塔里木灌区膜下滴灌棉花水分生产函数及其效益

以2007—2012年塔里木灌区膜下滴灌田间灌溉试验数据为基础,采用最小二乘法原理,拟合了棉花的水分生产函数模型,分析并计算了棉花最高产量灌溉定额、最佳效益灌溉定额、高效用水灌溉定额,揭示了棉花的水分效应及需水规律。结果表明:塔里木灌区膜下滴灌棉花需水临界期是花铃期和蕾期;产量与耗水量、灌水量均呈良好的二次抛物线关系;合理灌溉定额为3 091~3 464 m~3·hm~(-2),最高产量灌溉定额为3 464 m~3·hm~(-2),高效用水灌溉定额为3 091 m~3·hm~(-2);水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率最高点和最高产量点,而是存在于3091~3 464 m~3·hm~(-2)区间;当边际效益等于边际成本时,净收益最大,为24 333.1元·hm~(-2),每立方灌水量净收益7.23元·hm~(-2);现状条件下最佳效益灌溉定额为3 459 m~3·hm~(-2),产量为6 360.7 kg·hm~(-2),与最高产量6 360.8kg·hm~(-2)基本相同,但比最高产量节水5 m~3·hm~(-2),每立方灌水净收益增加0.21元·hm~(-2),水分利用效率提高0.003 kg·m-3。     

基于主成分分析和Copula函数的灌溉水利用系数影响因素研究

以新疆生产建设兵团第十二师中型灌区为研究对象，采用首尾法测算2018年和2019年4个样点灌区的灌溉水利用系数，在采用主成分分析法对指标体系降维处理的基础上，用Copula函数构建PCA-Copula评价分析方法，对灌溉水利用系数各影响因素的影响程度和影响规律进行计算分析。结果表明：两年测算数据表明，4个样点灌区灌溉水利用系数都在0.63以上，且最大值达到0.668，分别高于同期全疆、全国平均水平5.05%、10.15%；主成分分析得出，渠道衬砌率（0.944）、滴灌灌溉面积比（0.746）、作物需水量（0.635）、实际灌溉面积（0.734）等都具有超过60%的正贡献率，而葡萄种植比（-0.586）和灌区毛灌溉用水量（-0.645）等具有超过58%的负贡献率。利用PCA-Copula分析评估方法得出，作物种植比例和节水灌溉工程状况对十二师中型灌区灌溉水有效利用系数影响显著（P<0.05），其中葡萄净灌溉定额和灌区毛灌溉用水量对灌溉水有效利用系数的影响极其显著（P<0.01），相关系数分别为0.875、0.742，同时利用Spearman等级相关系数检验法和线型回归来检验PCA-Copula评价法与熵值法的密切程度，检验结果其相关系数分别为 0.87（P＜0.05）和0. 52（P＜0.001），表明PCA-Copula评价方法适用于研究灌溉水利用系数影响因素。     

天津市灌溉水利用率测算方法与成果分析

在对天津市灌溉水利用现状调研基础上,依据典型灌区选取原则,选取了大、中、小型灌区及井灌区的典型样点灌区.由点到面深入介绍了典型样点灌区灌溉水利用率、不同规模灌区灌溉水利用率以及全市灌溉水利用率的测算方法.最后介绍了天津市灌溉水利用率的具体测算过程及测算成果,分析了测算成果的合理性,并针对实际测算过程中存在的问题提出了几...     

膜下滴灌水肥调控对玉米生长和水肥利用的影响

针对汾河灌区农业生产中施肥量大,水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌条件下不同水肥供应对春玉米生长、干物质累积、分配、转运和产量及水肥利用的影响,为合理的水肥调控措施提供参考。在山西省水利水电科学研究院节水高效示范基地进行大田滴灌试验,设置3个灌水水平,即W_1:60%ETc、W_2:80%ETc、W_3:100%ETc(ETc为作物蒸发蒸腾量); 3个施肥水平(N-P_2O_5-K_2O),即F_1:100-50-50 kg·hm~(-2)、F2:170-75-75 kg·hm~(-2)、F_3:240-100-100 kg·hm~(-2)。结果表明:除产量构成要素外,施肥单因素对其它各指标影响有统计学意义,株高、叶面积指数、干物质累积和产量均随灌水和施肥量的增加而增加,水肥交互作用对产量和灌溉水利用效率影响不显著;高水(W3)处理比低水(W1)处理籽粒分配比例高4%,高肥(F_3)处理比低肥(F1)处理籽粒分配比例高4.64%; W_3F_3处理产量最大为12 474.34 kg·hm~(-2),比W_1F_1处理增产38.36%,W_2F_2处理比W_3F_3处理减产5.2%,但节水528 m~3·hm~(-2),节肥120 kg·hm~(-2)。灌溉水利用效率随灌水量增加而降低,随施肥量增加而升高,肥料偏生产力随灌水量增加而增加,随施肥量增加而降低; W_2F_2处理产量灌溉水利用效率为5.61 kg·m~(-3),比W_3F_3处理高18.9%,产量偏肥料生产力为37.05 kg·kg~(-1),比W_3F_3处理高30.7%。综合高产、高效和节水、节肥等因素,灌水量为80%ETc,施肥量NP_2O_5-K_2O 170-75-75 kg·hm~(-2)为最优灌溉施肥模式。     

内蒙古河套灌区水资源高效利用与盐渍化调控

内蒙古河套灌区是我国具有悠久历史的一个大型灌区。由于气候、地形和水文地质条件的影响,在兴建大规模灌区之前,当地已有严重的盐渍化问题,随着引水量增加,灌溉面积扩大,由于重灌轻排,灌排工程不配套,大水漫灌等原因,使灌区的地下水位迅速上升并超过临界水位,加剧土壤盐渍化;此后虽经积极治理,情况有所好转,但仍未得到根本改变。灌区盐碱化的发生、分布、治理在西北干旱地区具有典型意义。河套灌区现状年引黄水量在50亿m3左右,占内蒙引黄水量的90%,超出引黄指标10亿m3,节水任务十分艰巨。因此,必须高效地利用灌溉水资源,采用渠井灌排技术和实施节水灌溉制度,来调控灌区水盐动态,总体上能使河套灌区灌溉土壤逐步由积盐向脱盐的良性循环发展。     

甘肃河西地区膜下滴灌条件下春玉米田水盐特征分析

通过对甘肃河西地区膜下滴灌春玉米种植条件下土壤水分、盐分的观测,分析了膜下滴灌春玉米生育期土壤水分、盐分动态变化及其产量和水分利用效率。结果表明:不同生育期,同一土层深度,土壤水分含量高低分布与土壤盐分含量高低分布相反,均表现出土壤不同深度盐分含量高的区域相应水分含量低,滴灌带之间土壤盐分积累较滴头之间显著;灌水定额480 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水分在土层纵向运移显著,深层渗漏明显,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水在土壤不同深度横向层面运移显著,有利于作物吸收利用;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤表层0~40 cm盐分含量,土壤下层40~100 cm为盐分聚集区域;灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,春玉米产量构成和水分利用效率较高。从作物生长水盐环境及高效节水的角度出发,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理的效益最优。     

灌水定额对食葵耗水特征和产量的影响

为研究不同灌水定额对食葵产量及其构成因素的影响并探究其耗水规律,筛选适宜的灌溉制度,设定5个不同的灌水定额,分别为300、375、450、525、600 m~3·hm~(-2),研究了不同灌水定额对食葵产量及其构成因素和耗水指标影响的同时,为弥补大田试验分析直观性不足,在生长、果实品质、产量和耗水等指标的基础上,利用MAGA-PPC模型综合且客观评价了田间试验结果。研究表明:不同灌水定额影响食葵耗水规律,食葵耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数随着灌水定额增加而增大,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额下耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数最大。在现蕾期和成熟初期,525～600 m~3·hm~(-2)灌水定额对食葵耗水量、耗水强度和作物系数影响更大。300 m~3·hm~(-2)灌水定额下食葵耗水量先呈现出减少趋势现象。食葵盘径、产量和水分利用效率随着灌水定额的增加而增大,525 m~3·hm~(-2)灌水定额下产量最大(4 781.86 kg·hm~(-2)),且水分利用效率较大(14.37 kg·mm~(-1)·hm~(-2)),525 m~3·hm~(-2)灌水定额更适合当地食葵农田灌溉。MAGA-PPC模型评价结果表明,525 m~3·hm~(-2)灌水定额有利于北疆地区食葵节水增产。综上表明,建议保证食葵现蕾期和成熟初期给水量充足,选用525 m~3·hm~(-2)灌水定额。     

灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率的影响

针对河西灌区水资源紧缺的问题,探索玉米合理的灌溉量,以期指导区域玉米合理灌溉。通过在石羊河流域设置不同的灌水量梯度,研究不同灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率,以及土壤含水率、产量要素的影响。结果表明:全膜垄作沟灌玉米灌水量从4 500 m~3·hm~(-2)增加到4 725 m~3·hm~(-2)、4 950 m~3·hm~(-2)时,产量并没有随着灌水量的增加而增加,灌水量增加到5 175 m~3·hm~(-2)时,在水分利用效率没有降低的情况下,产量相对于4 500、4 725 m~3·hm~(-2)和4 950 m~3·hm~(-2)处理明显增加11.46%、8.39%和8.54%,其中果穗长度、穗粒数和百粒重平均增加4.88%、3.27%和4.31%是其产量增加的主要原因。对于土壤含水率,玉米需水盛期的7月16日至8月3日,5 175 m~3·hm~(-2)处理显著高于其他三个处理,而灌浆期各处理间则差异不显著。与播前期相比,收获期土壤含水率降低层主要集中在20~80 cm土层,土层贮水量平均降低6.72 mm,且各处理0~110 cm土层贮水量差异并不明显。因此,本研究表明5 175 m~3·hm~(-2)为石羊河流域全膜垄作沟灌条件下的适宜灌溉量,但灌浆中后期的最后一次灌水应考虑适当降低灌水量。     

干旱缺水型灌区经济用水模式研究——以宝鸡峡灌区为例

以宝鸡峡灌区为研究对象,在田野调查和总结国内外研究成果基础上,提出了经济用水模式的概念,并从水资源总量控制约束、灌溉节水模式、经济配水模式三个方面对其框架体系进行了研究;在研究过程中,应用定性与定量相结合的方法,建立了基于因子权重法的、目标函数为经济、社会、生态综合效益最大化的宝鸡峡灌区经济用水多目标规划数学模型,并对其进行了计算和分析,得出了灌区水量经济调配模式.该模式在灌区平水年(P=50%)缺水量为0.0398×10~8 m~3,可节约用水0.3972×10~8 m~3;枯水年(P=75%)灌溉缺水量为3.2858×10~8 m~3,可节约用水3.2035×10~8 m~3.与灌区历史灌溉数据比较,该模式吻合率高,适用性强.     

非充分灌溉下氮肥对棉花蕾铃消减及产量的影响

研究膜下非充分灌溉条件下施用氮肥对棉花生长发育的调节效应,揭示不同灌溉量下施用氮肥对棉花产量构成因子的效应,为干旱区发展节水高产高效农业提供依据。在南疆生态条件下,选用新陆中54为试验材料,研究灌溉量及氮肥对棉花的农艺性状及产量形成的影响。与灌溉量为3 800 m~3·hm~(-2)处理相比,2 800m~3·hm~(-2)生育进程提前,现蕾增加率、成铃增加率及产量增加率均最高;与不同施氮水平(4个施氮水平0、150、300、450 kg·hm~(-2),分别用N0、N1、N2、N3表示)相比,总体趋势表现为N2N3N1N0。灌溉量及氮肥对棉花干物质形成及其分配有显著的调节效应,灌溉量为2 800 m~3·hm~(-2)处理相比灌溉量为3 800 m~3·hm~(-2)的处理,更有利提高棉花增产率。结合灌溉棉田灌溉量可控的特点,制定相应的灌溉施肥制度,对实现棉田节水高产高效有重大意义。     

宁夏平原县域农业水土资源平衡研究

本文以宁夏平原为案例,从天然状态下的农田水分平衡和人工控制条件下的水土资源平衡两个层次对区域水土资源平衡状况进行了深入地定量研究,其中天然状态下的农田水分平衡采用长系列(1961—2001年)、短时段(月)和多种作物类型(8种)相匹配的操作方法,建立农田水量平衡模型,计算得到了宁夏平原各个县域单元、8种作物、逐年、逐月的有效降水、盈水量、亏水量值。人工控制条件下的水土资源平衡以2000年平水年为代表年份,通过构建县域水土资源平衡方程,计算了宁夏平原12个县域单元的水量平衡与耕地平衡量,揭示了宁夏平原县域单元的水土资源平衡状态。结果表明:①自然降水不能满足作物生长发育的需求,水分亏缺是宁夏平原天然状态下农田水分平衡的主要特征;不同作物水分亏缺程度差异较大。②受作物种植结构、灌溉水量及灌溉水平差异等因素影响,宁夏平原县域水土资源平衡现状差异显著;③从整体上讲,宁夏平原2000年供水量大于需水量,灌溉水量对区域农业水土平衡起决定作用。④为实现灌区可持续发展,应推行“以水定产”战略,调整农业产业结构和产量,同时挖掘灌区节水潜力,提高农业用水效率。     

调亏灌溉对海岛棉光合物质生产与分配的影响

以新海24号和新海35号为材料,研究了蕾期调亏灌溉对海岛棉光合物质生产与分配的影响。海岛棉蕾期滴灌定额设0 m~3·hm~(-2)(重度调亏,土壤含水量10%)、900 m~3·hm~(-2)(轻度调亏,土壤含水量16%)、1 800 m~3·hm~(-2)(丰水,土壤含水量20%)3个水平。结果表明:900 m~3·hm~(-2)和1 800 m~3·hm~(-2)的叶面积指数(LAI)和净光合速率(Pn)无显著差异,均与0 m~3·hm~(-2)差异显著;且900 m~3·hm~(-2)的蕾/花/铃累积量最大,棉铃脱落率最低,因此皮棉产量最高(2 372.9 kg·hm~(-2)),分别比1 800 m~3·hm~(-2)、0 m~3·hm~(-2)平均高11.0%和41.8%。可见,轻度调亏灌溉(900 m~3·hm~(-2))在节水的同时,能够充分发挥膜下滴灌海岛棉的增产潜力。     

基于分形理论的察尔森灌区渠系水利用效率分析

为研究灌区渠系布置结构和渠系水利用效率之间关系,更合理指导灌区进行渠系节水改造和灌溉管理,应用分形理论对察尔森灌区各灌域渠系布置结构与渠系水分利用效率进行评价,根据察尔森灌区现状渠系资料,采用Horton河系定律计算了各灌域的分形维数(好田1.3,义勒力特3.6,乌兰哈达2.5,斯力很1.6,国光1.7,哈达那拉1.8),在此基础上,结合2013—3014年实际测算数据,分析了各灌域的分维数和渠系水利用效率的关系。结果表明:各灌域渠系水利用效率与分维数之间基本呈大开口抛物线,随分维数(D)增大,渠系水利用效率先减小后增大;察尔森灌区各灌域可通过适当降低分维值以提高渠系水利用效率;未来通过减少斗渠长度同时增加支渠数目与长度的措施是察尔森灌区提高渠系水利用效率的方向之一。     

垄作沟灌条件下灌溉定额对土壤水盐分布和制种玉米耗水的影响

通过田间试验对垄膜沟灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐分布及制种玉米产量和水分利用效率的影响进行了研究。结果表明:灌溉定额对垄顶和沟底0~100 cm土层水盐分布具有不同的影响,随着灌水定额的增加,垄顶土层盐分累积效应明显高于沟底土层,深层土壤水分含量高于浅层土壤水分含量;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水定额的增加而增大,土壤蒸发阶段,灌水定额大的处理表层土壤盐分累积效应明显;作物耗水量及土壤的储水能力受灌溉定额影响显著,当灌水定额大于400 m~3·hm~(~(-2))时能显著增加沟底土壤水分的垂直运动,促进水分在深层土壤中储存;随着灌溉定额的增加,制种玉米的穗长、穗行数、行粒数呈增加的趋势。从节水增产角度考虑,制种玉米全生育期灌水5次(播后、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆期),灌水定额为500 m3·hm~(~(-2)),灌溉定额为2 500 m~3·hm~(~(-2)),土壤盐分累积效应最低且作物水分利用效率(0.825 kg·m~(~(-3)))和产量效应(4 219.91 kg·hm~(~(-2)))最优。     

覆膜畦灌条件下不同灌溉定额对饲用甜高粱农艺性状及生物产量的影响

为探索西北旱区饲用甜高粱最佳灌溉定额和节水效果,进行了覆膜畦灌条件下饲用甜高粱需水规律及优化灌溉制度试验,研究了不同灌溉定额(2 400、3 000、3 600、4 200、4 800 m~3·hm~(-2))条件下,饲用甜高粱生育期土壤水分变化情况、农艺性状及生物产量变化。结果表明,甜高粱生育期0~100 cm土层含水量随生育期的延长呈先降低后升高的趋势,灌水定额对土壤水分分布的影响发生在播后62 d。当灌溉定额小于2 400 m~3·hm~(-2)时,严重影响甜高粱长势,植株表现为矮小,茎秆增粗,干物质累积量降低。随灌溉定额的降低,甜高粱茎秆汁液的含糖量呈提高的趋势。甜高粱生物产量的增加是由于株高(R~2=0.97)、LAI(R~2=0.81)、茎节数(R~2=0.59)等因素共同作用的结果。从节水和增加生物量角度而言,畦灌条件下,甜高粱在全生育期灌水4次,灌水定额为900 m~3·hm~(-2),灌溉定额为3 600 m~3·hm~(-2)的灌溉制度最优。     

半干旱地区雨水高效富集利用技术应用

在我国半干旱山区,高效利用雨水资源发展高效节水农业,提高灌溉水的利用率和农田水的利用效率,是解决水资源短缺问题的重要措施。"半干旱区雨水高效富集利用技术"是指天然降水在250～600mm的地区汇集降水进行农田补充灌溉的一整套实用技术。它紧紧围绕提高有限降水的高效富集高效利用,对集雨工程技术、灌溉技术、农业与生物技术、节水农机具及防渗新材料、运行管理模式进行了集成、创新研究及示范,形成了农业高效用水的技术体系。     

堆肥替代化肥对玉米产量和水分利用效率的影响

本试验研究了河西绿洲灌区在堆肥施用量为30 000 kg·hm~(-2)和60 000 kg·hm~(-2),替代化肥用量10%、20%和30%时对玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,在不同堆肥用量条件下,替代化肥处理均较对照提高了玉米产量和水分利用效率;其中,堆肥用量60 000 kg·hm~(-2),替代化肥用量30%的平均3年玉米经济产量和水分利用效率均最高,分别为16 609.02 kg·hm~(-2)和25.08 kg·mm~(-1)·hm~(-2),较对照分别提高29%和23.73%。因此,在堆肥施用量为60 000 kg·hm~(-2),传统化肥减量30%时,玉米的增产和节水效果最佳,为河西绿洲灌区堆肥替代化肥的最佳施用量。     

不同灌溉制度对机采棉水分运移、产量及品质的影响

通过2012年南疆地区机采棉膜下滴灌大田试验,以蒸发量为灌水控制指标,研究了灌水频率和灌水量对土壤水分及棉花产量和品质的影响,进而分析了不同灌溉制度的节水、增产和调质效果。结果表明：相同灌溉频率下,土壤剖面上含水率随着灌水量的增加而增加;相同灌溉量下,灌水频率为5 d时在膜下0～60 cm土层的平均土壤含水率较高;不同灌溉制度对棉花水分利用效率和灌溉水利用效率的影响具有显著差异,当灌水频率为5 d和作物-蒸发皿系数为0.6时,棉花的水分利用效率和灌溉水利用效率分别达到1.96 kg·m^-3和3.08 kg·m^-3,可实现棉花生产的节水、高产和优质。     

河套灌区春小麦节水高产农艺措施优化

在前期研究确立的节水灌溉模式基础上,通过四因素五水平二次回归正交设计试验,以基本苗数、种肥磷量、追氮肥量和灌水量四项主要农艺措施为决策变量,以产量和水分利用效率为目标函数,分别建立了内蒙古河套灌区主要农艺措施与春小麦产量和水分利用效率的二次多项式回归模型。分析表明,四项农艺措施对产量影响大小顺序为播种密度种肥磷量施氮量灌水量;对水分利用效率的决定作用表现为灌水量播种密度施氮量种肥磷量。通过频数寻优,定量化地提出了河套灌区春小麦实现节水与高产统一的农艺措施优化组合方案,即基本苗数667.5~717.1万株·hm-2,种肥磷量(P2O5)147.0~175.5 kg·hm-2,拔节期追施氮量(纯N)164.5~186.6 kg·hm-2,拔节期和抽穗期灌水定额分别为909.7~963.0 m3·hm-2,可实现目标产量大于7 500kg·hm-2,水分利用效率1.6 kg·m-3以上。     

温室辣椒生长和氮素吸收对增氧滴灌的响应

以‘康大301’辣椒为供试作物,设置施氮量(低氮225 kg·hm~(-2)和常氮300 kg·hm~(-2))、掺气量(非曝气和循环曝气)和灌水量(低水量965 m~3·hm~(-2)和高水量1 609 m~3·hm~(-2))3因素2水平随机区组试验,系统监测不同处理土壤水饱和度(S_r)、氧气扩散速率(ODR)、氧化还原电位(Eh)、温室辣椒生长生理指标(根系活力、净光合速率、产量和品质)和氮素吸收利用状况。结果表明,与对照处理相比,增氧滴灌处理土壤水饱和度平均降低3.09%,ODR和Eh分别显著提高11.28%和7.85%。在相同灌水量和施氮量水平下,增氧滴灌处理较对照处理净光合速率平均增幅12.97%、根系活力平均增强13.10%(P0.05),产量平均增产18.18%(P0.05),辣椒Vc含量和可溶性蛋白质含量分别平均增加了9.45%和18.78%(P0.05),氮素吸收利用效率(UPE_N)平均提高了17.84%(P0.05)。综上,增氧滴灌可有效改善土壤通气性,促进辣椒生长和氮素吸收利用效率,其中灌水量1 609 m~3·hm~(-2)、施氮量300 kg·hm~(-2)、循环曝气的组合方案为推荐方案。