长岭县不同降水年型玉米需水规律研究

在长岭县开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同降水年型（丰水年、平水年、枯水年和极枯水年）玉米生长需水及水分来源的变化规律。结果表明：玉米生长过程中各个阶段需水量不同,中期最大,初期和后期较小;2007年(极枯水年)玉米生长需水量最大(460.2 mm),2006年(枯水年)次之(423.8 mm),2008年(平水年)再次之(393.5 mm),2005年(丰水年)最小(342 mm),越是干旱的年份玉米生长需水量和单位质量玉米生长需水量越大;丰水年玉米生长需水量与有效降水量的耦合度最高,平水年次之,枯水年再次之,极枯水年最低;2005—2008年土壤水消耗量依次为79.8 mm、199.1 mm、222.7 mm和104.6 mm,越是干旱的年份土壤水消耗量越大;玉米生长过程中7月和8月土壤水消耗量较大,应适当增加灌溉。     

基于DSSAT模型陕西杨凌不同降水年型冬小麦灌溉制度研究

基于DSSAT作物模型模拟了不同降水年型水分胁迫条件下的冬小麦生产潜力,对比分析不同生育期灌水对产量、WUE以及土壤蒸发量等的影响,从而确定关键灌水期;并在综合考虑产量、WUE、总灌水量、灌水次数等因素的基础上确定了不同降水年型下的最优灌溉制度。结果表明：(1) 冬小麦越冬水、返青水、拔节水、灌浆水四水中以返青水最为关键,其次为拔节水,最后为越冬水和灌浆水;当不灌返青水时,冬小麦产量和蒸腾量显著降低,土壤蒸发量显著升高;(2) 不同降水年型之间也存在显著差异,产量、WUE、作物蒸腾量等表现为丰水年略大于平水年,二者显著大于枯水年;而灌水边际效益表现为平水年＞枯水年＞丰水年;(3) 枯水年、平水年、丰水年的冬小麦最优灌溉制 度分别为枯水年返青期和拔节期各灌水75 mm和50 mm,平水年返青期灌水75 mm,丰水年返青期和拔节期各灌水25 mm。     

石家庄平原区降水变化与农业生产的适应性研究

通过对石家庄平原区降水特征及主要耗水型农作物需水规律的分析,揭示了农作物生长缺水量及缺水时段年内分布规律。结果表明,石家庄平原区降水量较小,降水集中,与农业生产之间表现出了明显的不适应性;自然降水条件下,丰水年、平水年、枯水年冬小麦-夏玉米一年两熟制种植模式缺水量分别达8.3、10.3和12.6亿m3,蔬菜缺水量分别达1.2、1.2和1.3亿m3;丰水年、平水年、枯水年时,缺水时段均主要集中在3～5月份,其缺水量分别占年缺水总量的66.8%、59.9%和57.3%。虽然从20世纪70年代开始,3～5月份降水量呈增加趋势,但增加有限,远不能抵消作物生长缺水量,仍需大量开采地下水补充灌溉。     

标准化降水指数在干湿条件分析及旱涝监测中的应用——以衡邵干旱走廊为例

文章基于标准化降水指数(SPI)和M-K检验方法,研究了如何将标准化降水指数应用到衡邵干旱走廊地区干湿条件分析及旱涝监测中。研究结果表明:衡邵干旱走廊地区的降水量整体上呈增加趋势,且2008年之后增加趋势明显;径流序列的变化总体上呈下降趋势,径流突变特征较为明显,特别是2000年之后由于人类活动增强,水库调度和下垫面变化对径流变化影响显著,改变了自然状态下的水文响应关系,降低了地表径流量;洪水的月际分布特征显示,湘江干流和支流的洪峰时间及洪水期存在较长时间的延迟;资水流域的月际变化较为平缓,月际差异小;衡邵干旱走廊的气象干旱整体上处于缓解趋势。     

北方地区农业节水潜力分析

以北方某市为例,从水利工程、农业种植结构优化调整、农艺节水措施和管理4个方面采用不同的节水措施开展节水研究。通过示范区节水灌溉试验和SWAT模型情景分析,在现有技术水平和经济条件下,北方地区,平水年农业综合灌溉定额可从现状年的3 015m3/hm2减少至2 625 m3/hm2,枯水年农业综合灌溉定额可从现状年的3 300 m3/hm2减少至2 895 m3/hm2。较现状年,平水年可节水13%,枯水年可节水12%,可有效缓解农业缺水问题。     

基于遥感的衡邵干旱走廊土地利用空间格局演变

衡邵干旱走廊是南方典型的干旱区,不合理的土地利用格局加剧了灾害的发生风险,因此,理清衡邵干旱走廊土地利用空间格局演变特征对深入理解干旱发生机理具有重要意义。利用衡邵干旱走廊2000—2017年3期遥感影像数据,应用GIS空间分析和土地利用变化指数模型,从土地利用变化速度、转移方向2个方面定量分析了衡邵干旱走廊2000—2017年土地利用空间分布特征,并结合气象观测数据分析了不同干旱程度下的土地利用演变规律。结果表明,农业用地面积随着城镇化进程的加快在不断减少,占比从2000年的52.63%下降到2017年38.89%,主要分布在主城区及周边县区,水体的面积由于干旱的加重也在继续缩小;林地、建设用地和未利用地(裸地)等面积不断扩大,建设用地在2009—2017年的土地单一动态度达到22.84%/年,前者的增加主要归因于国家退耕还林政策,后两者的增加则归因于快速城市化。     

1961—2018年衡邵干旱走廊地带气候变化特征分析

利用衡邵干旱走廊地带1961—2018年的逐月平均气温和降水量,综合分析衡邵干旱走廊地带的气候变化特征。结果表明,近58年来衡邵干旱走廊地带的气候呈暖干趋势,年平均气温上升率为0.157℃/10 a,进入21世纪,气候变暖明显;春季升温贡献最大,气温上升率为0.254℃/10 a;年平均气温以及春季、冬季、秋季平均气温均通过了显著性检验。年降水量呈缓慢减少趋势,减少率为4.3 mm/10 a,未通过显著性检验;以春季降水量的减幅最大,减少率为11.4 mm/10 a。     

提水灌区灌溉水价分析及水文年对工程收益的影响研究

灌溉水价是关系农业改革与发展的关键因素。制定合理的农业灌溉水价,可调动用水单位节水积极性,实现农业的可持续发展。本文分析了农业灌溉水价的构成及影响因素,推导了提水灌区农业灌溉全成本水价和运行成本水价计算公式,以浙江省嘉善县水价改革试点区为例,探讨了不同水文年型对灌区提水灌溉工程收益的影响。计算试点区农业灌溉工程全成本水价为0.441元/m3,工程运行成本水价为0.116元/m3。平水年(保证率50%)水费收益与工程成本持平;偏旱年(保证率75%)水费收益是工程成本的1.33倍;干旱年(保证率90%)水费收益是工程成本的1.45倍。综合考虑丰水年、平水年、偏旱年、干旱年等不同年型出现的频率,提水灌溉工程收益能够满足自身运行维护。     

宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

甘肃省民勤县天然植被生态需水研究

【目的】研究干旱地区天然植被的生态需水量,为区域生态用水与经济用水的合理配置提供参考。【方法】针对西北干旱地区水资源短缺、降雨量少、植被退化、盖度降低等现状,以甘肃省民勤县为例,采用联合国粮农组织(FAO)提出的干旱区受破坏非完全覆盖的天然植被生态需水计算方法,计算植被生态需水定额,扣除有效降雨后得到生态缺水定额,再结合遥感解译的不同类型植被的生态植被面积,获得植被生态需水量和生态缺水量。【结果】民勤县植被适宜和最小的生态需水量在枯水年分别为7 652.0万和4 045.3万m3,平水年分别为7 554.9万和3 994.0万m3,丰水年分别为6 546.3万和3 460.8万m3。植被适宜和最小的生态缺水量在枯水年分别为6 040.3万和2 433.7万m3,平水年分别为5 714.6万和2 153.8万m3,丰水年分别为4 220.4万和1 331.4万m3。【结论】利用FAO提出的生态需水计算方法可以得到植被生长期各月生态需水量,计算结果与利用热脉冲法所得结果差异较小,说明该方法计算结果可靠,可以推广应用于其他干旱区。     

基于双区间两阶段随机规划的黑河中游主要农作物种植结构优化

为优化有限农业水资源量下的种植结构以实现最大经济效益,考虑种植结构优化过程中存在的水文要素与社会经济要素中存在的不确定性,构建以经济效益最大为目标的双区间两阶段随机规划模型。在农业水资源量测算时出现了双区间特点,故使用双区间理论对农业水资源量进行表征计算。将构建的模型用于黑河中游甘肃省张掖市甘州区、临泽县、高台县的5种水文年(枯水年、较枯水年、平水年、较丰水年以及丰水年)下的种植结构优化,比较了优化结果与现状水平年种植结构与经济收益。结果表明:通过双区间两阶段随机规划模型得到的3种种植结构优化方案即保守决策方案、趋于平均决策方案和乐观决策方案产生的经济效益比现状水平年种植结构下的经济效益分别提高[1.97,8.53]、[4.20,11.04]、[6.43,13.56]亿元。     

辽宁省粮食作物水分生产率时空差异研究

辽宁省是我国重要的商品粮主产区之一,但水资源严重短缺。分析粮食作物的水分生产率,可以为提高农业用水效率、缓解水资源压力提供依据。该文在计算辽宁省14个地级市2000—2012年主要粮食作物水分生产率的基础上,分析了其时间变化特征,并利用空间自相关分析法探讨了不同降水年型(丰、平、枯)的空间集聚特征。结果表明,研究时段内各地级市粮食作物水分生产率呈波动上升趋势,全省粮食作物的综合水分生产率由0.77kg/m~3上升到1.57kg/m~3,并在空间上存在差异和集聚现象。辽宁省北部及沿海地带的多年平均综合水分生产率较高,而中部地区较小。铁岭的综合水分生产率最高,达1.79kg/m~3;本溪的最低,仅为1.18kg/m~3。在枯水年(2006年),综合水分生产率在西部4市(朝阳、阜新、葫芦岛和锦州)存在一个低值聚集区。与此相反,在丰水年(2012年)西部地区呈现高值聚集区,而东部的丹东和中部的辽阳、营口出现低值聚集区。在平水年(2007年)集聚现象不显著。     

对酒泉市发展节水农业的调查与思考

酒泉市位于甘肃省河西走廊西端,总面积19.2万km2,占全省总面积的42％.境内有大小河流16条,年径流量约32.23亿m3,可利用的水资源总量为27.65亿m3.其中引用地表水20.56亿m3,提取地下水7.09亿m3.2012年,农业灌溉用水量24亿m3,占总用水量的87％.酒泉市属于典型的干旱绿洲灌溉农业区,水资源短缺是制约当地农业可持续发展的瓶颈.     

干旱区黄芪耗水量及灌溉制度研究

[目的]研究干旱区的黄芪耗水量及灌溉制度。[方法]以2年生黄芪为研究对象,在宁夏中宁固海试验站设置试验区进行黄芪灌溉制度和全生育期耗水量试验研究。[结果]2年生黄芪3月底返青,株高5 cm,9月底采收时约120 cm;灌水定额在5 100～5 700m3/hm2时产量较高,在3 600～4 050 m3/hm2时较经济。灌溉制度为:4月上旬灌水900 m3,5月上旬灌水1 125 m3,6月中旬灌水1 200m3,7月中下旬灌水1 050 m3,冬灌水量1 200 m3,全生育期灌水5次,灌溉定额为5 475 m3/hm2;生长期内耗水量为7 350～8 250m3/hm2。[结论]该试验研究了黄芪生育期耗水量及其最适宜的灌水量、灌水次数及灌溉定额等关键灌溉参数,为宁夏干旱半干旱区及国内其他同类地区黄芪种植及灌溉提供技术支撑。     

对酒泉市发展节水农业的调查与思考

<正>酒泉市位于甘肃省河西走廊西端,总面积19.2万km2,占全省总面积的42%。境内有大小河流16条,年径流量约32.23亿m3,可利用的水资源总量为27.65亿m3。其中引用地表水20.56亿m3,提取地下水7.09亿m3。2012年,农业灌溉用水量24亿m3,占总用水量的87%。酒泉市属于典型的干旱绿洲灌溉农业区,水资源短缺是     

科技文摘

<正>20190101基于来水不确定性及农业节水潜力的种植结构优化模型//DOI:10.25165/j.ijabe.20181101.3658在干旱半干旱地区,灌溉农业的发展主要依赖于农业可利用水量和区域种植结构优化。以较少的水量得到更大的产出,发展高效节水农业。本文基于灌区尺度的农业节水潜力估算方法,在黑河干流中游甘州区、临泽县和高台县三地,建立基于来水不确定性以及未来农业节水潜力,以灌区灌溉单方水净效益最大为目标的种植结构优化模     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

三峡工程调蓄水对长江口外海浮游植物生态动力过程影响的数值模拟

基于海洋模式ECOM-si,建立长江口外海包含环流场、温盐、泥沙和NPZD型生态模型的物理-生态耦合数值模式。利用历次定点、断面观测资料对模拟结果进行验证,表明模型具有一定的模拟精度,且稳定性良好,可用于研究长江口外浮游植物生物量的季节变化规律,以及长江入海径流量受三峡工程调蓄前后,不同月份下泄水量的增减分别在丰水年、平水年和枯水年对长江口外营养盐和浮游植物月平均生物量的影响。模拟结果表明:长江口外营养盐增减的绝对量由近河口区向远河口区递减;且调蓄引起的营养盐增减峰值时间上自西向东推迟、峰值滞后。枯水年受径流调蓄的影响最大,径流调蓄导致的营养盐增量在各区均是枯水年明显大于丰水年和平水年,而在过渡区和远河口区10月后因蓄水导致的减量则相反。浮游植物生物量的情势与营养盐较为一致,枯水年影响最大,且自西向东峰值滞后;此外,由于硅藻和甲藻的竞争作用,硅藻在流量增加季节的生物量增幅大于流量减少季节的生物量减幅,而甲藻则相反。三峡工程的径流调蓄有利于增加长江口外海域的年均浮游植物生物量,但年平均增幅较小。     

多目标妥协约束法在灌区种植结构优化中的应用

以新沂市高阿灌区为例,依据灌区作物种植净收益和作物用水需求,采用多目标妥协约束法,在不同水平年(丰水年、平水年、枯水年),以作物受益最优和耗水量最小为目标函数,以作物种植面积和生育期内可供水量为约束,对灌区种植面积进行优化。结果显示,随着灌区可用水量的变化,灌区应适当调整种植结构,以获得最大收益,同时减少耗水量。规划结果可作为不同水平年灌区作物种植面积优化决策的依据。     

基于不确定性的区间分式规划灌区优化配水模型

为获得有限可用灌溉水资源条件下满足多个目标的最优配水方案,将区间不确定性方法引入线性分式多目标规划中,构建基于区间不确定性的分式规划模型。以甘肃省武威市民勤县红崖山灌区为研究区域,对当地4种主要作物,春小麦、春玉米、棉花、籽瓜进行水资源优化配置,在满足粮食安全基础上得到不同水文年下满足不同目的需求的水资源优化配置方案。在此基础上,对不同情境下的配水结果进行对比并详细分析了平水年不同区间用水效率增长对目标函数的增长率影响,得到不同用水效率下的优化配水方案及目标完成情况。结果表明:在枯水年灌区应优先满足籽瓜的灌溉需求,丰水年应优先满足棉花的用水需求,平水年农业生产的最优用水效率增长区间为[0,5%]。所得结果可以为民勤县红崖山灌区以及类似灌区水资源优化配置及用水效率提升提供了理论依据与决策支持。