黄土高原半干旱区集雨补灌生态农业研究进展

 黄土高原半干旱地区在中国旱作农业生产中占有重要地位。干旱缺水与水土流失并存是制约该区域经济发展的两大瓶颈因素。水保农业和径流农业两种旱作农业生产方式已趋于成熟,但对天然降水调控利用能力低下,难于实现农业生产的优质高产高效。集雨补灌生态农业是在继承水保农业和径流农业成功技术基础上,对降雨调控利用方式的进一步发展,它能在时间和空间两个方面实现降雨径流的富集叠加,能充分发挥环境资源与水肥光热因子的协同增效作用,大幅度提高农业生产力,实现同步缓解干旱缺水与水土流失双重目标。集雨补灌是黄土高原半干旱区农业可持续发展的一种综合模式和战略性措施,对黄土高原半干旱区生态型现代农业发展具有重要推动作用。     

农业经济用水量的决策层次与支持系统设计

在分析"农业经济用水量"的概念及其内涵的基础上,提出了农业经济用水量的决策层次:宏观决策、中观决策和微观决策.着重分析了农业经济用水量决策系统的功能与框架,系统具有数据管理、查询服务、分析统计、模型管理、决策支持、方案评估及系统帮助等功能.并进行了数据库和模型库的设计.在此基础上探讨了系统建立的途径.     

聚丙烯酸钠对黄土坡面产流产沙的影响研究

通过野外模拟降雨试验,研究了施用SP对黄土坡面产流、产沙的影响,并对实验数据进行数学模拟,建立了SP施用量与产流、产沙强度间的关系模型.结果表明:SP施用量与产流时间、平均产流强度呈二次函数相关关系,与产沙强度呈线性负相关关系.SP用量在0～2.42 g/m\+2之间时,能够延缓坡面产流,用量为1.21 g/m\+2时延缓产流效果最明显;用量介于0～3.31 g/m2之间时,能够增加土壤入渗,减少坡面产流量,用量1.65 g/m2的增渗减流效果最佳;施用SP后,能够减少坡面输沙强度,且用量越大,减沙效果越明显.SP可影响坡面产流过程,用量1.8 g/m2时,能够减小产流初期径流强度增幅,用量为3.6 g/m2时,其产流过程线与对照极接近,而施用量增加到5.4 g/m2时,产流强度明显增大.SP对坡面产沙过程的影响表现为:随施用量增大,产沙强度峰值呈逐步减小的变化趋势.     

杨凌城区雨水资源利用潜力计算及其效益分析

应用径流系数法分析了杨凌示范区城区雨水资源利用潜力.2007年可直接收集利用的雨水总量为123.91万m3,占该年杨凌城区总用水量的28.3%;可处理后回用的雨水总量为367.15万m3,但目前仅有占城区总面积1.98%的绿地利用雨水12.93万m3,其它均未予利用;预计到2020年,以枯水年计算,可直接收集利用的雨水总量为3 233.03万m3;可处理后回用的雨水潜力巨大.并进一步对杨凌城区实施雨水利用后可能产生的经济、社会和生态效益进行了评价分析.     

黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地老果园布设肥水坑(water-wertilizer pit,WFP)技术对红富士老果树(Malus pumila Mill)根系及土壤水分空间分布特征的影响,以无肥水坑处理为对照(CK),利用管式TDR系统监测0~300 cm土层土壤含水率,利用根钻法获得21a生旱地果园0~300 cm土层的根系干质量密度。结果表明:WFP能够显著增加果园含水率低值区间(≥40~80 cm土层)土壤含水率,WFP60(60 cm坑深)处理土壤平均含水率增量(145.4%)最显著。WFP40(40 cm坑深)根际土壤湿润区主要集中在≥40~100cm土层,WFP60在≥20~140 cm土层,WFP80(80 cm坑深)主要集中在深层土壤≥140 cm土层。在0~200cm试验土层,WFP60处理土壤多次平均含水率值都最高,为11.02%,依次为WFP40(10.67%)和WFP80(9.80%)。总根系质量密度WFP60处理最大(594.76 g/m3),WFP40(579.08 g/m3)和WFP80(491.82 g/m3)次之,CK最小(372.12 g/m3)。根系在0~100、≥100~200和≥200~300 cm土层中的分配比例为:CK(69.88%、13.74%和16.38)、WFP40(66.04%、14.26%和19.70%)、WFP60(70.35%、24.08%和5.58%)和WFP80(46.54%、15.04%和38.42%),其根系分布与水分分布正相关。该研究表明WFP能够显著改变土壤水分在不同土层深度的分布,坑深越大向下湿润的土体范围也越深;从而显著促进果树根系的生长和根系在不同湿润土层的分配比例关系。总体而言,WFP60处理效果显著好于WFP40和WFP80处理。研究结果将对黄土高原旱地果园集雨和灌溉制度的制定和肥水坑技术的推广提供参考。     

基于VFSMOD模型的黄土坡面生草带产流产沙动态模拟

利用微型径流小区和人工降雨试验,探讨运用VFSMOD模型评估和预测引入不同草种生草带后黄土坡面产流产沙动态特征的可行性。通过土壤物理性质参数和生草带生长状态参数的差异,模型还原了黄土坡面引入白三叶生草带与百脉根生草带后产流产沙特征的差异及其随生长时期的变化,模拟效果可靠,纳什系数:0.93(径流系数),0.98(修正后产沙量);归一化均方根误差:6.2%(径流系数),10.9%(修正后产沙量)。当生草带在降雨集中期(如本研究中百脉根草带9月上旬)不能保证较好的生长状态和地表覆盖时,其坡面产沙量急剧增大,且明显大于VFSMOD模型模拟值。在实际生草带设计时,应避免该情况发生。综上,VFSMOD模型适用于引入生草带后黄土坡面产流、产沙量的模拟和预测。     

现代雨水利用技术研究进展与研发重点

具有工程化、科技化、规模化内涵的现代雨水利用技术是现代节水农业技术的重要研究内容,已成为缓解干旱缺水,实现农业高效用水,降低常规农业用水量的有效措施。在分析现代雨水利用技术研究进展及其发展趋势基础上,指出现代雨水利用技术是传统雨水利用技术与新材料技术、现代生物技术、现代信息技术、现代灌溉工程技术等高新技术相结合的产物,具有多学科相互交叉、各单项技术相互渗透的明显特征。在此基础上,提出了近中期现代雨水利用技术研发的重点,即以重大前沿性技术研究为基础,研发与雨水利用相关的重要关键技术与产品,探索建立适宜的现代雨水高效利用技术体系。     

坡耕地耕作管理措施对降雨入渗的影响

利用人工模拟降雨装置对坡耕地不同耕作管理措施强化降水入渗规律进行了研究。结果表明,不同耕作管理措施强化降水入渗速率效用不同,在相同入渗时间情况下,强化降水入渗速率等高耕作>人工掏挖>人工锄耕>直线坡,在中小雨强和较短降雨历时情况下,这种情况表现更为显著。在对黄土高原超渗产流理论和坡面水量平衡方程分析的基础上,得出了不同耕作管理措施强化降水入渗速率与入渗时间的函数关系式。     

坡面土壤侵蚀产沙的神经网络模拟

土壤侵蚀预报是进行水土流失监测、指导水土保持措施合理配置、优化水土资源高效利用的重要工具,自20世纪60年代以来,国内外学者对此进行大量研究,建立一系列经验统计模型[1,2]和物理成因模型等[3,4]。以上模型复杂性及适用性各异:如经验统计模型主要从侵蚀产沙因子角度入手,建     

黄土丘陵区不同树龄旱作枣园细根空间分布特征

以黄土丘陵区2、6、10、15龄旱作枣林(Ziziphus jujube cv.Junzao)为研究对象,采用根钻法,距树干0.5、1、1.5 m处、分层(0.2 m)钻取土样,分析了旱作枣林细根随树龄的变化特征。结果表明:随着枣林树龄增大,枣林细根根长密度增加,比根长减小;2龄枣树细根主要分布于径向1.5 m以内和垂向1.6 m以上,10、15龄枣树细根分布超过径向1.5 m和垂向3 m以上,并在株间形成根系高密度区,6龄枣树细根径向分布范围大于2龄,垂向分布与10龄和15龄接近;不同树龄枣林细根根长密度均随土层深度增加而减小,且主要集中在0~0.6 m土层中;随着树龄增加,细根根长密度径向分布无差异(10、15龄)。研究表明:2、6龄枣林应靠近树干地表处施肥,而理论上成熟期10、15龄枣林可在林内任意位置施肥;同时为防止枣林减产和退化,需增加枣林管理措施以有效降低枣树自身奢侈性耗水和非生产性耗水。