灌区水资源高效利用调控理论与技术研究进展

灌区水资源高效利用调控理论与技术研究，对提高灌区水、肥资源利用率，防止涝渍、盐渍灾害，控制农田面源污染，修复生态环境，促进农业节水与水资源可持续利用具有重大意义。该文在总结国内外研究成果的基础上，系统分析了灌区水资源高效利用调控理论和技术两方面的研究现状，并指出了该项研究需进一步探讨和解决的问题。     

咸水安全利用农田调控技术措施研究进展

淡水资源短缺已经成为全球性的问题,开发利用地下咸水资源,发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。微咸水或咸水代替部分淡水进行农业灌溉,在一定程度上可缓解淡水资源的不足,但咸水和微咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是研究的重点和难点。本文从咸水或微咸水灌溉带来的潜在土壤盐渍化危害入手,就如何应对咸水和微咸水灌溉带来的次生盐渍化问题,通过总结前人大量的研究成果,分析了减轻土壤盐渍化对作物危害的各种途径,从微咸水灌溉和咸水灌溉两个层面就优化农田管理农艺措施、生物措施、水利工程措施等方面进行概述。重点介绍了咸水或微咸水灌溉对土壤微环境的影响,优化田间管理农业措施(如合理的灌溉制度和灌溉方式、覆盖、深耕等),土壤中施入有机物质(如植物秸秆、有机肥、绿肥、生物质炭等)和无机土壤改良剂(如石膏、沸石等)、施用根际促生菌肥、种植盐土植物和耐盐作物品种等,以及咸水结冰灌溉、暗管排盐等水利工程措施,这些都是降低咸水灌溉带来的土壤盐害行之有效的方法。以微咸水或咸水补灌为核心,结合雨水资源利用,通过种植耐盐植物品种、增施土壤微生物肥、土壤调理剂等措施提高土壤缓冲能力,配套垄作和地膜覆盖等降低土壤蒸发措施,抑制土壤盐分表层积聚,配套秸秆还田和土壤耕作技术,提高土壤蓄雨淋盐和养分快速提升,集成微咸水安全高效灌溉技术模式,制定规范化的技术应用规程,有机地结合各种改良措施,可有效控制咸水和微咸水灌区土壤次生盐渍化,达到咸水资源的高效安全可持续利用,提升水资源保障能力。     

暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展

暗管排水排盐技术是通过控制地下水位与高效利用降水或灌溉水资源改变土壤水盐运移规律,从而影响土壤盐分分布规律和土壤特性,达到改良盐碱地的效果。本文在对暗管排水排盐技术自身发展及其应用的关键条件总结概述的基础上,对其改良盐碱地机理与农田生态系统响应两方面的科学研究进展进行了综述。暗管排水排盐技术改良盐碱地机理方面的研究主要集中在暗管埋设对"四水"转化规律的改变以及由此带来的地下水埋深控制或灌溉制度变化、控制性排水和定水位排水条件下的土壤水盐运移规律、暗管埋设条件下土壤水盐运移模型模拟等方面。农田生态系统对暗管埋设排水的响应方面的研究主要集中在以土壤理化性状和土壤养分为主的土壤特性响应、作物生长发育和产量品质的生理生态适应性、农田生态系统土地与种植结构和服务功能的改变等方面。本文最后展望了未来研究的关注点。     

主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究

氮肥在我国农业生产中发挥了重要作用 ,但氮肥的不合理施用也带来了一些负面影响 ,氮肥施用不合理、利用率低 ,不仅导致氮素的大量损失、造成了浪费 ,而且还对生态环境产生不良影响 ,使农田氮素成为重要的污染源之一 ,同时过量施用氮肥还严重影响了农产品品质。针对氮肥施用存在的问题 ,国内外已经开展了大量的基础研究。国家自然科学基金委员会多年来也资助了与农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究相关的一些课题 ,为进一步系统开展本领域的综合研究奠定了基础。 2 0 0 2年 ,国家基金委针对氮肥施用中存在的科学问题设立了题为主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用的重大项目 ,以期在国内外研究基础上 ,围绕农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用 ,对我国主要农田生态系统中氮素的行为、作物高效利用氮肥的生理和遗传机制及调控作物高效利用氮肥的理论与方法等前沿科学问题开展跨学科的系统研究 ,为改变我国氮肥利用率低的局面提供理论依据。     

兼顾农业生产与环境保护的农田控制排水研究进展

农田控制排水(又称地下水位管理)是一种通过调控农田排水量以达到减少污染物输出并保证农业生产的环境友好型水管理措施。该措施的发展经历了不同的阶段,从最早的保墒增产到后来的污染物削减以及节约灌溉用水等功能,对其研究和应用的不断深入,对于变化环境下农田排水的设计和管理都具有重要意义。该文回顾了农田控制排水发展的历史,阐述了该措施的各项功能及其研究方法和应用特点。结果认为,农田控制排水是新形势下农田排水的必要手段,通过对排水出口水位的调控可以达到调节农田水分,减少营养物流失,节约灌溉用水,增加雨水资源利用等多重目的,是存在排水问题地区农业生产可持续发展的最佳水管理措施。目前各地对于控制排水研究的热点问题是寻求一种适合当地农业生产形式的排水水位调控方案,使其具有可操作性、易于推广。     

农田明渠排水条件下土壤水盐运移规律研究

土壤水分、盐分、地下水埋深是表征当地土壤质量的重要状态变量,研究其动态变化过程是研究土壤质量演变规律和赖以防治土壤盐渍化的重要方面.在农田明渠排水条件下,土壤中发生的各种物理、化学和生物过程尤为复杂.因此通过对农田土壤盐分的定点实时监测,能够定量表征农田生态环境状况优劣;地下水位埋深变化,可警示农田盐渍化的演变,对调整灌溉定额采取预防措施有指导意义.同时通过实验计算确定了农田斗排的合理间距.     

农田氮素淋失研究进展

本文概述了农田氮素淋失的研究进展。指出了氮素淋失的农学和环境学意义，描述了氮素迁移过程和机理，介绍了主要的模拟模型。对气候，土壤，作物和肥料等影响氮素淋失的主要因素进行了详细的分析和比较。介绍了氮素淋失的研究方法和技术及其工作难点，最后“从农业最佳管理措施”的高度提出了防止氮素淋失的对策，并提出了氮素淋失研究未来的工作重点。     

生态沟渠对小流域农田排水中氮磷的拦截效果研究

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究自然降雨排水条件下生态沟渠对稻作区小流域农田排水中氮(N)、磷(P)的拦截效应具有重要意义。以流入湘北津市市毛里湖区的生态沟渠为研究对象,连续2年系统研究多级植物组合截留后N、P的沿程变化规律及拦截效率。结果表明:生态沟渠对稻作区小流域农田排水中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP均有一定的拦截净化作用。2016年和2017年生态沟渠对农田排水中TN平均拦截率分别为58.49%、47.61%,对NH_4~+-N平均拦截率分别为77.29%、69.72%,对NO_3~--N平均拦截率分别为58.77%、47.79%,对TP平均拦截率分别为67.07%、54.47%。总体认为,生态沟渠能有效拦截农田排水中N、P,减轻周围环境受纳水体的污染负荷。     

黄土高原区农田覆盖效应与前景分析

依据黄土高原区的水热条件,结合已有研究结果,简述了黄土高原地区农田不同覆盖类型,诸如秸秆覆盖、聚氯乙烯薄膜覆盖、生物覆盖等,分析了农田覆盖技术的生态环境效应和经济效应,农田覆盖可提高土壤含水率,增加土壤耕层温度改善土壤肥力状况,减少水土流失,促进作物生长,并指出生物覆盖、秸秆还田和聚氯乙烯薄膜覆盖技术在该区的应用前景。     

农田长期生态过程的长期试验研究进展与展望

长期试验是研究农田长期生态过程及其环境效应和调控措施的重要手段.本文综述了国际上重要农业长期试验的研究发展趋势,分析了农业长期试验的重要作用,然后分析了国内农业长期试验网的发展现状,提出了未来发展的建议.农业长期试验的发展主要表现在长期农业生态和环境过程的研究领域不断扩展、长期试验成为多学科交叉研究平台和应用研究平台.国内建立了两个主要的农业长期试验网络,重点开展了水分和养分的长期试验.目前农业长期试验网络需要在区域尺度上加强农业、环境和生物科学的交叉研究;扩展试验地面积,完善试验设计;完善分析测试方法和样品、数据的保存系统.国家需要制定和实施稳定农业长期试验研究的管理和经费支持政策.     

渠灌类型区农业高效用水模式与工程示范

该文系在完成“九五”国家农业高效用水科技产业示范工程项目“渠灌类型区农业高效用水模式与产业化示范”专题研究的基础之上,结合示范区建设及运行管理等情况总结而成。在分析研究渠灌类型区农业用水存在问题的基础上,首先提出了渠灌类型区实现农业高效用水的基本思路,依据上述思路确立了提高渠灌区输水过程用水效率、田间灌溉过程用水效率与生产效率,以及提高灌区工程运行管理水平的技术与措施;其次,根据以上研究结果进一步确立了渠灌类型区农业高效用水的模式,并建立了相应的实体模型进行工程示范,初步验证和确立了这种高效用水模式。     

基于农用地利用等别的基本农田保护区划定

基本农田划定应以科学的土地质量分级为基础,而农用地分等工作是从耕地生产能力出发划定出区域的耕地质量的差异。所以,该文以北京市房山区为研究对象,依据农用地利用等别成果,借助聚类分析和地理信息系统手段,提出了基于农用地利用等别划定基本农田保护区的方法和手段。研究结果表明:房山区现有的基本农田布局中的耕地质量差异大,涵盖了从7等到21等的各等别的耕地,部分等别高的耕地划到一般农田;依据农用地利用等别划定的基本农田保护区中,平原区耕地利用等别集中在18到21等,山区集中在10到18等,基本农田总面积数增加3520.52hm2,按照各等别对应的标准粮计算基本农田的生产能力提高44749t,而且平原区和山区的耕地生产能力差异很大。可见,利用农用地利用等别的成果进行基本农田划定,以优先划定高等别的耕地资源为基础将基本农田划定与耕地生产能力保护紧密结合,为区县尺度的基本农田划定提供了科学依据。     

农田排涝模数计算方法的比较

正确计算排涝模数,对于确定排涝工程的适宜规模具有重要现实意义。该文以湖北省四湖流域螺山排区为例,根据排区下垫面条件进行产流计算,分别采用经验公式法和平均排除法计算不同排涝标准下的排涝模数,分析2种计算方法中排涝天数、排涝模数及排涝重现期之间的关系。结果表明:经验公式法对应于平均排除法的排涝天数为3.5d。当经验公式法求得的排涝模数小于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数小于3.5d),选用平均排除法计算排涝模数偏于安全;而当经验公式法求得的排涝模数大于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数大于3.5d),则选用经验公式法计算排涝模数偏于安全。此外,在排涝模数确定的条件下(即工程的排水能力一定),采用不同的排水公式校核排水标准时存在差异。一日暴雨时,采用平均排除法(采用三日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准分别相当于经验公式法15年一遇和33年一遇的设计标准;而在三日暴雨下,平均排除法(采用五日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准则分别相当于经验公式法4年一遇和7年一遇的设计标准。研究成果对合理选择排涝模数计算方法具有一定参考价值。     

宁夏半湿润偏旱区农田水分运动及利用研究

通过长期定位试验,研究了宁夏半湿润偏旱区农田水分运动规律、主要作物对农田水分的利用、水分对作物生长的影响以及降水资源的利用。结果表明,春小麦水分入不敷出,干旱缺水及降水的季节变化是该区农业生产的主要限制因子,作物水分利用效率低影响了降水生产潜力的发挥,因而开发降水生产潜力是提高该区农业生产力的关键。     

盐碱地排水沟蓄水后底泥与水体盐分交换试验

因长期累积效果,盐碱地排水沟内盐分含量不断升高,危及排水沟系统的生态功能,利用淡水定期进行稀释可延缓盐分累积过程。该文以陕西富平县卤泊滩盐碱地改良区为例,通过实验室土柱试验,研究了排水沟蓄集淡水、水体保持静态条件下,底泥与上覆水体的盐分交换规律,揭示了底泥盐分释放的内在机理。研究结果表明,在分子扩散作用下底泥-上覆水界面之上10cm的范围内存在一个高盐分渐变区(即扩散边界层),10cm以上的水体盐分基本一致;分子扩散是边界层内盐分运移的主要机制;扩散边界层对底泥盐分释放具有一定的阻滞作用,并且随着边界层厚度的增加,阻滞效应也显著增强;底泥盐分释放通量符合负的幂指数形式。     

基于多属性分析的农田排水标准

农田排水标准是确定农田排水工程规模、布局的重要依据之一。近年来,农田排水的环境、生态、社会效应日益凸显,由此带来的诸多问题逐渐受到重视。在制定农田排水标准时,如何充分考虑农田排水的多种效应,进而客观评价排水工程效益,合理确定排水工程规模和布局,是新时期农田排水标准研究中急需解决的问题。从经济、环境、生态及社会等方面总结了农田排水标准的研究现状,对农田排水标准的经济、环境、生态及社会属性进行分析,指出单纯依靠经济评价确定排水标准的不足,提出研究、建立农田排水综合控制标准的必要性和发展方向以及对此需要进一步研究的问题。     

农业资源可持续利用与综合管理基础研究刍论

阐述了资源、农业资源的概念与价值及其对社会经济发展的重要意义。依据人与自然协调发展原理,探讨了农业资源可持续利用与管理的基础理论及其实现途径。     

区域水资源可持续利用评价的人工神经网络模型

根据给定的水资源可持续利用评价等级标准，采用随机技术模拟生成足够数量的评价指标序列，应用BP网络模型，以评价指标生成序列和其所属的评价等级值来建立评价模型，并进行了实例研究。结果表明，建立的模型实用、可操作性强，可以用于区域水资源可持续利用评价。     

Impacts of farmland size and benefit expectations on the utilization of straw resources: Evidence from crop straw incorporation in China

Promoting the technique of crop straw incorporation holds great significance for soil fertility and the green development of agriculture, and the participation of farmers is crucial for the adoption of this technique. Crop straw incorporation has been carried out and promoted in China for more than 30 years, but the adoption rate among farmers remains relatively low. Based on micro survey data on farmers in Jiangsu Province, China, this study quantitatively examines the effects of farmland size and benefit expectations on farmers' willingness to incorporate crop straw (hereinafter referred to as FWIS) by using an ordered logit (ologit) model. The results show that there are significant differences in the willingness to incorporate crop straw among farmers with different farmland sizes; farmers with larger farmland sizes are less willing to adopt crop straw incorporation than those with small-scale farmland. Benefit expectations significantly affect FWIS. Yield expectations are the key factor in improving FWIS. Cost and soil quality expectations are also important factors that affect FWIS. Plot size affects FWIS more than farmland size. A larger plot size is associated with stronger FWIS. To improve farmers' expectations of crop straw incorporation, the government should increase the use of micro-incentive policies for farmers and enterprises that provide social services for crop straw incorporation. Promoting the circulation and integration of adjacent farmland, appropriately expanding plot size and reducing the cost of crop straw incorporation will help promote FWIS.