容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验

通过人工改变土壤颗粒级配，配制典型砂壤、中壤、黏壤，并设置不同容重水平，用土柱积水入渗模拟了土壤容重对其入渗能力的影响，为土壤改良和促进天然降水转化利用提供理论依据。结果表明，容重对土壤入渗能力有较大影响。试验土壤入渗能力随容重增大递减，3种典型土壤稳定入渗速率与容重均呈对数负相关，砂壤120 min累积入渗量与容重呈幂函数负相关，中壤、黏壤则呈线性负相关。考斯加科夫入渗模型中，表征初始入渗速率的参数随容重增大递减，表征入渗能力衰减速度的参数则随容重增大递增，说明土壤初始入渗能力随容重增大递减，入渗能力衰减速度随容重增大递增。  

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。  

免耕条件下秸秆覆盖保墒灌溉的土壤水、热及作物效应研究

该文从目前中国干旱半干旱地区发展起来的较为成熟的保墒技术得到启迪，提出了“保墒灌溉”这一新理念。重点通过小区试验研究了免耕条件下秸秆覆盖保墒灌溉的农田效应。结果表明，覆盖处理0～50 cm土壤含水率明显高于对照，地表温度日变化趋势缓和，日最高最低温度差为12.43℃，而对照则高达50.03℃。覆盖处理耕层土壤细菌、放线菌、真菌分别是对照的1.63倍、1.68倍和1.07倍，玉米株高、茎粗和叶面积均明显大于对照，相对于覆盖处理和对照本身而言，各指标均有随灌水量的增加呈上升的趋势。覆盖处理后，玉米的光合作用速率、蒸腾速率等均大于对照，但是单叶水分利用效率却相差不大。玉米产量随灌溉水量的增加较对照平均增加22.16%、20.28%和12.75%，且基本随灌溉量的增加呈上升趋势。  

坡面径流调控薄层水流水力学特性试验

为澄清复杂地表的水流运动过程、水流水力学参数受流量及地表状况的影响，该研究采用野外标准径流小区实地放水冲刷试验，研究了鱼鳞坑、苜蓿草地、秸秆覆盖不同径流调控措施的坡面薄层水流水动力学特性的变化规律，包括水流流速、水深、流态、阻力系数。研究结果表明：坡面薄层水流的平均流速与水深主要受流量控制，其二者之间呈现幂函数关系；地表状况与流量大小直接影响着坡面流态，对于裸地与鱼鳞坑坡面，流量较小时属于层流与缓流，在流量达到3.0 m3/h时，属于过渡流、紊流和急流；而苜蓿草地、秸秆覆盖坡面均属于层流和缓流；并提出复杂坡面的阻力系数由颗粒阻力、形态阻力、波阻力叠加而成，其大小主要受地表状况影响；阻力系数与土壤侵蚀率呈现良好对数关系。总之，坡面采取径流调控措施后，其地表抗侵蚀力和泥沙搬运的能力明显强于裸地，径流流速明显降低，水流流态明显平缓，水流受阻力显著增加。研究结果对于揭示不同径流调控措施对坡面拦泥蓄水、减流减沙及侵蚀动力学机制有着重要的理论基础和实践指导意义。  

旱地玉米垄膜沟种微集水种植技术研究

为提高我国北方旱地玉米的水分利用效率和土壤温度,以达到进一步增产的目的,设计出一套旱地玉米的垄膜沟种微集水种植技术。通过对比试验发现:单向丁风垄(D 2)种植沟间的含水量,较对照和平铺膜提高2.87%和1.82%;水分利用效率也最高,达18.05 kg/hm2.mm,较对照和平铺膜提高48.70%和25.54%。整个生育期种植行间各层平均地温,垄膜沟种技术高出对照1.4℃,高出平铺膜0.1℃;总积温在2 901.0~2 984.7℃之间,平铺膜为2 908.7℃,对照仅为2 699.3℃。垄膜沟种平均产量为7 237.26 kg/hm2,其中单向顺风垄(D 1)的产量最高,达7 569.62 kg/hm2,较对照和平铺膜提高47.72%和21.46%。  

气候变化对中国农业用水和粮食生产的影响

全球气候变暖作为一个不争的客观事实，不可避免地会对中国农业用水和粮食生产产生影响。该文分别采用Palmer干旱指数（PDSI）、单位灌溉面积用水量（GIQ）、单位面积粮食产量（PHGO）作为气候变化、农业用水和粮食生产具体度量指标，分析了中国1949－2005年PDSI、GIQ、PHGO年际变化特征及其相关关系，发现在1949－1983年PHGO和1949－1990年GIQ均与PDSI具有较好线性相关关系，表明气候变化在上述时间段对农业用水和粮食生产影响显著，人为因素（技术进步、政策机制、生产投入等）影响相对较小。依据相关关系对1949－2005年GIQ和PHGO进行预测发现，1991－2005年GIQ和1984－2005年PHGO预测值与实际值拟合程度较差，表明人为因素（技术进步、政策机制、生产投入等）在农业用水和粮食生产中已逐渐占据主导地位，对农业节水平均影响率达27%以上，对粮食增产平均影响率达40%以上。通过技术创新、政策机制保障和生产投入增加等人为因素控制，可在一定程度上缓解气候变化对中国农业用水和粮食生产带来的负面影响。  

高分子聚合物对土壤物理及坡面产流产沙特征的影响

 为研究高分子聚合物对土壤改良和防治水土流失的作用,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,通过室内试验和人工模拟降雨试验,以不同浓度施入土壤,观察其对土壤物理及坡面产流产沙特性的影响。结果表明:1)3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,经聚合物处理后的土壤水稳性团粒含量平均增加17.27%,渗透性能提高41.81%,密度减小11.18%,土壤持水能力较对照提高2.8倍。2)坡地喷施上述高分子聚合物能显著推迟产流时间,降低产流速度,与对照相比,施加聚合物的坡地减少径流量42.05%、土壤侵蚀量58%以上。3)根据其对土壤改良、减流减沙、防治土壤侵蚀效果的影响,确定3种高分子聚合物最佳施用浓度范围分别为116～145mL/m2,36～40 g/m2,180.0～240.0mL/m2,其中聚丙烯酸为作用效果最显著的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在改良土壤,防治水土流失方面有广泛的应用前景,今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。  

土壤扩蓄增容肥对春玉米产量及水分利用效率的影响

通过正交试验，研究秸秆配方、绵土配方2种土壤扩蓄增容肥对春玉米的应用效果。结果表明：在春玉米品种、肥料用量及灌水量共同影响下，秸秆配方、绵土配方土壤扩蓄增容肥在减少无机肥料用量28.6%情况下，仍能起到保持产量的作用；同时秸秆配方能有效提高水分利用效率与降水利用效率。与对照相比，秸秆配方在苗期及拔节期能有效减少土壤无效蒸发，提高0～20 cm土壤水分的保蓄能力。该研究为秸秆配方土壤扩蓄增容肥的推广奠定了理论基础。  

内蒙古河套灌区粮食生产灰水足迹评价

随着面源污染和土壤盐渍化成为重要的环境污染源和粮食安全的制约要素，如何评价和量化农业生产的负面效应，成为亟需解决的问题。水足迹理论的出现使该负面效应的量化成为可能，水足迹包括蓝水、绿水和灰水足迹，灰水足迹可以表征不同类型负面效应的大小，粮食生产灰水足迹反映了单位粮食产量的负面效应。该文应用水足迹理论，以内蒙古河套灌区为研究区，给出粮食生产灰水足迹的计算方法，选取环境最大允许浓度Cmax和本底浓度Cnat，逐项计算各项灰水足迹，并根据短板原理得出总灰水足迹，计算分析河套灌区粮食生产灰水足迹。结果表明：2005－2008年面源污染的灰水足迹为0.55～0.58亿m3；积盐的灰水足迹从2005年的4.570亿m3减少到2008年的1.825亿m3。总灰水足迹从2006年的5.872亿m3，减少到2008年的1.825亿m3，总灰水足迹在总水足迹中比例小于10%，有逐年降低的趋势。2005-2008年粮食生产灰水足迹分别为0.129、0.159、0.062和0.043 m3/kg，粮食生产灰水足迹有逐年降低的趋势，2008年的粮食生产灰水足迹仅相当于2006年的27.04%。节水灌溉等新技术的推广是其主要原因，节水灌溉可以减少无效灌溉水量和水分的无效蒸发量，从而减小粮食生产灰水足迹。在此基础上，给出减少粮食生产灰水足迹的措施，即节水灌溉、种植业结构调整、合理确定地下水位和合理使用化肥、农药。研究成果较好地量化了大型灌区粮食生产的负面效应和粮食生产灰水足迹，可为其他粮食主产区农业可持续发展及制定农业产业政策提供参考。  

喷灌水量分布均匀性评价指标比较及研究进展

为提高喷灌水量分布均匀性评价的准确性和可靠性，将喷灌水量分布均匀系数分为基于平均偏差的均匀系数、基于标准偏差的均匀系数、强调部分水量特征的分布均匀系数、基于概率分布函数的均匀系数和基于空间分布函数的均匀系数5大类，并对这些均匀系数的特点及其相互关系进行了分析和推导。结果表明：各均匀系数互有联系，但评价的侧重点各不相同，应根据评价和研究目的的不同选用相应的均匀系数对均匀性进行综合评价。最后指出今后研究重点应对均匀系数计算方法之间的差异和均匀性测试试验中不确定性因素进行定量分析，提高均匀系数计算结果的可靠性和可比性，为今后制订更具体、更准确的喷灌均匀系数测试和评价标准提供参考。