太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的水资源要求

太阳能光伏水泵技术已经比较成熟,但其能否大规模推广用于草场灌溉和生态修复,资源和环保领域争议极大,争论的焦点是水资源的可持续利用和相关的技术经济问题。文中基于可持续发展的理念和青海湖太阳能提水灌溉试验区的研究成果,从水资源的视角提出了太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的降水量、地下水埋深、地表水供水距离、微喷灌水质和地表坡度五个方面的要求。相关成果可以为太阳能提水灌溉技术示范区域遴选和技术经济评价提供技术参考,具有实践意义和应用价值。     

考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数方法探讨

喷灌强度和灌溉时间是喷灌系统重要的设计与运行参数。传统的喷灌技术参数确定方法没有系统考虑喷灌对田间小气候变化的影响。以2001—2007年河南省新乡市和2005—2011年北京市大兴地区的夏玉米为研究对象,探讨了考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数的方法,即利用考虑了喷灌田间小气候变化效果的扩展CUPID模型,模拟不同喷灌强度和灌溉时间的喷灌水利用率,研究喷灌水利用率的年际和季节变化规律,以喷灌水利用率最高为目标确定喷灌技术参数。结果表明,随着夏玉米的生长,喷灌水利用率逐渐降低。不同地区喷灌强度对喷灌水利用率年际变化表现出不同的影响程度;白天灌溉比夜间灌溉的喷灌水利用率具有更强的年际变化特征。新乡市粉砂壤土适宜的喷灌强度为10 mm·h-1,大兴地区砂质壤土适宜的喷灌强度为15 mm·h-1,灌溉宜选择在8:00开始。     

淮北平原农田暴雨径流过程的尺度效应

基于1997-2007年汛期11场暴雨径流观测数据,对比淮北平原不同集水面积(1 600 m2、6 hm2、和1.36 km2)尺度下的农田暴雨产流过程差异,并分析其主要影响因素,探索农田暴雨径流过程尺度效应。结果表明,相同次暴雨下小尺度单位面积上的洪峰流量明显高于大尺度和中尺度,而径流深小于后两者,引起该差异的主要因素可能在于小尺度下缺乏地下水出流条件且植被截留能力相对较强。中尺度和大尺度间的暴雨径流过程相似,但中尺度下的径流深和单位面积洪峰流量都大于大尺度,大尺度径流场对径流的滞蓄能力相对较强可能是其主要原因。     

不同耕作措施对土壤水分和青贮夏玉米水分生产率的影响

适宜的耕作与覆盖措施可在不同程度节约农业用水。本文选用了翻耕处理、燃茬免耕处理和覆盖免耕处理为主要耕作措施,开展了为期2a的田间试验,研究不同措施对农田土壤含水量、土面蒸发、夏玉米生长指标、产量和水分生产率的影响。研究结果表明在降雨较少年份(2010年),覆盖免耕处理0～20cm土壤含水量均高于其他2处理,2a试验期间覆盖免耕处理0～120cm土壤贮水量一直高于其他2处理,且其土面蒸发量最小。2a试验期间,覆盖免耕青贮夏玉米产量较翻耕和燃茬免耕分别提高了11%和9%,青贮夏玉米水分生产率分别提高了11.7%和14.8%。覆盖免耕能减少土面蒸发和提高水分生产率,因此建议在北京地区夏玉米种植采用覆盖免耕措施。     

永定河流域农业土壤氮磷损失的计算及分析

为了解决当前农业生产过程中氮磷损失量计算过程中存在的不确定性问题,该文结合硝酸盐、铵盐与土壤颗粒结合类型的差异,从氮循环的角度定量评价降雨径流作用下的土壤氮损失量;结合磷元素的运移与土壤类型密切相关的特性,通过对土壤中的溶解态、颗粒态磷质量分数进行计算,确定农田径流量对应下的土壤磷损失量。永定河流域化学肥料施用量过大,致使土壤总氮损失量为96kg/hm2,总磷损失量为9kg/hm2,研究区内部的氮磷损失量数值差异较大。由于流域氮磷损失量计算方法充分考虑了流域土壤及施肥特性,因此,计算结果具有一定的合理性和适用性。本研究为土壤氮磷损失计算以及流域农业生产面源污染的源头控制提供依据。     

土壤水含量变化对农田系统CO_2净排放影响的实验研究进展

面向"节水减排"的灌溉制度是应对气候变化的关键农业管理措施,土壤水含量变化对农田系统CO2净排放影响是其基础理论研究的热点。目前,国内外农田系统的土壤水含量变化对CO2排放、CO2吸收以及CO2净排放的影响实验研究成果主要集中于室内、田间和大区域三个尺度;大多数研究集中在对土壤呼吸的影响,而在农田系统CO2净排放方面的影响研究较少。作物整体呼吸作用对土壤含水量变化的响应、室内和大田尺度下实验条件的水分胁迫界限设定、不同灌溉方式及不同物候期下土壤含水量含量变化对农田系统CO2净排放量的影响研究将成为未来的研究热点。     

不同植物篱对紫色土区坡耕地表层土壤理化性质的影响

为探究植物篱措施对坡耕地表层土壤理化性质的作用,基于遂宁水土保持试验站长期定位观测数据,结合野外采样和室内分析,对比分析了香根草和新银合欢植物篱定植3a后径流小区表层土壤理化性质的变化。结果表明:植物篱小区表层土壤砂粒含量是对照组的49%~92%,0.25mm水稳性团聚体含量是对照组的110%~119%,表明植物篱能够改善土壤表层的颗粒组成和团聚体含量,且10°小区较15°小区变化更为显著。植物篱小区表层土壤总孔隙度为50.2%~53.2%,空白对照组总孔隙度为45.5%~48.5%;非毛管孔隙度要显著高于对照组,而毛管孔隙度低于对照组;和对照组相比,植物篱小区表层土壤SOC及TN含量显著增加,土壤TP及TK含量显著减少,15°坡耕地及植物篱上侧较显著。植物篱措施能够显著增加土壤表层的SOC和TN含量,土壤TP和TK含量略有减少,故植物篱小区应适当增加磷钾养分的补充。总体来看,植物篱对坡耕地表层土壤颗粒组成和团聚体的作用大于养分,能显著改善土壤物理结构,其中香根草植物篱对土壤物理结构的改善作用强于新银合欢植物篱。在今后对植物篱措施的应用过程中,应采取相应措施保持土壤结构的稳定性和养分平衡。     

干旱对地表水体水质的影响研究进展

干旱的发生不仅对地表水资源数量产生影响,也会对其水质产生影响。干旱期,在温度升高与河道流量减少的共同作用下,地表水体水质呈恶化趋势。不同区域干旱期间的地表水水质受土地利用、区域气候和自然地理属性与人类活动的影响,具有一定的差异。面源污染是当前流域水质恶化的主要因素。面源污染物的入河时间及含量,是干旱影响地表水体水质的关键要素。由于干旱期间面源污染物的积累,旱后的强降水过程,使得面源污染物被大量冲刷进入水体,地表水体的水质急剧恶化,因此,干湿交替的情景对水质的影响更为突出。     

基于无人机热红外遥感的夏玉米蒸散量估算及其影响因子

农田蒸散量(ET)是土壤—作物—大气连续体水分运移的关键参数,与作物生理活动和产量有着极为密切的关系,准确实时估算田间作物蒸散量对研究作物生长发育至关重要。基于无人机热红外传感器反演夏玉米的冠层温度,基于反演的冠层温度构建夏玉米蒸散模型(ET_(d,t))并验证了模型反演作物蒸散量的精度,分析了ET_(d,t)相关影响因子。结果表明:以热红外冠层温度作物蒸散模型计算的ET_(d,t)最低值出现在幼苗期为3.42 mm/d,最高值出现在灌浆期为10.94 mm/d,并与涡度相关实测值ET_(d,e)、FAO Penman-Monteith模型计算值ET_(d,f)进行验证,在P0.01水平上呈显著线性关系(R~2=0.739、0.742,RMSE=0.676、0.109 mm/d),ET_(d,t)估算精度达到80%以上。ET_(d,t)的计算受日净辐射、风速、气温、降雨等气象因子影响,不同气象条件的ET_(d,t)不同。叶面积指数(LAI)为夏玉米农田最主要的生物因子,LAI与ET_(d,t)呈线性正相关关系(R~2=0.700),空气动力学阻抗(r_a)是最主要的环境驱动因子,r_a与ET_(d,t)呈线性负相关关系(R~2=0.696)。随着植被覆盖度(NDVI)的变化,ET_(d,t)呈现相同变化趋势(R~2=0.656)。因此,基于无人机热红外反演的冠层温度计算的(ET_(d,t))能较好的反映田间夏玉米蒸散变化过程,从而为利用无人机热红外遥感估算作物蒸散量提供了科学依据。     

多因子胁迫下的西藏高原青稞生长动力学模拟

【目的】探究耦合气象、土壤水分和氮素状态对青稞生长的影响机理,构建西藏地区青稞生长动力学模型。【方法】于2016─2017年在拉萨市墨达灌区开展了试验研究,测定了青稞生育期气象参数、土壤水分和氮素质量浓度变化过程。基于日光合作用和呼吸作用模拟日干物质增长量,提出了开关因子计算青稞由发育生长到生殖生长的临界时间,根据叶面积指数变化和干物质质量平衡,以及青稞生育期干物质分配和转化关系发展了干物质日增长量分配关系,基于动态平衡原理,提出了气象条件、土壤含水率和氮素影响下的干物质胁迫关系。基于2016年观测值率定模型参数,模拟2017年青稞生长。【结果】模型在本地参数下,模拟结果与实测结果符合良好,Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差分别为0.84和0.05;变化条件下,能够达到较好的模拟精度,Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差分别为0.67和0.11。【结论】所提出的模型能够描述多因子胁迫条件下的青稞生长动力学机制,具有完备的物理机制。