黄土高原东南部旱作农田一年二熟种植模式水分效应初探——以杨凌为例

为了揭示"一年二熟"种植模式的农田土壤水分动态及耗水规律,试验设置了4个不同的"一年二熟"种植模式,测定分析了不同种植模式的土壤水分动态变化、水分满足率、作物耗水强度及作物产量等指标。结果显示:在黄土高原东南部年降雨量达640 mm左右的旱作农田,发展"一年二熟"种植能较好地利用夏闲期的水热资源,不同程度地提高了全年的生物产量、经济产量、水分利用效率,加强了农田物质循环。"冬小麦—大豆"、"冬小麦—玉米"两个种植模式的平均耗水强度仅比"冬小麦—夏闲"(对照)处理高0.07、0.1 mm/d,而"冬小麦—谷子"的耗水量等同于对照。经济效益以"冬小麦—玉米"为最好,土壤水分资源的持续利用性以"冬小麦—谷子"最好,一年二熟在取得显著经济效益的前提下具有可持续性;综合考虑该区的自然资状况,在旱作农田下最优的"一年两熟"种植模式为"冬小麦—玉米","冬小麦—大豆"。     

太行山前平原不同种植模式水资源利用效率分析

太行山前平原作物种植模式主要为冬小麦—夏玉米,单一的高耗水种植模式在一定程度上造成了该地区的水资源缺乏。以麦—玉模式作为对照,本试验研究比较了太行山山前平原7种作物模式周年耗水量、水分利用效率以及水分经济利用效率,比较得出水资源利用效率较高的作物模式,发展节水农业。试验结果表明:通过比较各模式周年耗水量,其中麦—玉系统耗水量最大为736.1 mm;苜蓿总耗水WUE最大,为23.97 kg/(mm.hm2);春甘薯的总耗水EWUE最大,为38.08元/(mm.hm2),比麦—玉模式高46.9%。试验的几种模式均比麦—玉复种耗水少,具有节水潜力;从水分利用效率的比较结果来看,可以采用适当面积的苜蓿来替代麦—玉模式,替代其生产饲料粮的功能;从水分经济利用效率结果考虑,则应该在满足冬小麦、夏玉米需求的情况下压缩此种种植模式面积,代之以苜蓿、甘薯、花生和青贮玉米等高效益作物。     

海河平原小麦-玉米不同种植制度节水特性分析

试验于2014—2016年在河北省景县进行。试验处理为冬小麦-夏玉米一年两熟（CK）、春玉米→冬小麦-夏玉米两年三熟(A1)、春玉米-夏玉米一年两熟(A2)、春玉米一年一熟(A3)、夏玉米一年一熟(A4) 5种种植制度,系统分析了各处理作物产量、周年土壤水分动态和水分利用效率。结果表明：5种种植制度中,CK产量最高,2个种植周期的总产量为38 574.24 kg·hm^-2,A1、A2、A3、A4总产量分别比CK减少23.7%、23.8%、51.2%和39.6%;CK的总耗水量最高,为1 851.45 mm,A1、A2、A3、A4 相对CK耗水量分别减少了504.3、452.3、753.5 mm和712.8 mm;各处理间水分利用效率没有显著差异,A1较高为21.84 kg·mm^-1·hm^-2。A1和A2相对CK总产量有所降低,但周年总耗水量分别比CK减少504.25 mm和452.30 mm,水分利用效率分别提高了4.8%和0.8%。这2种种植制度可作为当前小麦-玉米两熟的重要补充,加强周年土壤水分管理是本区域粮食生产和水分可持续利用的重要措施。     

不同覆盖条件下春玉米田耗水特征及提高水分利用率研究

以常规小畦平播为对照，探讨了春米玉田在不同覆盖条件下的耗水特征。试验结果表明，无论哪种覆盖种植方式，春玉米在不同生育阶段的耗水规律与不覆盖是一致的，秸秆覆盖和地膜覆盖可减少棵间土壤水分蒸发，总体耗水量有所减少。秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种植春玉米产量大幅度提高，地膜覆盖垄背种植在一定程度上保蓄土壤水分，但由于垄背较镐，土壤水分供应不足，较不覆盖减产显著。因此，秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种 提高作物对降水的利用率及水分利用效率的主要途径之一。     

基于低污染的宁夏引黄灌区13种种植模式氮磷平衡分析

针对宁夏引黄灌区农业生产中大量施用化肥对环境及农业退水污染严重的实际,本试验以宁夏引黄灌区现有小麦/玉米为对照,通过选择冬小麦复种水稻及组配麦后复种(蔬菜、青贮玉米、油葵等)等13种种植模式,研究不同模式在作物不同生长时期内土壤氮磷运移规律以及综合效益,选择利于农业清洁生产的种植模式。结果表明:相对于单作,间套作由于增加了田面作物的覆盖时间,对降低土壤氮磷残留量效果明显;以土壤氮磷为主要衡量指标,结合经济效益,筛选出了适合于该灌区大面积种植,经济效益较高的四种低污染模式为:冬小麦复种水稻、春小麦复种芹菜、冬小麦复种青贮、冬小麦复种油葵,四种模式中尤以冬小麦复种水稻效益最明显,土壤中氮流失总量比对照低56.2%,磷流失总量比对照低28.6%。     

民勤绿洲膜下滴灌洋葱节水高产灌溉制度

通过TDR土壤水分测定仪结合PC-2S土壤墒情监测系统及作物生理生态指标常规测定方法测定了膜下滴灌洋葱不同灌水处理下土壤水热动态、生长动态、产量效应、水分利用效率、耗水规律及经济效益,并结合TRM-ZS3全自动气象站气象数据比较不同滴灌处理的优越性,分析了不同灌水处理对水热变化、产量、灌溉水利用、耗水特性及效益的影响。研究表明,膜下滴灌土壤水热变化均匀、利用率高,有利于洋葱生长;适宜的滴灌定额条件下(T4)洋葱单株重、横茎及纵茎均较大,产量较对照(CK)增加8.65%,节水21.6%,灌溉定额降低120 mm,生育期耗水降低136.9 mm,水分利用效率提高37.31%,水分生产力达27.0元·m~(-3),净收入增加13.8%。与对照覆膜畦灌相比,滴灌处理生育期耗水强度较对照均降低0.8 mm·d~(-1)以上,能有效降低棵间无效蒸发损失,减少生育期耗水,改善土壤水热状况,提高作物产量、水分利用效率和经济效益,是一种经济可行、易于推广的节水方法。     

不同比例有机肥替代化肥对玉米生长及水分利用效率的影响

为了探索黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米适宜的有机氮替代无机氮水平,于2018—2019年通过大田试验研究了单施化肥(F100M0)、有机肥50%替代(F50M50)、有机肥37.5%替代(F62.5M37.5)、有机肥25%替代(F75M25)以及有机肥12.5%替代(F87.5M12.5)化肥和不施肥(CK)对玉米耗水特性、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明：两个丰水年,玉米耗水差异主要表现在播种期50~110 cm土层和成熟期10~30 cm土层;与对照相比,F62.5M37.5和F87.5M12.5处理的籽粒产量和生物产量分别较对照增加100.6%、122.0%和132.7%、156.8%,水分利用效率和降水利用效率分别增加了73.1%、165.1%和93.6%、179.8%,水分利用效率和降水利用效率增加的原因主要是F62.5M37.5和F87.5M12.5处理协调了籽粒产量与耗水量之间的关系,使玉米水分利用效率和降水利用效率较对照分别增加。所有处理中,F87.5M12.5处理表现出与单施化肥相当的经济效益。因此,在200 kg·hm^-2施氮水平下,适度降低有机肥替代比例能提高玉米的水分利用效率和经济效益,本研究推荐有机肥替代化肥的水平为12.5%~37.5%。     

有机无机复混肥对旱地作物水分利用效率的影响

农业废弃物进行无害化处理和肥料化资源利用后,获得有机无机复混肥,为了明确有机无机复混肥在旱地作物上的施用效果,2000～2002年在陕西渭北旱地夏玉米、冬小麦上进行了田间试验。结果表明,有机无机复混肥可以改善夏玉米、冬小麦产量结构,提高夏玉米产量874.5～1144.5kg/hm2,冬小麦产量756.0～901.5kg/hm2,提高夏玉米水分利用效率2.784～3.399kg/(mm·hm2),冬小麦水分利用效率1.311～1.695kg/(mm·hm2)。在旱地可以通过施用有机无机复混肥提高作物产量和水分利用效率。     

小麦间作玉米农田耗水特性及产量变化对根系分隔的响应

通过田间试验,研究了小麦间作玉米塑料薄膜隔根(PW//C)、尼龙网隔根(NW//C)、不隔根(W//C)及单作玉米(C)和单作小麦(W)对土壤水分、棵间蒸发和水分利用效率的影响。结果表明,根系分隔显著影响作物的耗水特性,从而显著影响作物产量及水分利用效率的提高。小麦收获前,W//C、NW//C和PW//C处理玉米带土壤水分含量均高于小麦带,分别提高2.38%、3.82%和6.13%;小麦收获后,NW//C和PW//C处理玉米带土壤水分含量却均低于小麦带,分别降低5.41%和16.07%,而W//C处理玉米带和小麦带间水分差异不显著。根系分隔显著增大了间作模式的作物棵间蒸发量,NW//C和PW//C较W//C处理分别显著提高6.71%和20.13%。以单作小麦、单作玉米加权平均为对照,W//C、NW//C和PW//C处理分别显著提高经济产量33.60%、26.93%和24.69%,增大耗水量-0.2%、1.02%和6.69%,显著提高水分利用效率34.93%、26.67%和17.80%。W//C处理较NW//C和PW//C处理分别提高经济产量5.25%和7.14%,降低耗水量1.21%和6.64%,提高水分利用效率6.52%和14.54%。     

垄沟种植模式对玉米生长及产量的影响

通过田间试验,设60、90 cm两种垄宽的垄沟种植模式,以传统种植模式为对照,研究了垄沟种植模式对玉米生长和产量的影响.结果表明:60 cm垄宽的种植模式增产效果最为显著,与90 cm垄沟种植模式和传统种植模式相比,60 cm垄沟种植模式玉米株高分别提高11.1％和19.6％;功能叶叶面积分别提高6.46％和10.78％;相对叶绿素含量分别增加6.7％和12.9％;干物质积累分别增加6.9％和10.7％;玉米产量分别提高8.1％和10.7％;土壤水分利用效率分别提高11.7％和5.8％,差异显著.与传统平作种植模式相比,垄沟种植模式能够促进玉米生长发育,提高产量和水分利用效率.在所有处理中,60 cm垄宽的垄沟种植模式的玉米产量和水分利用效率最高.     

河西走廊干旱区的水资源分布及循环过程

运用河西走廊3大内陆河流(疏勒河、黑河和石羊河)1955～2006年河流流量、冰川、地质水文和气象实测资料,系统分析了区域内水资源的分布规律及其循环转化关系等.结果表明,河西走廊水资源主要以冰雪水资源、地表水资源与地下水资源的形式存在,分布于3大相对独立的流域水系中；南部祁连山区发育大小河流共计57条,多年平均出山径流...     

塔里木河干流上中游丰枯情景下生态水调控研究

为保护及恢复塔里木河干流受损的天然植被生态系统,利用遥感影像、水文、植被等数据,借助野外监测、地理信息技术与模型模拟相结合的手段,厘定了不同来水频率下河水的损耗量、可调生态水量及生态供水量;结合天然植被的分布特点及需水规律,制定了不同水情条件下的生态水调控方案。结果表明:(1)在10%、25%、50%、75%、90%的来水频率下,生态供水量分别为48.39×10~8m~3、38.05×10~8m~3、27.20×10~8m~3、17.41×10~8m~3和11.93×10~8m~3,对天然植被生态需水量的保障度分别达到217%、171%、122%、78%和53%。(2)在丰水年、平水年、枯水年,设定促进天然植被"恢复"及实现"基本保护"和"重点保护"3个生态目标,以3~5 a为周期、轮灌时段7—9月、持续时间15~20 d的生态水调控方案。具体而言,丰水年在重点保护区、生态敏感区和生态脆弱区实现2~3次的漫溢,平水年在重点保护区(适当情景下涵盖生态敏感区和生态脆弱区)实现1~2次漫溢,枯水年仅通过河损补给重点保护区的生态用水。以上研究可为塔里木河干流水资源的优化配置与天然植被的生态保护及恢复提供重要的科学依据和技术参考。     

石羊河流域武威市水资源社会化循环评估

当前对水资源的合理开发利用和科学配置、建设节水型社会的对策,已从传统的水资源供给管理、技术性节水的阶段,发展到关注结构性节水和社会化管理的水需求管理阶段。虚拟水管理就是水资源社会化管理的一个典型例子。文中从社会经济系统对水资源的需求角度出发,应用水资源投入产出模型,通过量化经济部门对水资源需求的数量关联效应,对河西内陆...     

生态环境用水研究的某些进展

随着当今科学技术日新月异的发展 ,不同学科的界限逐渐模糊 ,重叠交叉越来越明显 ,精确化与数量化方法与手段逐步完善 ,新的学科生长点不断出现。生态环境用水研究是当前生态学、水文学、土壤学、环境科学等的前沿领域与热点之一 ,尤其是联系生态过程与水文过程 ,描述生态演化与水资源相互关系的关键指标与中心问题。 2 1世纪全球问题 (人口 -资源 -环境-发展 )变得更加严峻 ,生态环境用水研究面临着如何满足社会的经济可持续发展对水资源日益增长需要的挑战。近 6年来有关生态用水研究在概念、重要性、理论计算方法、不同生态系统背景下水资源承载力等方面都有了共识并取得了有意义的发展 ,本文旨在有关工作基础上 ,对上述相关方面及存在的问题进行论述 ,为推动国家进行大规模的生态环境建设在理论和实践方面提供参考。     

“南水北调”西线工程与中国西北开发和生态环境的改善

我国是个水资源既丰富又贫乏的国家 ,总量有 2 .8万亿 m3,但人均仅 2 2 60 m3,处于缺水的上、下限之间。北中国人均只有 1 1 2 7m3,接近缺水的下限 ,华北地区更少 ,仅 556m3。随着北中国社会经济的发展 ,缺水问题日益严重 ,不仅制约了社会经济的进一步发展 ,更造成了地下水资源破坏、黄河断流、土地荒漠化等一系列生态环境恶化问题。据估算 ,2 1世纪 50年代 ,北中国将缺水 2 0 0 0亿 m3,解决的根本途径是“南水北调”。今天考虑的“南水北调”,进到北方的水量仅 60 0亿 m3左右 ,只能是“解渴”工程 ,如要“重整河山 ,再造中国”,彻底解决北中国缺水和土地荒漠化问题 ,必须考虑和启动“大时空南水北调”,调除长江水外的西南诸水。这是一项“利在当代 ,功在千秋”的大业 ,更需要全民族不懈地努力和奋斗     

近百年来人类活动对黑河流域水环境的影响

在总结前人研究成果的基础上 ,系统论述了黑河流域近百年来的水环境变化。流域水环境包括流域水系、水资源时空分布以及水资源质量等方面。近百年来 ,由于人类活动强度的增加 ,河流湖泊水系逐渐从自然水系、半自然水系演化为人工水系 ,地表径流基本上为人类所控制 ,使水资源利用主要集中在中游和下游上段地区 ,下游河道年平均断流天数从 5 0年代的 37.6d上升至 90年代的 89.9d,尾闾湖西居延海于 1 960年干涸 ,东居延海处于干涸和充水交替状态。水资源在年际和年内的分配都发生了极大变化。由于工农业发展、水资源利用方式、重复利用率提高以及人工合成物质的使用和排放等多种因素 ,流域水质持续恶化。由于人类活动的特点 ,在整个环境演变过程中定量分析人类活动的影响还没有适宜的理论和方法。     

Stable isotope analysis of water sources for Tamarix laxa in the mega-dunes of the Badain Jaran Desert,China

The complex interactions in desert ecosystems between functional types and environmental conditions could be reflected by plant water use patterns. However, the mechanisms underlying the water use patterns as well as the water sources of Tamarix laxa in the mega-dunes of the Badain Jaran Desert, China, remain unclear. This study investigated the water sources and water use patterns of T. laxa using the stable oxygen isotope method. The δ¹⁸O values of xylem water, soil water in different layers (0-200 cm), rainwater, snow water, lake water, atmospheric water vapor, condensate water, and groundwater were measured. The sources of water used by T. laxa were determined using the IsoSource model. The results indicate that T. laxa mainly relies on soil water. At the beginning of the growing season (in May), the species is primarily dependent on water from the middle soil layer (60-120 cm) and deep soil layer (120-200 cm). However, it mainly absorbs water from the shallow soil layer (0-60 cm) as the rainy season commences. In September, water use of T. laxa reverts to the deep soil layer (120-200 cm). The water use patterns of T. laxa are closely linked with heavy precipitation events and soil water content. These findings reveal the drought resistance mechanisms of T. laxa and are of significance for screening species for ecological restoration.     

鄂尔多斯市工业用水变化趋势和需水量预测研究

随着工业的快速发展,工业需水量与日俱增,工业需水量的预测已成为城市供水和水资源规划极其重要的部分.以鄂尔多斯市为研究对象,对工业用水变化规律和影响因素进行了分析,确定其未来的需水定额.采用定额法和增长比率法对鄂尔多斯市2010、2015和2020年工业需水量进行了预测研究,结果比较符合鄂尔多斯市的发展实际,对水资源决策...     

地下水生态需水量的估算方法及其恢复问题的研究

本文以石家庄市为背景,对地下水生态环境需水量和补给来源等一系列问题进行了研究探讨,提出了生态环境需水量的计算方法,给出了降雨入渗、河道与湖泊等地表水体入渗补给量的估算方法。并在采补平衡的原则上,对石家庄地下水生态环境恢复问题进行了研究。结果表明:石家庄地下水生态环境问题十分严重。既使恢复期是30年时间,该地区允许开采量也只能在4.20~7.76亿m3/a左右,它比石家庄市目前平均的开采量9.51亿m3/a还小。这样,在目前的开采程度下,如果没有外来水的补充,恢复石家庄的地下水生态环境问题是相当困难的。     

煤电基地建设对内蒙古锡林郭勒盟乌拉盖水库周边水环境的影响

煤炭资源丰富的内蒙古锡林郭勒盟是我国重要的能源产业基地之一,在国家"十二五"规划中将建设为国家重点大型煤电基地。乌拉盖水库是锡林郭勒盟唯一的一座大(Ⅱ)型水库,每年可为煤电基地的建设和开发提供4760万m3的水。为保证工业用水,水库从2004年后从未向下流放水,造成了下游河道干涸、湖泊退化、湿地消亡、草原荒漠化等生态环境恶化现象。通过煤电工业需水分析,水库每年提供的工业用水量无法完全满足规划的生产需要。脆弱的生态环境,短缺的水资源无法保障煤电基地的发展和经济的可持续增长。为协调经济发展和生态环境保护,需对流域进行综合规划,在满足生态用水的情况下合理建设煤电基地。同时,实施科技创新,坚持发展以洁净煤为基础的电力工业,实现能源建设与生态环境保护的健康、持续发展。