亚热带丘岗区生态系统水平平衡及农业反应

通过对自然集雨区水分动态１０年定位观测研究,初步明确了我国亚热带丘岗区生态 系统水资源的分布特征与水平衡状况。该区域雨水丰沛,总量可维持系统水分平衡,但其时空变化大,加之蒸发变化与之错位和土壤持蓄水分性能差等因素作用,导致系统水分盈亏现象发生,水分“高盈期”的湿害和“亏缺期”的伏旱严重制约了丘岗区农业的发展。强化工程、农艺措施调控能力,提高农业水资源管理水平,是促进我国亚热带丘岗区农业稳定发展的技     

亚热带丘岗地农业持续发展的途径——以脱甲乡生态农业建设为例

长沙县脱甲乡属典型的亚热带丘岗地貌和气候类型,其社会、经济、生态环境状况在亚热带丘岗地区亦有一定的代表性。该乡采用规划指路、系统协调发展和依靠科技进步等多种途径,经过8年多的生态农业建设实践,取得了显著的经济效益,使该乡农业呈现出持续稳定发展的态势。     

亚热带丘岗地农业持续发展的途径：以脱甲乡生态农业建设为例

长沙县脱甲乡属模型的亚热带丘岗地貌和气候类型，其社会，经济，生态环境状况在亚热带丘岗地区亦有一定的代表性。该乡采用规划指路，系统协调系统和依据科技进步等多种途径，经过８年多的生态农业建设实践，以得了显著的经济效益，使该乡农业呈出出持续稳定发展的态势。     

发展节水小麦 缓解北方水资源短缺——以河北省冬小麦为例

分析了我国北方水资源短缺的现状, 以河北省为例, 阐述了目前我国北方节水的关键。认为节水的关键在农业, 而农业节水的重点在小麦。提出在发展工程节水的同时, 注重发展生物节水和农艺节水, 以水分利用效率高的小麦品种为先导, 与配套的节水栽培技术相结合, 实现小麦生产的节水, 这对缓解北方水资源短缺现状具有重要意义。以河北省石家庄市农业科学院育成的“石麦15”和“石家庄8号”节水栽培实践论述了培育节水品种的可行性以及推广节水品种在农业节水中的巨大潜力。     

21世纪蓝色革命的崛起

“绿色革命”（Green Revolution)的发起人诺贝尔和平奖获得者Norman E.Borlaug提出了“蓝色革命－让第一滴水生产出更多粮食”（Blue Revolution-more crop for every drop)。结合目前我国水资源严重危机 的现状和水资源治理调控的大政方针，提出我国进行蓝色革命的五大攻关方向，即开发空间云水资源，降水资源的涵养和调控，水资源的区域宏观调配，节水农业和生物节水。国内外在提高作物水分利用效率的研究方面，从遗传育种规律分析到基因定位再到转基因研究正在深入开展，简介了小麦水分利用效率生理遗传育种和分子标记方面的最新研究进展，指出21世纪的农业将是高效益 的农业，人类利用常规育种和转基因技术相结合，通过某些特定基因的高效表达培育出抗病虫、抗逆境、高效利用养分与水分、光能的优质优良品种。     

中亚农业水资源脆弱性及其变化特征分析

农业用水是链接自然环境和社会经济发展的重要环节,研究农业水资源脆弱性的时空变化对揭示水资源的可持续开发利用、保障水资源安全、应对洪旱灾害具有重要意义。为研究中亚地区农业水资源脆弱性变化特征,本文以中亚五国为研究区,基于气象、土地覆盖、地形和社会经济数据,依据脆弱性概念框架,从暴露度、敏感度和适应度3个方面选取18个指标,建立了农业水资源脆弱性评价指标体系,采用等权重法和主成分分析法确定指标权重,对1992-2017年中亚农业水资源脆弱性进行了评价及特征分析。结果表明:1)中亚农业水资源脆弱性空间分布表现为"南高北低"的特征,5国中土库曼斯坦农业水资源脆弱性最强,其次为乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦,而哈萨克斯坦农业水资源脆弱性最弱;研究时段内农业水资源脆弱性空间分布格局变化较小。2)中亚农业水资源脆弱性随时间变化表现为"前期升高,中期降低,后期稳定"的态势,整个研究期内研究区农业水资源脆弱性变化类型以相对稳定为主。不同地区农业水资源脆弱性随时间的变化存在差异,吉尔吉斯斯坦西部和土库曼斯坦的农业水资源脆弱性升高,乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦以及咸海地区水资源脆弱性降低,其他地区相对稳定。3)不同地区农业水资源脆弱性对各指标的敏感性不同,北部农业水资源脆弱性动态变化对农田灌溉定额和灌溉指数以负敏感为主,对其他指标以正敏感为主,而南部对各指标的敏感性正负均有;相关性分析表明,森林覆盖率、农业用水比例、农田灌溉定额、水分胁迫指数、灌溉指数和农业水分生产率是导致中亚农业水资源脆弱性空间差异的重要因素。4)为降低农业水资源脆弱性,中亚地区需发展集约型农业,调整作物种植结构,推广耐旱品种农作物,进行节水灌溉。研究结果可为中亚农业水资源规划管理、农业生产布局调整以及农业可持续发展提供参考依据。     

亚热带红壤丘岗区土壤水分动态的定位研究

使用中子仪、张力计对亚热带红塘丘岗区裸地和不同植被条件下的土壤水分动态进行了３年的定位监测，由此分析了该地区周年土壤水分动态特征。     

水分利用效率与用水有效性: 基于气孔视角的稳定同位素应用研究

澳大利亚多年降水较少并且分布不均,同华北平原相似,水资源短缺是制约粮食生产和作物产量的限制因子,水资源消耗中,农业用水所占比例最大,提高植物(作物)的水分利用效率和用水有效性对于实现水资源和农业生产的可持续利用和发展具有重要意义。本文针对澳大利亚和华北平原的农业生产和水资源现状,基于植物气孔角度在以下3个方面进行论述:1水分利用效率与用水有效性的概念;2基于气孔视角的水分利用效率和用水有效性的分析;3不同作物品种水分利用状况的同位素判别与应用。除此之外,也对华北平原目前农业水分利用情况提出相应建议。     

西北特干旱区农业水资源利用潜力与粮食增产的关系

在西北生态区农业水资源利用现状的基础上,利用AEZ法,从理论上分析了该区种植业不同水资源有效利用率下水资源的利用潜力及相应的粮食增长潜力。结果表明:整个西北区目前存在水资源有效利用率低,水资源短缺与浪费并重的状况。水分的限制成为发挥该区光温潜力,提高土地生产力的瓶颈。将水分有效利用率从目前水平再提高10%～20%,土地的生产潜力将有一个非常显著的突破     

景电灌区小麦垄作沟灌节水增效新技术

景泰县是一个以景电一、二期高扬程电力提灌工程为主体的灌溉农业区。春小麦是灌区最主要的粮食作物。自工程建成以来,灌区在发展农业生产的同时,也存在着农田灌溉粗放,大水漫灌,“浇地”不“浇作物”,灌溉水深层渗漏和跑水现象普遍,造成水资源浪费严重,不利于作物良好生长,农业水分生产率和水分生产效益低等现状。近年来甘肃省农牧厅针对水资源短缺或季节性供水紧张等突出问题,大力倡导并实施了农田节水举措,该县于2008年承担了“全省灌区农田节水示范推广”项目中“小麦垄作灌溉节水技术试验示范”任务,     

覆土浅埋滴灌玉米田双作物系数模型参数全局敏感性分析

为深刻了解双作物系数模型参数对覆土浅埋滴灌玉米田蒸散发耗水结构及水分传输过程的影响,采用拓展傅里叶幅度敏感性检验法对模型参数进行全局敏感性分析,筛选出敏感参数,提高调参校准的效率和精准度。结果表明:参数±10%变化时,全生育期土壤蒸发量、作物蒸腾量、蒸散发耗水量最大值较最小值分别高18.72%、25.37%、19.9%。土壤蒸发是表土水分的消耗过程,总量在最大、最小值条件下1 m土层日贮水量动态接近,而作物蒸腾是消耗整个根系层内土壤水,总量变化对1 m土层水分消耗的影响较大。土壤蒸发总量的敏感参数为土壤表层可蒸发水量、生长中期基础作物系数,其全局敏感性指数为0.662、0.321,是不敏感参数均值的33.6~69.4倍。作物蒸腾总量的敏感参数为根系不受水分胁迫的临界土壤贮水量、生长中期基础作物系数、田间持水量,其敏感性指数为0.569、0.485、0.455,是不敏感参数均值的34.5~43倍。敏感参数与蒸发蒸腾的关系为:表土完全湿润后,其可蒸发水量决定干燥过程土壤蒸发量,二者正相关。中期基础作物系数影响蒸发系数,总蒸发量与其负相关。根系不受水分胁迫的临界土壤贮水量越高,玉米根区易利用的水量区间越窄,根系越早发生水分胁迫,作物蒸腾受限,总蒸腾量与其负相关。中期基础作物系数与总蒸腾量正相关,对其影响程度远高于初期、后期基础作物系数。田间持水量高的土壤能在灌溉、降雨量较大时存贮更多水分用于作物蒸腾,总蒸腾量与其正相关。     

基于作物需水与降雨径流调控的隔坡梯田结构优化

 针对黄土高原丘陵沟壑区坡地作物普遍存在的干旱缺水与水土流失问题,基于作物需水过程和降雨径流调控理念,利用WEPP模型对不同梯田模式下春玉米生育期的降雨、径流、入渗、蒸发、土壤水进行作物生育期需水耗水过程计算。结果表明:研究条件下,单一模式隔坡梯田不能完全解决春玉米需水与天然来水在时间上的错位问题,且一般情况下需要1∶6～1∶8平坡比收集降雨径流,土地资源浪费严重;结合水窖,不但能大量节约土地资源、满足作物需水,且隔坡梯田作物年产量、作物水分利用效率和降水利用效率较无隔坡条件均增加50%以上,基本实现作物增产和减少水土流失的双重目标;得出的典型模式隔坡梯田平坡比取值参考表可供黄土丘陵沟壑区隔坡梯田设计规划参考。在黄土高原丘陵沟壑区,隔坡梯田与水窖蓄水配合,不但可满足作物生长过程需水,而且又可防止水土流失,是适宜推广的坡地降雨径流调控方式,这对坡地水土资源高效利用具有实际指导意义。     

基于水分盈亏指数的四川省玉米生育期干旱时空变化特征分析

四川省地形地貌复杂多样,常年多旱灾,玉米是该省主要粮食作物之一,在粮食生产中占有重要地位,但干旱一直是制约四川省玉米生长发育和产量形成的重要因素,常年春、夏、伏旱频发重发,造成玉米年际间产量不稳定。评估四川省玉米生育期干旱状况,分析其时空变化特征,可为相关部门制定农业生产计划、防灾减灾措施以及保险部门确定保费率提供科学依据。本文利用四川省144个玉米种植区气象台站1970—2010年逐日气象数据,以水分盈亏指数作为干旱指标,分析四川省6大玉米种植区域(盆南丘陵区、盆中浅丘区、盆西平丘区、盆周边缘山地区、盆东平行岭谷区和川西南山地区)玉米生育期内干旱频率的时空变化特征及干旱发生风险度的空间分布。结果表明:从时间变化看,各区域干旱频率变化趋势不同,但大部区域从20世纪90年代后期开始明显增加,其中拔节—乳熟期干旱站均次数变化趋势除盆东平行岭谷区随年代呈下降趋势,其余各区都呈上升趋势,乳熟—成熟期干旱站均次数变化趋势盆南丘陵区、盆西平丘区及盆周边缘山地区呈明显上升趋势;从空间分布看,盆南丘陵区轻旱发生次数最高,盆中浅丘区中旱发生次数最高,盆西平丘区及盆东平行岭谷区发生干旱次数相对较低;干旱发生风险度空间分布为:全生育期干旱风险重度区主要集中在盆中浅丘区、盆东平行岭谷区大部及盆南丘陵区部分区域,拔节—乳熟期重度风险区主要集中在盆地北部及盆中浅丘区大部,乳熟—成熟期重度干旱区域分布在盆北、盆东南及盆中浅丘区部分区域。     

近30年吴桥县冬小麦生育期水分亏缺变化趋势分析

为了给地处黑龙港地区的河北省吴桥县制定冬小麦稳产灌溉制度提供理论依据,本文利用1981—2013年吴桥县的气象数据和SIMETAW模型,分析了冬小麦全生育期及播种—返青期、返青—拔节期、拔节—开花期、开花—成熟期4个生育阶段的降水量、需水量、耗水强度及水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势;同时利用5年滑动平均法将分析年份冬小麦实际产量分为趋势产量和气象产量,计算了不同降雨年型下冬小麦减产率的变异系数。结果表明,近30年河北省吴桥县冬小麦生育时期的水分亏缺指数和需水量均呈现轻微的上升趋势;冬小麦发生干旱的概率为93.75%,其中,中旱和重旱发生概率为65.52%。冬小麦生育时期的平均日降雨量呈现从冬小麦生育中期向后期转移的趋势,日耗水强度表现为从生育后期向生育中期移动的趋势,这是导致返青—拔节期和拔节—开花期水分亏缺指数较大的重要原因。冬小麦减产率的变异系数的绝对值在缺水年最大,为154.241;在丰水年最小,为1.999;正常年份为24.776。因此,冬小麦拔节—开花期的及时灌溉对于保障冬小麦的稳产增产具有重要作用。建议在缺水年份调整冬小麦的水分管理制度,在冬小麦拔节初期一次性充分灌溉或在拔节初期和中后期分次进行少量灌溉。     

基于水量平衡的红壤丘岗坡地利用结构拟合

以集雨区水量平衡为基础,从分析坡地水文过程入手,以坡地不同生态系统雨水分配、降雨过程地表径流产量、径流过程的土壤及养分流失量为参数,以生产灌溉对集雨的要求、坡地不同生态系统对雨水侵蚀的承载力、坡地雨水运移过程对环境和区域洪涝灾害的影响为约束条件,拟合出红壤丘岗坡地农林复合生态系统构建适宜的土地利用结构:人工林占30%,人工草地占15%,果药茶园占30%,耕地占20%,自然保护区占5%。该用地比例(结构)既满足于地貌单元(集雨区)生态系统利用坡地集雨维持系统水循环平衡的要求,也满足于坡地农林复合生态系统的可持续性保护的要求。     

亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及其发生规律研究

结合多年气象资料系统研究亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因与发生规律结果表明 ,该区季节性干旱严重 ,“土壤 作物”干旱年发生概率为 85 .7% ,其中≥中等干旱年发生概率为 5 0 .0 % ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内高发期 ,以夏秋干旱危害最大 ;气候性干旱 (Z值法 )年发生概率为 5 9.5 % ,其中≥中等干旱年发生概率为31.0 %。“土壤 作物”干旱明显大于气候性干旱 ,且二者发生概率和危害程度均为 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,表明红壤丘陵区抵御季节性干旱的能力呈下降趋势 ,农业生态系统抗逆性能仍在不断退化。     

适宜的水氮处理提高稻基农田土壤酶活性和土壤微生物量碳氮

为探讨节水灌溉与氮肥施用对稻田土壤微生物特性的影响,该试验采用防雨棚池栽试验,研究2个灌溉模式（常规灌溉与控制灌溉）与3个水平施氮量（90、180和270 kg/hm2））对稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮的影响。研究结果表明,随着施氮水平增加,土壤脲酶活性和土壤微生物量氮增加,土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳、土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值、土壤微生物熵均呈先增加后降低趋势;与常规灌溉相比,控制灌溉显著提高稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物熵,降低土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值。在该试验条件下,以控制灌溉模式下施氮量180 kg/hm2可获得最优的生物环境,土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮分别达到3.02×10-2 mg/g、0.93 mL/g、5.70 mg/g、10.08 mL/g、237.58 mg/kg、52.60 m/kg。该研究对认识稻基农田水氮耦合关系、指导江淮丘陵季节性干旱区水稻优质节水高产高效栽培实践提供理论依据。     

东北北部黑土水分状况之研究—Ⅲ.黑土农业水分保证评价及春旱预测预报

对于东北北部黑土区的主要作物如小麦、大豆、玉米来说,自然水分供给能在多大程度上保证作物的良好生长和丰产需要?春季干旱对作物生长的影响和危害是否因作物种类不同而异?能否准确地预测预报黑土区春旱的形成和发生?为回答这些问题,作者在以往工作的基础上,研究了不同作物下黑土农田的水量平衡,逐月比较了农田水分收入与支出之间的盈亏情况,并比较研究了不同年份的自然供水条件和作物的实际反应.     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

膜上灌水技术的生态环境效应研究

该文依据膜上灌水技术室内外试验数据，分析探讨了膜上灌水对作物生长要素中土壤水、肥、气、热环境的影响。研究结果表明：膜上灌水技术与传统的沟畦灌相比，地膜覆盖灌水法在减少地面蒸发，实现节水的同时，可调节土壤温度，减少灌溉水的深层渗漏和保持土壤肥力，提高了水分利用率，增加作物产量。膜上灌水不仅节约用水，同时也为作物的生长发育创造了适宜的根部生态环境。