现代节水农业理念与技术探索

从人类农业生产方式发展历程出发,在分析论证灌溉农业与节水灌溉技术、旱作农业与旱作高效用水技术、节水农业与节水农业技术的基础上,提出了现代节水农业的理念,并对现代节水农业及技术进行了有益探索,初步提出了现代节水农业技术体系框架。提出所谓现代节水农业就是指在确保区域生态健康与环境安全的前提下,以维持植物生命健康实施精量给水与智能化配水,尽量减少植物生命过程和给水过程中的无效水量,提高农业综合用水效益的一种农业生产方式。支撑现代节水农业发展的技术称其为现代节水农业技术,现代节水农业技术体系应包括节水植物品种鉴选、植物生命健康需水过程调控、植物精量给水、土气界面聚墒抑蒸、气植界面水循环、异源水植物利用、区域智能化配水等7大技术,这7项技术基本上构成了现代节水农业技术体系框架。     

作物需水量计算模型组件研究与应用

作物需水量的计算在农业用水、水资源与环境评价、作物生长模拟等方面的研究应用有着重要作用,国内外已形成了众多的研究成果与计算方法。通过对目前比较成熟的作物需量计算方法进行收集和筛选,在不同计算模型的特点和适应性分析基础上,对模型进行分类和归集,采用COM技术研究建立了通用性强、应用面广、内容齐全的计算模型组件。模型组件包...     

模拟垄沟灌溉土壤水分入渗特性试验研究

采用土箱进行模拟垄沟灌溉入渗试验,探索垄沟灌溉条件下土壤水分的入渗特性.研究结果表明:垄沟灌溉入渗时,湿润锋水平方向与垂直方向的运移距离与入渗时间呈幂函数正相关,其垂向运移距离明显大干一般沟灌;灌水时沟中与垄坡剖面的含水率迅速增加,再分布过程中在水平向水势梯度的作用下垄上剖面的含水率也不断增加,适当减小垄宽可以减少灌溉...     

实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动理论基本框架

在变化环境下,区域水资源系统演变规律正在发生深刻变化。解决新形势下出现的水问题单单依靠传统的实体水资源规划、调度和调控手段还不够。虚拟水概念和理论的提出拓展了水文水资源的认知范畴,丰富了水问题的解决手段。然而,如何搭建虚拟水理论与传统水文水资源认知体系的统一框架,认识自然-经济-社会连续系统中水资源演化的新规律,目前学界还没有成熟统一的看法。该文首先提出了实体水-虚拟水耦合流动效应的基本理论框架,指出实体水-虚拟水耦合流动是现代环境下自然-经济-社会水资源系统呈现的新特征。其次,从文明进步和生产力发展角度,论述了人类社会水文水资源系统的演化历史,将水文水资源系统演进大体分为三个阶段:早期的实体水"一维一元"自然循环阶段,近现代的实体水"二元"水循环阶段和当前的实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动阶段。最后,该文详细论述了实体水-虚拟水耦合流动过程的路径结构,并针对其流动过程和状态表征提出了定量表达方程,初步构建了实体水-虚拟水耦合流动基本理论框架。     

河套灌区农业水土资源时空匹配格局研究

为了客观地评价内蒙古河套灌区农业水土资源时空匹配情况,在分析灌区水土资源利用现状和空间分布格局的基础上,以灌溉用水量作为水资源量的表征参数,构建了农业水土资源匹配测算模型,评价了河套灌区及5个县域的农业水土资源匹配程度,并对其匹配程度进行了划分。结果表明:河套灌区农业水土资源匹配一般,耕地资源优势明显,水资源问题突出;10a来农业水土资源匹配程度逐渐降低,匹配程度空间差异性较为显著,总体呈现出"自西向东依次变差"的特点。针对河套灌区农业水土资源匹配程度差、区域差异明显的情况,应加强该区水利工程建设和加快水务管理体制改革,同时兼顾农业水土资源优化配置,提高河套灌区农业水土资源匹配程度。     

黄土丘陵区盛果期苹果树土壤水分利用策略

【目的】探讨黄土丘陵区不同栽植年限苹果树水分利用策略,为果园水分管理与可持续发展提供参考。【方法】以10龄、15龄、22龄苹果树为研究对象,利用天然氘同位素与人工氘同位素示踪技术以及MixSIR模型分析不同水分来源对果树生长的贡献比例,探明其水分来源的季节变化规律。【结果】3个树龄苹果树水分利用来源差异较大,10龄苹果树主要水分来源从开花坐果期的中、深层(88.9%)转变为着色成熟期的浅层(57.9%)。15龄苹果树在开花坐果期和果实膨大期水分来源均以中层土壤水为主(74.2%、70.2%);而在着色成熟期则主要吸收利用浅层土壤水(59.3%)。整个生育期22龄苹果树均主要吸收利用浅、中层土壤水(利用比例分别为74.34%、86.07%、87.77%),深层土壤水利用比例逐渐降低。苹果树木质部样品中氘同位素的显著增加,表明果树可以通过吸收利用更深层土壤水分以缓解水分胁迫。【结论】3个树龄苹果树生育期内水分利用来源差异明显,随着树龄增加,水分来源逐渐变浅,用水策略趋于保守。根据不同树龄苹果树水分来源的季节变化对其进行合理的水分管理,有效降低果树非生产性耗水及自身奢侈性耗水,实现苹果园的持续健康发展。     

黄土高原人工林深层土壤水分利用研究

探讨黄土高原人工林的深层土壤水分利用状况,对该区植被恢复的可持续发展具有重要意义。以黄土高原半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的刺槐林和柠条林为研究对象,通过野外实地调查,分析了不同气候区人工林0—800 cm土层土壤水分含量、深层(200—800 cm)土壤水分消耗量及土壤耗水速率,探究了不同气候区人工林对深层土壤水分的影响。结果表明:(1) 3个气候区农地土壤含水量显著高于刺槐林和柠条林。刺槐林、柠条林在2个气候区0—800 cm土层的土壤水分含量变化范围分别为6.64%～11.01%,6.38%～11.41%,均在半干旱偏旱区平均土壤含水量最低。(2)刺槐林和柠条林的深层土壤耗水量、深层土壤耗水速率均以半干旱偏旱区最高,分别为:808 mm,698 mm,32.33 mm/a,31.76 mm/a。(3)人工林在半干旱偏旱区和半干旱区的植物根系较半湿润区活跃,特别是在0—300 cm土层,对土壤水分影响较大。(4)土壤质地是人工林深层土壤水分变化的重要因素之一。黏粒含量与土壤水分呈正相关,砂粒含量与土壤水分呈负相关。半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的黏粒含量依次增加,砂粒含量则相反。不同气候区人工林对深层土壤水分影响不同,同时受根系和土壤质地影响较大,因此选择合理的人工植被配置模式对深层土壤水的保护和持续利用非常重要。     

小麦/玉米垄沟套作条件下施肥部位对土壤水氮分布的影响

通过旱棚小车模拟小麦/玉米垄沟套作种植试验,研究了3种不同垄沟部位(垄顶、垄底和沟中)施肥对小麦/玉米生长和产量及土壤水氮分布的影响。结果表明:相同灌水条件下,施肥部位对垄沟套作水分分布影响不显著,但土壤硝态氮的分布差异较大;垄顶施肥和垄底施肥处理下,由于水肥异区,其垄上小麦生长带的硝态氮主要分布在0~30 cm土层,有效地减少了硝态氮向土壤深层淋溶,而后期沟内玉米生长带的水氮处理相同,因此其硝态氮分布差异较小;在相同灌水条件下,垄沟套作可以有效降低水分流失,减少氮肥损失,因此较传统平作更有利于作物生长,提高小麦、玉米的产量,且以垄顶施肥和垄底施肥效果最显著,小麦产量较平作分别增加11.47%、10.81%,玉米产量较平作分别增加18.87%、22.70%。     

生草和树枝覆盖对果园土壤持水性能的影响

针对黄土高原枣园普遍盛行传统清耕制,将生草及覆盖技术引入枣园生产中,于2011—2013年采用人工土槽模拟研究方法,探讨不同生草和覆盖措施对枣树地土壤持水性能的影响。结果表明:生草与枣树枝覆盖能有效改善土壤物理结构、提高土壤孔隙度、降低土壤容重;各处理土壤水分蓄持能力及比水容量均按枣树枝半覆盖+白三叶生草、枣树枝全覆盖、白三叶生草覆盖和清耕处理依次递减,处理间的差异在高吸力阶段更为明显;与清耕处理相比,生草与覆盖处理土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数均有提高,枣树枝半覆盖+白三叶生草处理增加最为明显,分别增加9%、20%、33%。     

不同授粉方法对百合不同杂交组合结实的影响

采用常规柱头授粉、切割花柱授粉和柱头涂抹0.1%NAA 3种授粉方法,以4个杂种系的品种和3个野生种为材料,分别进行系内、系间杂交试验,旨在研究不同授粉方法对百合不同杂交组合结实情况的影响。试验结果表明：在系内杂交试验中,采用常规柱头授粉方法对东方百合系内不同杂交组合的效果最好,14个杂交组合中,尤其以杂交组合Pink Expression（O1）×Rain Dance（O8）的结实率最高,其子房膨大率、蒴果结实率和种子有胚率分别为86.36%,72.73%和32.08%。在系间杂交试验中,切割花柱授粉并非都能提高结实率,在有些组合中,切割花柱授粉方法不仅不能克服其杂交障碍,反而降低其结实率,如对于组合Shocking（OT3）×Cocar D’Or（O4）,采用切割花柱授粉方法使蒴果结实率从66.67%降低到50%,降低了16.67%。在以野生百合为父本的远缘杂交试验中,组合Bonsoir（LA5）×L.pumilum（W2）采用柱头涂抹0.1%NAA授粉方法结实率最高,其蒴果结实率和种子有胚率分别为77.78%和10.85%。