸腾耗水模系数分别为45.23%，34.8％和19.97％。烤烟的蒸腾耗水量与土壤供水量成正比，各生育期供水不足均影响烟株的蒸腾耗水，尤其以旺长期干旱的影响最大。根据本试验结果，计算出了不同供水条件下烤烟蒸腾耗水的土壤水分胁迫系数，建立了非充分供水条件下土壤水分胁迫系数的订正函数和烤烟实际蒸腾耗水的时间－水分函数模型。     

基于灌溉制度优化和种植结构调整的用水总量控制

该文以农业耗水总量及灌溉取水总量为约束条件,采用优化灌溉制度和种植结构调整措施下京郊农业发展面积阈值。结果表明:1)采用优化灌溉制度措施能显著降低研究区农业耗水量与灌溉量,使区域农业耗水总量低于耗水总量控制指标及其使农业灌溉量取水总量低于其多年实际平均水平,但是农业灌溉取水总量仍超过其控制指标;2)在北京市大兴区减少耗水量高的露地蔬菜与冬小麦的种植面积,增加灌溉量少且耗水较低的夏玉米种植面积,同时进一步发展农业用水效率较高的设施农业面积,能够满足农业灌溉取水总量与耗水量总量控制指标,且符合国家规划稳定粮食产量与提高蔬菜产量的要求;3)满足灌溉取水总量控制下农业发展面积阈值为4.60?104~7.42?104 hm2,而满足耗水总量控制下农业发展面积阈值为6.72?104~9.48?104 hm2,而同时满足2种约束条件下农业发展面积阈值为7.42?104 hm2;4)在维持用水总量不变情况下,随着设施农业发展面积扩大,传统农业发展面积相应减少,但因用水总量约束值差异设施农业与传统农业的发展阈值并不完全一致。可见,为维持区域水资源持续高效利用,确保区域农业健康发展,势必采用优化灌溉制度与种植结构调整等节水措施,控制农业发展阈值在合理范围内,才能使区域农业用水总量不能突破灌溉取水总量与耗水总量的控制指标。研究对类似京郊资源性缺水地区农业健康发展具有重要参考价值。     

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。     

太行山石灰岩山地水土保持型生态农业试验研究

通过对地面数字高程模型的分析,基于3维地学模型的理论进行水源涵养林耗水量化分析和可视化模拟。根据不同时相的地面林斑、光照、温度、坡向、林分类型变化进行的水源涵养林耗水量的计算。小流域水源涵养林耗水量化分析对于水源涵养林的建设、保护水源、生态环境保护利用具有十分重要的意义。立足于3S技术应用的研究,通过GPS,RS获取空间数据,以GIS为分析平台,建立数字高程模型(DEM),土地利用类型、水源涵养林分类型、土壤类型等矢量图层,进行空间数据与属性数据连接、矢量数据运算等操作,采用综合彭曼公式分析了研究区域的水源涵养林单木耗水量。     

不同土壤含水量下3种盆栽灌木耗水特性研究

采用盆栽称重法分别对3种城市常见绿化灌木单株的耗水规律进行了研究,并对其在4种不同土壤含水量条件下的耗水特性及与环境因子的关系进行了分析。研究结果表明,4种不同土壤含水量条件下,3种灌木的耗水量日动态呈单峰型变化。在相同环境条件下,各灌木的单株耗水量大小为:金叶女贞>冬青>紫叶小檗。随着土壤含水量的降低,3种灌木的耗水量依次减少,35%～15%田间持水量的土壤含水量对3种灌木耗水量具有显著的影响(p<0.01),这说明了该土壤含水量对3种灌木的水分消耗产生了胁迫。通过相关分析,认为影响3种灌木耗水量的主导环境因子是大气温度和光照强度。以环境因子作自变量,以灌木耗水量为因变量,经过逐步回归,建立了多元线性模型。所选回归方程拟合效果良好。利用逐步回归分析建立的优化模型可利用气象参数预测植物的耗水量。     

气候与土地利用变化对于田绿洲农业耗水特征的影响

[目的]分析西北干旱区农业耗水的变化情况以及对其产生的影响,以期为于田绿洲未来发展提供指导。[方法]利用新疆维吾尔自治区于田县1980—2018年的气象数据及1990和2018年土地利用/覆盖数据,分析得出于田绿洲的耗水特征。[结果]①研究区的气候变化总体呈现出明显暖湿的趋势;土地利用/覆盖变化主要表现在绿洲耕地面积的增加,而水域面积则呈现减少趋势;②于田绿洲克里雅河径流量呈现显著上升趋势,年平均经流较之前增加了6.00×10~8 m~3,绿洲农业绿水耗水量也呈现增加趋势,较2000年增加了1.78×10~9 m~3。[结论]气温的增加造成绿洲作物蒸散增多,耕地面积的增加更是加剧了耗水情况,这使得于田绿洲的绿水耗水总量表现出逐年增加的趋势。     

京津走廊麦田蒸散及其与地下水位变化关系研究

利用区域遥感模型rGIS-ET分析1992年4月至2001年4月京津走廊麦田蒸散及其与地下水位变化结果表明,同一县内麦田蒸散量空间变异明显,10年来麦田耗水呈减少趋势,但由于补给滞缓性等原因地下水位持续下降。且地下水位的季节变化和冬小麦用水密切相关,蒸散量的空间变化可间接反映地下水位采水变化。遥感技术可能为较准确估算小单位地下水用水量提供依据。     

水源涵养林林木耗水称重法试验研究

 为在水源涵养林林木培育中选择耗水量较低的树种,在北京密云水库水源涵养林集水区,采用小型蒸渗系统测定仪和TDR等仪器,用称重法研究了6个野外水源涵养林树种的耗水特性,对6个树种的日平均耗水进行了比较,对不同天气情况下各树种的耗水特性进行了比较。在正常水分条件下,各树种的日耗水量,从小到大依次为荆条(Vitexnegundovar.heterophylla)、油松(Pinustabulaeformis)、臭椿(Ailanthusaltissima)、侧柏(Platycladusorientalis)、杨树(Populussp)、刺槐(Robiniapseudoacacia);6年生荆条在7—9月份平均日耗水量为0.28kg,7年生油松在7—9月份平均日耗水量为0.57kg,3年生臭椿在7—9月份平均日耗水量为0.55kg,7年生侧柏在7—9月份平均日耗水量为0.7kg,3年生杨树在7—9月份平均日耗水量为0.77kg,5年生刺槐在7—9月份平均日耗水量为0.78kg。结果表明,荆条、臭椿和油松是耗水较少树种,适合在水源涵养林中应用。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

不同水分条件下3种灌木幼苗的耗水及生长特征

[目的]研究岳武高速公路填方边坡3种绿化灌木幼苗在不同土壤水分条件下的耗水特征及生长表现,为该地区边坡早期植被恢复和护坡植物维护提供参考。[方法]选取马棘、二色胡枝子、紫穗槐幼苗为试验材料,采用盆栽称重法测定其在不同土壤水分处理下〔田间持水量(FC)的30%~45%,45%~60%,60%~75%和75%~90%〕的阶段耗水特征及生长变化。[结果]3种灌木幼苗的日耗水变化曲线均呈单峰型特征,峰值出现在中午时分;月耗水量、总耗水量均随土壤含水量的升高而增大,且差异显著;不同水分条件下灌木幼苗的株高、地径、生物量增量差异显著,马棘长期处于30%~45%FC、二色胡枝子和紫穗槐长期处于30%~45%FC,45%~60%FC水分条件下其幼苗生长受到抑制;土壤水分含量对灌木幼苗的水分利用效率影响较大,75%~90%FC和30%~45%FC均会降低幼苗的水分利用效率。[结论]综合考虑灌木幼苗的耗水量及生长特征,认为马棘幼苗土壤含水量维持在45%~60%FC、胡枝子和紫穗槐维持在60%~75%FC时能够实现幼苗正常生长,同时又能实现水分的高效利用。     

日光温室覆膜滴灌条件下樱桃西红柿耗水规律

为了给温室膜下滴灌灌溉制度的制定提供参考,通过大型称重式蒸渗仪实测覆膜滴灌条件下樱桃西红柿蒸腾量,分析了温室微环境气象条件及水面蒸发量的变化规律,计算了日光温室春夏茬樱桃西红柿在覆膜滴灌条件下不同生育阶段的耗水强度、作物系数及蒸发皿系数。结果表明：日光温室覆膜滴灌条件下,樱桃西红柿在不同生育阶段的耗水强度、作物系数和蒸发皿系数分别为：苗期0.22 mm/d、0.09、0.10;开花坐果期1.65 mm/d、0.48、0.65;盛果期2.56 mm/d、1.56、1.76;盛果后期1.90 mm/d、1.12、2.06;该研究建立了温室樱桃西红柿累计耗水量与水面蒸发量累积值、温室温度累计值之间函数关系,为合理地制定温室作物灌溉制度提供了一定依据。     

植被恢复对青海省北川河流域水循环演变趋势的影响

[目的] 研究植被恢复对流域水循环的影响,明确植被恢复条件下流域水资源的演变趋势,为指导干旱半干旱地区开展科学的植被恢复工作提供数据支撑。[方法] 结合青海省北川河流域植被覆盖变化及长序列气象、水文数据,分析流域尺度水循环要素的演变趋势,分析植被恢复对关键水循环要素演变的影响作用。[结果] 20世纪80年代以来,北川河流域丘陵山区植被覆盖快速增加,仅2000—2019年期间平均增幅14.98%,最大增幅52.2%。1956—2019年,流域年降水量相对平稳,但年径流量呈不显著衰减趋势,平均降幅1.60×10⁷ m³/10 a,流域生态用水量增加是造成径流衰减的主要原因;植被恢复改变了流域大气降水的时空分配,在空间上更多降水用于流域内部生态消耗,减小了对下游的水源供给量,在时间上更多降水参与土壤水—地下水循环,延长了向流域外的排泄周期;地表风速、水面蒸发量、干旱指数等气象要素显著降低。[结论] 植被恢复影响下,北川河流域生态用水量增大,径流量衰减,降水—土壤水—地下水循环过程的水量比例增加,流域水源涵养能力不断提高,半干旱的气候条件有所改善。     

贵州省国民经济水资源消耗的投入产出分析

[目的]研究贵州省国民经济各产业部门的用水量,找到提高水资源用水效率的方法。[方法]在贵州省2012年投入产出表的基础上,运用水资源投入产出法将其应用范围扩展到产业耗水量领域,对贵州省国民经济用水进行定量分析,将传统的投入产出表与国民经济各部门的取耗水相结合,建立了贵州省2012年的水资源投入产出表与产业部门用水模型,并分析各个产业部门的直接用水系数、完全用水系数、间接用水系数与用水系数等相关参数。[结果]目前贵州省第二产业部门与第三产业部门为主要用水需求部门;除农业部门外,其他部门都具有不同程度的用水隐蔽性,部门用水乘数很高,未来用水潜力大。[结论]应大力发展现代农业,提高农业节水量;加强第二产业各个部门的协作,着重发展绿色循环工业经济;跟进贵州省"大数据"发展步伐,增加高新技术产业与服务业的比例。     

北京地区常用草坪草的耗水规律及适宜灌溉量研究

研究了在北京地区不同供水条件下，草地早熟禾、高羊茅、多年生黑麦草、野牛草、结缕草和狗牙根整个生长季的蒸散量差异和耗水规律。结果表明，蒸散量主要与草坪草的生物学特性有关，受水分条件影响；冷季型草坪草中多年生黑麦草耗水最少，暖季型草坪草中结缕草耗水最少；通过比较坪草和北方主要农作物的K_C值，得出草坪与大田作物的需水量相当；北京地区常用草坪草整个生长季的适宜灌溉量为：高羊茅(391.8 mm)>草地早熟禾(368.3 mm)>多年生黑麦草(315.1 mm)>狗牙根(300.7 mm)>野牛草(184.0 mm)>结缕草(110.5 mm)。     

晋西黄土高原半干旱区刺槐林分需水量的研究

通过对人为给水和自然水分条件下的1.5m×6m和1.5m×3m密度的刺槐(Robiniapseudoacacia)林的林地蒸发和林木蒸腾定位观测,并结合气象观测资料和水面蒸发观测结果,应用Penman-Monteith方程对该林分日、月蒸腾量和需水量及其季节变化进行了估算。结果表明,在5～10月,自然水分条件下的1.5m×6m和1.5m×3m密度刺槐林地的土壤蒸发量分别为123.1mm和134.24mm,林木蒸腾量分别为76.62mm和62.33mm,林分耗水量分别为199.77mm和196.54mm。人为给水控制土壤水分条件使土壤水分条件接近于林木正常生长所适宜的低限土壤含水量阈值,两密度林分的林地蒸发量为320.92mm和254.98mm,林木蒸腾量为109.52mm和91.32mm,林木需水量为430.44mm和346.3mm。     

春小麦开花前后有限供水的生产效应

在防雨棚内的盆栽实验条件下,研究了4种梯度的10种水分组合对红芒麦和宁春10号产量及耗水量等的影响.结果表明,试验期间充分灌水、轻度、中度、重度干旱处理,随着干旱程度的加剧,株高、干物质积累、产量、耗水量都逐渐减少;红芒麦灌浆期不同程度的干旱处理,均有利于产量的形成,促进物质运输,提高了千粒重,同时减少了水分消耗,提高了WUE;孕穗期干旱处理后,灌浆期复水,会造成减产,和灌浆期相比,孕穗期是水分敏感的时期,而灌浆期对水分亏缺不敏感.两种小麦相比较,宁春10号耗水量大、产量低、抗旱性较强,但适应性较差.     

黑土区肥料运筹对玉米生物性状及水肥利用效率的影响

为了寻求东北黑土耕作区适宜的水肥管理模式,在大田试验的基础上,设计了有膜(M)和无膜(W)两种覆盖处理,3个施肥水平230kg N/hm~2(W1),280kg N/hm~2(W2)和330kg N/hm~2(W3),3种施肥比例60%-40%-0%(F1),60%-20%-20%(F2)和33%-33%-33%(F3),分别设置1组对照,共计20种处理。研究了覆膜、施肥量与施肥方式的差异对作物耗水量、玉米作物生长性状、水分利用效率以及肥料偏生产力的影响。结果表明:覆膜处理减少了土壤水分的无效蒸发,随着施肥量的增加,玉米植株的生长优势明显,同时植株对于土壤水分的需求量也相应增加,在WW3F2施肥处理条件下的土壤水分消耗最大;施肥量和施肥比例的不同导致玉米植株的生长性状及产量存在一定的差异,在施肥比例方案60%-20%-20%(F2)下,随着施肥量的增加,植株对于土壤养分的利用效率提高,其中MW3F2处理方式下植株产量相对MW3F1和MW3F3处理分别提升了2.8%和12.7%;在肥料运筹模式选取中,采用提升耗水量和肥料用量的方式,能够提高了玉米的产量,降低了土壤水分利用效率和肥料偏生产力。综合耗水量和肥料用量两个因素,MW1F2和MW3F2模式在黑土区优势较为明显。