沟垄二元覆盖对旱地土壤水分及作物水分利用效率的影响

于2007年9月~2009年6月在渭北旱塬进行了冬小麦沟垄二元覆盖栽培模式的田间试验,研究了沟垄二元覆盖对旱地土壤水分及作物水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆秸秆能显著提高产量,较对照(沟垄均不覆盖)产量最高增幅达39.62%(P0.05),垄覆地膜沟覆液膜处理两年平均产量较对照高32.16%,垄覆地膜沟不覆较对照高29.99%。垄覆地膜沟覆秸秆对小麦全生育时期0~40 cm土层的保墒作用明显,能有效提高土壤含水量,抽穗期0~40 cm土层含水量较对照高15.81%,沟覆液膜在小麦生育前期有良好的保水效果,返青期0~40 cm土层含水量较对照高11.01%。沟覆秸秆和沟覆液膜的水分利用效率较对照分别高31.11%(P0.05)和26.20%(P0.05)。     

水分和温度对冬小麦和玉米免耕作产量影响的研究

本文对宁夏彭阳县旱地冬小麦、玉米的免耕作中水分和温度对产量的影响进行了探索。试验结果表明:播种前、后,旱地免耕作膜侧种植冬小麦处理比无地膜覆盖常规耕作处理的土壤含水量高,膜侧种植冬小麦生育后期土壤水分明显高于无地膜覆盖常规耕作处理。膜侧的土壤含水量高于膜内的土壤含水量,有利于膜侧冬小麦的生长。旱地免耕作膜侧冬小麦产量达3540kg/hm2,比对照增产78.8%,纯收益比对照提高79.7%。旱地玉米免耕作秸秆覆盖处理的土壤含水量明显高于常规耕作玉米处理的土壤含水量。覆盖1/2玉米秸秆、全部玉米秸秆处理的土壤平均含水量分别比常规耕作增加11.1%和9.8%。但是常规耕作有地膜覆盖,对耕层土壤的增温效果最好,而玉米秸秆覆盖对土壤增温的效果较差。覆盖1/2玉米秸秆、全部玉米秸秆处理产量分别比常规耕作减产25.4%和11.2%。     

不同地膜覆盖对渭北旱塬冬小麦生长及水分利用效率的影响

对陕西渭北旱塬区2种不同可降解膜和普通地膜覆盖种植冬小麦连续2年生长状况、水分利用效率及增产效果进行了研究。结果表明:渭北旱塬区生物降解膜和普通地膜覆盖栽培冬小麦株高、干物质积累量、产量及水分利用效率均显著(P0.05)高于常规露地栽培,并显著增加了冬小麦的成穗数,使穗粒数有一定的增加;连续2年增产幅度分别为6.45%和28.95%、7.52%和22.44%,2种覆盖间无显著差异;水分利用效率分别提高11.39%和35.02%、14.40%和12.96%,各覆膜处理0~200 cm土层贮水量较对照增加17.9~64.2 mm。普通地膜覆盖对冬小麦各生育阶段株高及干物质积累量促进作用较大,液体地膜由于易受到环境影响,其生理生态效应不能充分体现。覆盖生物降解膜蓄水保墒效果较好,水分利用效率提高到17.73 kg/(mm.hm2),而且能有效解决"白色污染"问题,表现出良好的经济效益和生态效益。     

旱作区环保型材料覆盖对马铃薯生长的影响及其降解特性

2015年在宁夏南部旱作区进行了垄上覆盖普通地膜结合内覆盖不同材料(普通地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻地膜及液体地膜)的降解特性及其土壤水温效应对马铃薯生长的影响研究。结果表明,不同覆盖材料对马铃薯生育期土壤水温状况的调节作用表现为:生物降解膜覆盖处理0~25 cm土层平均土壤温度较不覆盖处理(对照)提高1.4℃,而秸秆和液态地膜覆盖处理在整个生育期分别低于对照1.5℃和0.7℃;地膜和秸秆覆盖处理在马铃薯生育期具有较强保墒作用,地膜、秸秆、生物降解膜、麻地膜覆盖处理下0~200 cm土层平均土壤贮水量较对照分别增加5.1%、6.2%、3.7%、3.1%;在生育前期,地膜、生物降解膜和秸秆覆盖处理植株株高及茎粗显著高于对照,而生育中后期麻地膜和秸秆覆盖处理显著高于对照,在整个生育期液体地膜覆盖处理马铃薯生长与不覆盖无差异。地膜、秸秆和麻地膜覆盖处理下马铃薯增产显著,分别较对照增产34.3%、56.1%、11.3%;秸秆、地膜和液态膜覆盖处理商品薯率分别较对照提高4.7%、3.4%、3.0%,以秸秆覆盖处理的纯收益最高(19 676.1元·hm-2)。在马铃薯收获期液态地膜可完全降解,70%以上麻地膜发生降解,生物降解膜次之。覆盖秸秆措施通过调节土壤水温状况可实现增产增收,是宁南旱区马铃薯覆盖栽培的有效措施。     

不同覆盖方式对温室葡萄耗水规律和产量的影响

为筛选出适合河西走廊地区的日光温室葡萄最佳覆盖模式,在张掖市水务局灌溉试验站,设白膜+秸秆覆盖、黑膜+秸秆覆盖、白膜覆盖、黑膜覆盖、秸秆覆盖和砂子覆盖等不同覆盖处理,对温室葡萄耗水规律和产量表现进行了研究分析。结果表明:1不同覆盖方式均可增加土壤含水量,秸秆+黑膜覆盖下的土壤含水量最大,全生育期内秸秆+黑膜覆盖下的土壤相对含水量达到了16.54%,单一的秸秆覆盖的土壤含水量在中后期也增大较快,土壤含水量增大到了17.64%,秸秆+地膜双重覆盖与单一的秸秆覆盖在中后期均能明显提高土壤储水能力;2不同覆盖处理相比对照(不覆盖)均能增加葡萄产量,以黑膜+秸秆覆盖葡萄的增产效果最好,增产高达28.85%(P0.05),白膜+秸秆覆盖增产25.53%(P0.05);3不同覆盖处理均能调节土壤温度,地膜+秸秆覆盖方式兼备了单一地膜和单一秸秆覆盖处理的特点,前期土壤升温幅度大于秸秆覆盖,后期降温趋势小于地膜覆盖,且以黑膜+秸秆覆盖较为明显,其处理下土壤温度保持在21.13℃左右;4各覆盖处理均可提高灌溉水利用效率(IWUE)和水分生产效率(WUE),达到节水增产的目的,以黑膜+秸秆效果最好,黑膜+秸秆覆盖处理的灌溉水利用效率和水分生产效率均最大,分别达到了6.53 kg·m~(-3)和5.88 kg·m~(-3)。     

绿洲灌区地膜秸秆交替覆盖玉米农田土壤水分利用特征

在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验研究了不同耕作(免耕、传统耕作)与覆盖方式(全膜覆盖、70%地膜覆盖+30%捆状玉米秸秆覆盖、70%地膜覆盖+30%不覆盖、50%地膜覆盖+50%捆状玉米秸秆覆盖、50%地膜覆盖+50%不覆盖)对土壤耗水特性、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明:免耕地膜秸秆交替覆盖(NTP7S3、NTP5S5)较传统耕作全膜覆盖(CTP)降低了玉米农田棵间蒸发量,降低比例分别为20.7%与19.1%,玉米秸秆捆状覆盖显著降低了棵间蒸发量,较不覆盖降低59.0%～60.8%,而相邻地膜覆盖较秸秆覆盖提高棵间蒸发量达到29.9%～32.3%,说明NTP7S3与NTP5S5降低棵间蒸发量主要源于秸秆覆盖带较好地抑制土壤水分蒸发的作用。免耕地膜秸秆交替覆盖减小了玉米营养生长期(拔节～开花期)的耗水量,增大了生殖生长期(开花～完熟期)的耗水量,有效协调玉米各生育阶段耗水互补、竞争关系,NTP7S3与NTP5S5较对照CTP降低全生育期总耗水量3.6%与11.6%,棵间蒸发量占总耗水量之比(E/ET)降低17.7%与8.6%,以NTP7S3处理水分高效利用的调控效应较好;NTP7S3处理玉米获得较高的籽粒产量与水分利用效率,较CTP增产4.6%,水分利用效率提高8.4%。西北绿洲灌区地膜秸秆交替覆盖结合免耕替代传统耕作全膜覆盖并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,反而具有增产增效的作用,是玉米生产中地膜减投增效的可行措施。     

秋覆盖的保水效应及对春玉米生长的影响

设置高(9000 kg·hm^-2)、中(6000 kg·hm^-2)、低(3000 kg·hm^-2)3种不同量秸秆覆盖和平覆、垄覆2种不同方式的地膜覆盖,以全程不覆盖为对照,研究了秋季雨后覆盖(休闲期加生育期全程覆盖)对土壤水分及春玉米生长状况的影响。结果表明：在冬闲期,各覆盖处理(除秸秆覆盖3 000 kg·hm^-2处理)的土壤蓄水量分别较不覆盖处理(CK)增加了21.22 mm、20.49 mm、18.37mm和19.5mm,使玉米出苗较CK至少提前了3 d。在播种期~大喇叭口期(播后70 d),平覆地膜和垄覆地膜平均土壤蓄水量分别较对照增加15.57 mm和15.73 mm;秸秆覆盖6 000 kg·hm^-2和9 000 kg hm^-2处理平均土壤蓄水量分别较对照增加12.05 mm和12.03 mm。秸秆覆盖处理在玉米生长后期土壤蓄水量较对照增加不显著。秋覆盖处理均可促进春玉米个体的生长,地膜覆盖处理可以显著提高春玉米生长前期的单株干重、株高和叶面积,秸秆覆盖在生育后期较对照显著提高。平覆地膜、垄覆地膜两个处理的玉米籽粒产量和水分生产效率分别较对照增加14.6%、13.9%和11.0%、11.1%(P<0.05),秸秆覆盖处理增产均不显著。     

不同覆盖材料下土壤水温效应对玉米前期生长的影响

本研究旨在比较盆栽与大田试验条件下不同覆盖材料的土壤调温保湿效果,为选择农业环保型覆盖材料提供理论依据。2014和2015年分别设置盆栽试验和大田试验,覆盖塑料地膜(DM)、液体地膜(YM)、麻地膜(MM)及秸秆(JM)等4种材料,以不覆盖处理为对照(CK),分析了不同覆盖材料对土壤水温状况及玉米前期生长的影响。结果表明:麻地膜覆盖对玉米生育前期0~20 cm土层土壤的保水保墒效果最好,秸秆覆盖处理次之,麻地膜覆盖和秸秆覆盖处理玉米出苗至大喇叭口期平均土壤贮水量分别较对照显著提高29.0%和26.6%。覆盖不同材料的调温作用:2014年盆栽试验玉米拔节期各处理升温效果表现为MMDMJMYMCK,大喇叭口期其降温效果表现为MMJMCKDMYM;2015年大田试验玉米拔节期各处理升温效果表现为CKDMMMYMJM,大喇叭口期其降温效果表现为CKDMMMJMYM。麻地膜覆盖处理促进了玉米前期的生长,比不覆盖处理提前10~11 d进入大喇叭口期,玉米株高、茎粗、叶面积及生物量分别较对照显著提高48.3%、27.5%、158.2%和63.5%。     

旱地夏闲期秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦水分利用及养分吸收的影响

以夏季裸地休闲为对照,研究了免耕条件下小麦秸秆覆盖和种植豆科绿肥及二者混合对旱地冬小麦产量、作物水分利用、氮磷钾养分吸收的影响。结果表明,秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响,但秸秆覆盖作物耗水量较对照增加10 mm,种植绿肥则减少11 mm,水分利用效率却无显著变化;夏闲期种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦籽粒吸氮量分别降低6.0%和6.6%,差异显著,吸磷量降低5.9%和6.2%,籽粒吸钾量降低了7.9%和7.9%。可见,一年的秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦产量没有显著影响,但秸秆覆盖使小麦生育期耗水量增加而种植绿肥使之降低,种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦对氮磷钾养分吸收有所降低。     

贵州岩溶易旱区不同耕作覆盖方式玉米产量及水分利用率的研究

以常规平作为对照,探讨了贵州岩溶易旱区玉米在不同耕作覆盖方式下的产量及水分利用效率。试验结果表明：无论哪种耕作覆盖方式,玉米不同生育期的耗水规律与平作不覆盖是基本一致的;秸秆、地膜覆盖可减少棵间土壤蒸发,总体耗水量有所减少;垄作覆膜、垄作秸秆覆盖可使玉米产量大幅度提高,水分利用率也相应提高;垄作比平作有较明显的增产节水效果。因此,垄作地膜覆盖,垄作秸秆覆盖及单纯垄作在贵州岩溶易旱区是提高作物降水利用率及水分利用效率的主要途径。     

基于断面水质达标的河网生态需水量计算研究

建立了九洲江文官至石角段的河网区水量、水质计算模型,并根据实测资料对模型进行了率定;在率定的水质水量模型的基础上,引入水质及水量考察断面,以试算法计算了现状排污状况下,基于水质考察断面水质达标的河网水量考察断面的需水量,并结合Tannent法得出可维持九洲江河道可持续利用的生态需水量;此外,计算分析了河网流量与排污量的关系,结果表明:流量与排污量有明显的正相关系。     

近百年来人类活动对黑河流域水环境的影响

在总结前人研究成果的基础上 ,系统论述了黑河流域近百年来的水环境变化。流域水环境包括流域水系、水资源时空分布以及水资源质量等方面。近百年来 ,由于人类活动强度的增加 ,河流湖泊水系逐渐从自然水系、半自然水系演化为人工水系 ,地表径流基本上为人类所控制 ,使水资源利用主要集中在中游和下游上段地区 ,下游河道年平均断流天数从 5 0年代的 37.6d上升至 90年代的 89.9d,尾闾湖西居延海于 1 960年干涸 ,东居延海处于干涸和充水交替状态。水资源在年际和年内的分配都发生了极大变化。由于工农业发展、水资源利用方式、重复利用率提高以及人工合成物质的使用和排放等多种因素 ,流域水质持续恶化。由于人类活动的特点 ,在整个环境演变过程中定量分析人类活动的影响还没有适宜的理论和方法。     

西北干旱区水问题对策探讨

水维系着干旱区经济的持续发展和生态系统的动态稳定。在阐述干旱区水资源独特的禀赋基础上,探讨了包括水资源短缺、水环境恶化、洪水灾害威胁与水土流失严重等在内的水问题,分析了水问题之间的相互影响和叠加连锁效应。对干旱区常见的开荒扩耕增产增收的做法进行了剖析,结果表明:在脆弱的生态约束下,开荒扩耕并非发展经济的良策。结合干旱区实际状况,提出了一些应对水问题的对策。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

基于水资源的坝上植被生态恢复建设

在半干旱地区水资源是植被生态建设的主要限制因子,也是农牧交错区生态恢复与重建的根本。本文根据坝上各县水资源调查资料,分析了水资源在坝上的时空分布特征、与光温资源的耦合程度;探讨了水资源的分布规律对植被生长与分布的影响。研究认为坝上应以自然恢复为主,林草植被恢复建设则应以地带性植被分布规律为依据,以水定草、定林,实现土壤水分的持续利用。     

基于GIS 的中国2000年水足迹省区差异分析

总结目前对于水足迹测评的常用方法,并简要介绍了虚拟水的核算原则。通过对2000年中国各省人均水足迹与人均用水量的比较,借助于统计分析软件SPSS对各省区人均水足迹进行了系统聚类,在GIS软件的支持下,将中国31个省区的人均水足迹划分为5类,其中人均水足迹在480 m3/a以下的仅有广西,480~550 m3/a的有四川、贵州、江西、浙江,700~850 m3/a的有新疆、甘肃、宁夏、山西、北京、上海、天津、黑龙江、辽宁,850~950m3/a的有内蒙古和青海,其余省份介于550~700 m3/a,制作了中国2000年各省人均水足迹空间分布图。     

东北地区玉米大豆水分利用效率研究

利用大安和朝阳玉米研究站点、呼玛和锦州大豆研究站点近20 a作物产量、发育期及土壤水分实测资料,同时结合分期播种试验资料,研究了玉米大豆产量水分利用效率(WUE_g)对降水、温度的响应特征,分析了两种作物产量水分利用效率与群落水平水分利用效率(WUE_b)的关系。结果表明:大安和朝阳站点玉米WUE_g分别为1.75±0.47 kg·m~(-3)和1.98±0.72 kg·m~(-3),呼玛和锦州站点大豆WUE_g分别为0.63±0.35 kg·m~(-3)和0.55±0.18kg·m~(-3);玉米站点WUE_g与播种—成熟期间的降水量和ET均呈显著的二次曲线关系(P0.05),WUE_g与温度关系不明显;大豆WUE_g与播种至成熟期间的降水量呈现显著的负相关关系;历史资料分析结果表明,随着生育期期间平均气温的增加,大豆WUE_g升高;在大安和朝阳站点,取得高水分利用效率与获得高产所消耗的水量(即ET)并不一致,表明对于存在干旱胁迫的半干旱和半湿润区,有效的利用水(Effective use of water,EUW)而不是一味追求水分利用效率(WUE)是提高产量的有效途径,植物消耗的水量(ET)往往是决定作物产量的重要因素。     

地下水生态需水量的估算方法及其恢复问题的研究

本文以石家庄市为背景,对地下水生态环境需水量和补给来源等一系列问题进行了研究探讨,提出了生态环境需水量的计算方法,给出了降雨入渗、河道与湖泊等地表水体入渗补给量的估算方法。并在采补平衡的原则上,对石家庄地下水生态环境恢复问题进行了研究。结果表明:石家庄地下水生态环境问题十分严重。既使恢复期是30年时间,该地区允许开采量也只能在4.20~7.76亿m3/a左右,它比石家庄市目前平均的开采量9.51亿m3/a还小。这样,在目前的开采程度下,如果没有外来水的补充,恢复石家庄的地下水生态环境问题是相当困难的。     

陕北地区水资源安全及需求预测分析

在社会经济系统中,水资源是基本生活和生产资料,正日益成为地区社会经济进一步发展的限制因子。陕北地区是我国黄土高原的主体部分,水资源短缺是其面临的主要问题。本文通过计算陕北地区水贫困指数(WPI)、水资源压力指数(WSI),对该区的水资源安全状况作出初步分析;预测了陕北地区在2010、2020年的生活、生产和生态环境需水量,结合2010、2020年陕北地区水资源可利用量,得到预测年内地区水资源承载力供需平衡指数(IWSD),其值分别为-0.13、-0.16,说明陕北地区在现状水资源开发利用条件下,2010、2020年水资源对应的社会经济系统是不可承载的,应提高水资源开发利用程度和效率,增加可利用水资源量,保证水资源足以支撑地区社会经济系统。     

石羊河流域初始水权分配模型研究

针对石羊河流域开发利用状况,按照水权的动态变化特性,将石羊河流域水权的演变分为历史水权、现状水权与未来水权。在分析流域历史水权形成的基础上,选择应用较为广泛的层次分析法(AHP)以及综合指标的筛选原则,建立了基于AHP的石羊河流域初始水权分配模型。该模型涉及社会、经济、资源、技术和管理等方面,以石羊河流域初始水权分配为对象,建立了一种半结构化、多层次、多目标的水资源合理配置指标体系。计算结果表明,该模型在石羊河流域现状水权分配中,与甘肃省水利厅制定的分水方案基本一致,具有一定的可行性。结合对2010年各项评价指标的科学预测,再次应用该模型,通过专家打分,对流域未来初始水权的分配进行了尝试。