广利灌区总干渠水质及氮磷污染初步评价

【目的】针对灌区绿色发展面临严峻挑战和水环境不断恶化等问题,探究广利灌区总干渠水质及氮磷污染现状及其对灌区水环境的影响,进一步提出灌区水环境问题解决建议。【方法】于2019年6—12月,在灌区内总干渠中选取具有代表性的6个断面,进行了6次水质监测,测定水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、COD_Cr和BOD₅等反映水质和氮磷污染的基本指标。采用适用于我国河流水质综合评价的综合水质标识指数法和富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式对河流水质及富营养化情况进行评价。【结果】①广利灌区86%的水体水质能满足Ⅴ类农业水域功能区的用水要求,且综合水质标识指数随时间和空间变化显著,7月66.7%水体处于劣Ⅴ类水标准,在三号闸和补源进水口取样点出现了黑臭水体。②广利灌区水体富营养化严重,灌区内水体100%处于富营养状态,富营养化评价综合指数(EI)峰值出现在7月补源进水口处(80.5),且41.6%的水体处于重富营养化状态。③TN平均质量浓度为5.30 mg/L,为地表水Ⅴ类水标准的2.65倍,TP平均质量浓度为0.156 mg/L,氮、磷比为33.97∶1,适宜藻类生长。【结论】广利灌区总体水质可满足农业功能区用水要求,但富营养化水平较高,尤其是氮污染严重,灌区内的原生态土渠和水生植物使河流具有良好的自净能力,能发挥其生态功能作用。因此,建议加强灌区内入河水体的污染控制尤其是氮磷污染的监测;同时渠道衬砌要考虑生态环境、配比生态衬砌和原生态土渠、河道搭配水生植物,进而对河水中的氮磷等污染物进行吸附,以改善灌区水环境。     

畦灌与施肥时机对土壤硝态氮分布和冬小麦产量的影响

为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO_3~--N分布规律及对冬小麦产量的影响,优化选择具有较高灌水施肥均匀度和储氮效率及产量的最佳灌溉施肥模式,于2017—2018年在冬小麦季选取畦宽、畦长和施肥时机3个试验因素,传统撒施灌溉作为对照,通过正交试验设计设置12个处理。结果表明:1)与灌水前相比,灌水后各处理土壤不同层次NO_3~--N浓度均增加,且随着土层深度的增加NO_3~--N浓度逐渐降低。在液施处理下NO_3~--N在有效根系层的累积较撒施处理高出0.27%～27.97%。2)畦宽、畦长和施肥时机显著影响NO_3~--N的分布。在返青期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为91.64%;施肥时机对储氮效率的贡献率最高,为44.22%。在扬花期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为92.67%;畦宽对储氮效率的贡献率最高,为53.6%。在60 m畦长条件下可以获得较高的灌水施肥均匀度。3)畦宽、畦长和施肥时机对作物产量的贡献率分别为37.2%、37.3%和23.9%,畦宽3.2 m、畦长60 m和全程液施的处理下达到了最高产量,为7 869.2 kg/hm~2。因此,液施可以提高土壤NO_3~--N分布均匀性,有利于NO_3~--N在小麦根系层的累积,减少氮素的淋溶损失;综合对土壤NO_3~--N分布均匀性、积累及作物产量来看,畦宽3.2m、畦长60m和全程液施的处理为该研究处理下最优模式。     

大型灌区节水水平评价指标体系构建与实证

灌区是中国农业节水的主战场,对灌区节水水平进行评价可为灌区现代化改造提供借鉴与指导,合理适用的评价指标体系是进行灌区节水水平评价的核心内容。针对当前灌区评价指标选取存在的冗余、不完备的问题,为构建满足简洁性与完备性的反映灌区节水水平的评价指标体系,该研究从工程节水、田间节水、用水管理、水资源保护及用水效益5个方面初步建立了大型灌区节水水平评价指标体系,利用筛选模型从70个指标中优选出了23个灌区节水评价指标,表达了86.42%的信息,使最终的指标体系兼具简洁性与完备性,并对河南省沿黄渠村灌区、彭楼灌区、广利灌区、大功灌区4处大型灌区进行了节水水平实证研究。结果表明,4处灌区相应的节水评价指数分别为0.666、0.730、0.657、0.616,其中彭楼灌区由于具有较高的骨干渠系配套程度和明显的工程节水优势使其整体节水水平较高,渠村灌区和广利灌区的节水水平次之,大功灌区的节水水平相对较低;受益于大型灌区续建配套与节水改造项目4处灌区在工程节水方面表现相对较好,评价结果与实际情况相符,表明该研究构建的节水水平评价指标体系科学合理;为进一步提升灌区的节水水平,4处灌区需加强用水管理水平、增加用水效益以及注重水资源保护建设。研究成果为科学评估大型灌区节水建设提供了一种有效的方法,并对推进农业节水化进程具有积极的指导作用。     

西北旱区膜下滴灌条件下种植模式对制种玉米生长影响

为了探究膜下滴灌条件下西北旱区制种玉米高产节水最佳种植模式。通过田间小区试验,设置了9种宽窄行种植模式处理。窄行间距为30 cm(N30)和40 cm(N40),宽行间距分别为60 cm(W60)、70 cm(W70)、80 cm(W80)、90 cm(W90)和100 cm(W100),其中对于N40处理,没有设置宽行间距为100cm的处理,株距统一为15 cm。结果表明,窄行间距相同时,随着宽行间距增大,株高呈减小趋势、茎粗及叶面积指数呈增大趋势;相同种植密度下,窄行行间距为30cm时,其植株茎粗小、株高高;各处理生育期累计耗水量ET范围约为525.10~545.18 mm;从群体总体产量水平来看,在相同种植密度情况下,N30处理的总体产量水平高于N40处理。[结论]从稳定高产角度考虑,推荐当地膜下滴灌制种玉米种植模式为：窄行和宽行种植间距分别为30和70 cm。     

基于天牛须搜索算法的渠系优化配水初步研究

灌区渠系优化配水研究对灌区从用水管理向需水管理转变具有重要意义.目前,天牛须搜索算法已被广泛应用于生产实际,而在渠系优化配水方面的应用较少.为探究天牛须搜索算法在渠系优化配水领域的可行性与合理性,以大功灌区西一干渠干支2级渠系输水过程中渗漏量为优化目标,渠道运行时间及输水流量为决策变量,构建渠系配水模型,并采用天牛须搜索算法进行模型优化求解.结果表明,天牛须搜索算法求解结果中配水时间较传统配水时间缩短7 d,配水效率提高35％.渠系渗漏量为34.99万m3,占总配水量6.69％,干支2级渠系水利用系数提高为0.704.天牛须搜索算法在解决高维渠系优化配水问题上表现良好,能够贴近渠系实际运行情况并合理进行水资源配置.