湄公河流域生态系统服务与利益补偿机制

湄公河流域是中国"一带一路"沿线的重要门户,核算流域各国的生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)与利益补偿量,对建立各国资源利用与经济补偿的联动关系、促进流域协调发展具有重要意义。基于生态足迹理论,对湄公河流域1995—2015年的ESV和生态盈余(或赤字)状况进行了动态评估,结合流域各国的实际经济发展水平对生态补偿优先级进行量化分析,初步建立了各国ESV与实际生态补偿量的转化关系,并对"生态消费型"国家在现状年(2015年)的实际生态补偿量进行了确定。结果表明:1)湄公河流域ESV由1995年的1 289.76亿美元下降至2015年的1 259.21亿美元,各国ESV从大到小依次为:泰国、老挝、柬埔寨、越南、缅甸;各国林地ESV的比例最大(60.0%),水域和湿地ESV比例的增幅最快,近20 a增加了4.5%。2)1995-2015年间,流域境内的缅甸、老挝两国为生态盈余状态,其他3国为生态赤字状态,且赤字水平呈逐年加重趋势,其中泰国、越南两国对全流域生态足迹(Ecological Footprint,EF)的贡献比例高达80.1%。3)流域上游的缅甸、老挝两国为"生态输出型"国家,下游的3个国家为"生态消费型"国家,其中泰国、越南两国经济发展水平较好且生态补偿优先级系数(Ecological Compensation Priority Sequence,ECPS)更低(分别为0.05和0.09),均低于其他3个湄公河流域国家(缅甸:2.67,老挝:1.16,柬埔寨:0.55),应率先进行生态支付。4)结合流域各国的实际经济发展水平,初步确定下游"生态消费型"国家应支付实际生态补偿合计680.63亿美元,泰国、越南和柬埔寨分别支付507.73、167.61和5.29亿美元。该研究结果可为湄公河流域资源管理和生态补偿政策的建立提供理论支撑,并为其他跨境流域相关的研究提供借鉴与参考。     

新疆现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分分布变化

分析了膜下滴灌应用典型灌区新疆石河子121团连续4年的定点监测膜下滴灌棉田盐分。结果表明,盐分在膜下滴灌灌水作用下不断向远离滴灌带的区域迁移,水平方向逐渐向膜间裸地聚集,垂直方向逐渐向下层运移。剖面盐分随滴灌应用年限的增加逐渐由上大下小变化为上下均一的垂线状,这个过程尤其在滴灌应用2~4年表现得比较明显。滴灌应用4年深层(140 cm土层)开始脱盐,滴灌应用5年基本达到作物适宜耐盐含量。盐分降低主要原因在于当地的灌溉制度。灌水特别是较大定额的灌水,改变了盐分自然分布特点。在周期性灌水作用下,各年生育期内盐分含量相对较低,土壤盐分总量呈降低趋势。盐分降低主要时期在出苗水灌后及花铃后期。随滴灌应用年限的增加,300 cm深度范围内土壤盐分也逐渐降低,滴灌应用约10年左右呈铅垂线改良型分布特点。现行膜下滴灌灌水制度在滴灌应用5年以上应适当减少花铃期的灌水定额,灌溉定额可降至618 mm左右,但苗期灌水仍需保持较大的灌水定额。     

南疆矮化密植高产优质香梨节水灌溉模式筛选

为探讨香梨节水灌溉模式，提高水分利用效率（water use efficiency，WUE）和产量，于2021–2022年基于新疆29团5年生香梨园开展田间试验，试验采用灌溉方式和灌溉定额双因素完全随机试验，设置了灌溉方式和灌溉定额设置了3种微灌方式：地表滴灌（M1）、地下滴灌（M2）、根区渗灌（M3），设置3种灌溉定额：低水（I1）、中水（I2）、高水（I3），以传统漫灌（CK）为对照。研究不同灌溉方式和灌溉量对土壤电导率（electrical conductivity，EC）和脱盐率（rate of desalination，ROD）、香梨生长、产量、WUE、果实品质和净效益的影响。结果表明：M2的产量和WUE最高，与M1和CK相比，其产量分别提高22.11%～26.27%、7.04%～14.14%，WUE分别提高26.51%～29.58%、20.11%～24.99%，且与M3相比差异不显著（P>0.05）；此外，M2可以促进香梨生长，提高果实品质以及促进盐分淋洗。M3前期的投入成本最大，但获得的净利润仅次于M2。灌溉方式相同时，增加灌溉定额能有利于香梨生长，提高产量和盐分淋洗。基于主成分分析等3种综合评价方法从环境效益、果实品质和经济效益3个方面，选取15个评价指标进行综合评价，M2I3处理综合得分最高，M1I1处理综合得分最低。因此推荐矮化密植初果期的香梨采用地下滴灌模式，生育期灌溉定额为6 750 m3/hm²。研究可为南疆干旱区林果业节水控盐高效生产提供理论依据和技术支撑。     

滴灌对矮化密植大枣田间相对湿度、土壤温度和产量的影响

为探讨不同灌水量对滴灌矮化密植大枣田间相对湿度、土壤温度和产量的影响,在新疆哈密地区的枣园内,滴灌灌溉定额设置820、900、980 mm 3个处理和1个漫灌处理,进行了滴灌矮化密植大枣灌溉试验。在开花坐果期对各处理矮化密植大枣的田间相对湿度、土壤含水率和土壤温度进行逐日观测,分析了灌溉水量对矮化密植大枣田间湿度和土壤温度的影响;收获后测定大枣产量,分析了矮化密植大枣的产量与灌溉定额的关系。结果表明,采用滴灌方式进行灌溉时,灌水量越大田间相对湿度改善越明显,灌水后3 d内基本维持在50%以上;与漫灌相比较,采用滴灌灌水可以使田间湿度相对稳定,其中,滴灌灌水量为900 mm时,相对湿度最大值能达到80%。浅层土壤更容易受大气温度的影响,波动范围大,深层土受大气温度影响小。与漫灌相比,滴灌技术可以使土壤温度相对稳定,有利于作物生长。单果干质量在900 mm和980 mm二种处理条件下差值不大,分别为9.90、9.98 g。哈密地区滴灌矮化密植大枣在灌溉定额为900 mm时,产量达到最大值,为8 608 kg/hm2。研究结论可以为新疆哈密地区滴灌矮化密植大枣种植提供技术支持。     

哈密地区特色林果滴灌毛管优化设计研究

对哈密地区葡萄大枣滴灌工程作一简单介绍,在此条件下分别铺设滴灌毛管:一行一管,一行两管,一行三管,一行四管等4种方案[1,2].通过计算各种方案单位面积的投入费用和对各种处理下葡萄、大枣生长量和产量效益分析,最终得出葡萄园4种毛管铺设方式下滴灌系统管带及水电的单位面积投入分别为:1 245、2 400、3 480、4 545元/hm2,与传统的沟灌4 950元/hm2的投入而产量为32.25 t/hm2相比,其产量分别为27.9、34.95、36.3、37.8 t/hm2,选定一行三管的毛管铺设方式最为经济合理.大枣园4种毛管铺设方式下滴灌系统管带及水电的单位面积投入分别为:1 080、1 860、2 565、3 375元/hm2,与传统的沟灌3 225元/hm2的投入而产量为12 t/hm2相比,其产量分别为10.35、13.95、14.4、20.55 t/hm2,选定一行四管的毛管铺设方式最为经济合理.     

膜下滴灌盐碱地排水工程控盐效果试验研究

针对新疆玛纳斯河流域下野地灌区土壤盐渍化问题,以试验区已有的支排和农沟为基础,增加暗管排水工程,形成暗管和明沟相结合的排水系统,并对试验区膜下滴灌与明沟及暗管排水工程相结合的农田灌排模式控盐效果进行试验研究.设置距明沟(暗管)8,16,24 m处为取样点,于2012—2014年不同季节在试验区对地下水位、土壤剖面(0~200 cm)盐分进行监测,对土壤总盐含量进行分析,结果表明:暗管及明沟均能有效降低地下水位,明沟和暗管可将地下水位分别控制在1.6~2.2,1.5~2.2 m;2014年相比2012年,0~200 cm土层深度,暗管取样点处(8,16,24 m)土壤总盐含量分别下降42.99%,36.84%,24.41%;根系层(0~80 cm)土壤总盐含量分别下降50.34%,40.70%,30.76%;明沟取样点处(8,16,24 m)0~200 cm深度土壤总盐含量分别下降46.85%,38.12%,30.80%;根系层(0~80 cm)土壤总盐含量分别下降54.88%,43.39%,33.21%.研究可为干旱、半干旱灌区有效治理盐碱地提供理论依据和技术参考.     

膜下滴灌技术综合效益评价方法初步研究

为了探明膜下滴灌技术的综合效益,设计了一套膜下滴灌技术的综合效益评价方法,该方法的评价指标体系共三层,分别为目标层、准则层、指标层,其中准则层共三项,分别为经济效益、环境效益、社会效益,指标层共六项,分别为公顷净效益、经济效益费用比、平均含水率、脱盐率、推广示范作用以及农民素质的提升。用层次分析法计算各指标权重,再用比重法对各指标进行标准化处理,最后通过线性数学模型对各效益以及综合效益进行计算。以北疆典型的滴灌方式(一膜二管)为研究对象,以种植的典型作物棉花为例,对其在膜下滴灌条件下两年的综合效益进行了评价及对比,最后结果为2012与2013年的综合效益分别为0.221 5、0.325 3,从而分析得出降水以及棉花价格的波动是影响综合效益变化的主要因素,为膜下滴灌技术未来效益的提升提供了改进的方向。研究结果说明该评价模型可以较全面客观的对膜下滴灌技术的综合效益进行评价,并为膜下滴灌未来更好地发展提供方向。     

干旱绿洲区3种典型农田防护林的水分来源

[目的]研究对农田有重要防护作用的农田防护林在农田节水灌溉模式下的水分利用机制,为本地区农田和农田防护林的优化灌溉提供参考。[方法]利用稳定氧同位素(δ~(18) O)研究干旱绿洲区常见农田防护林胡杨(Populus euphratica)、沙枣(Elaeagnus angustifolia)和榆树(Ulmus pumila)在农田节水灌溉模式下的水分利用机制,根据直接判断法、IsoSource模型和吸水深度模型3种方法对结果进行了对比分析。[结果]不同时间,不同树种防护林水分利用来源不同。其中4月胡杨主要使用10—20cm的浅层土壤水,贡献率为83.3%;沙枣主要使用80—120cm和120—160cm的深层土壤水,其贡献率分别为50.6%和16.9%;榆树主要使用50—300cm的深层土壤水和地下水,累计贡献率为82.5%;5月胡杨主要利用浅层0—30cm的土壤水,贡献率为57.1%;沙枣和榆树转而利用表层0—10cm的土壤水,其贡献率分别为50.8%和52.7%;6月胡杨利用0—20cm浅层土壤水和地下水,贡献率分别为38.7%和10.5%;沙枣有76.9%的水分来源于10—20cm的浅层土壤;榆树主要水分来源中有49.1%来自于0—80cm,另有12.3%来自于地下水。同时研究得出胡杨4—6月的平均吸水深度分别为18,28,25cm,沙枣的平均吸水深度分别为118,37,34cm;榆树的平均吸水深度分别为95,37,29cm。[结论]选择农田防护林树种时,在保证防护林防护效益的同时,应选择搭配以深层土壤水或地下水为主要水分来源的种类,从而更加高效地发挥农田防护林的防护作用。     

玛纳斯河流域污染排放总量控制规划研究

根据满足河流健康相应的水质目标要求,确定设计水文条件,计算出玛纳斯河及蘑菇湖水库相应的水环境容量,在对污染物排放进行预测的基础上,提出流域在2010年、2015年的污染物排放控制方案,为流域的水资源保护与管理提供科学依据.     

玛纳斯河灌区库群系统水资源优化

新疆玛纳斯河灌区是我国第四大灌溉农业区，通过分析灌区水资源供需状况，应用大系统分解协调方法，建立以系统缺水量最小为目标函数的灌区库群系统水资源优化调度模型，并进行了模型的求解。结果表明优化调度后可减小供需差额，基本缓解灌区供需水矛盾，更有效地保证灌区的生产需要，为同类灌区库群调度提供借鉴依据。