内蒙古河套灌区中低产田的分级

内蒙古河套区现有耕地中有三分之二为中低产田。它们主要依靠引黄自流灌溉，发展农业，创造高产。我们在现有水利基础上，以培肥为中心对中低产田进行改造，根据中低产田的土壤物理性质、化学性质、酶活性和产量等状况，采取了针对性措施，为取得高产稳产奠定基础。     

节水改造前后内蒙古河套灌区地下水水化学特征

为了研究大型灌区节水改造后区域农田水环境的变化,该文通过对内蒙古河套灌区上中下游地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和图解法(包括H.И.托尔斯基汉方格图解法、Piper三角图示法和多矩形图解法(multi-rectangular diagrams,MRD)),全面系统地研究节水改造前(2007年)后(2008,2009年)内蒙古河套灌区地下水水化学的时空变异特征与3 a演变规律。结果表明:蒸发浓缩和阳离子交换是控制灌区地下水水质演变的主要水文化学过程;与2007年(节水改造前)相比,2008和2009年HCO3-在河套灌区地下水中绝对含量由在阴离子中最小变为最大成为地下水的主要阴离子;Ca2+、Mg2+、HCO3-的变异系数相对较小,它们在地下水中含量相对稳定。Na+、Cl-、SO42-的变异系数较大,它们在地下水中的含量变化较大,是随环境因素而变化的敏感因子,是决定地下水盐化作用的主要变量。整个灌区地下水的主要化学类型为HCO3—Na型、SO4—Na型和Cl—Na型,Cl—Na型水和SO4—Na型水主要分布在灌区的上游和下游,HCO3—Na型水在灌区上中下游都有分布。与2007年(节水改造前)相比,2008年和2009年HCO3-浓度有所增加,Cl-和Na+的浓度有所减少,灌区地下水向着淡化,对作物危害减小的方向转变。全灌区地下水水化学类型时空变异十分复杂,沿着地下水总体水流的方向(灌区上游→灌区中游→灌区下游)Na+占主导地位的趋势越来越明显,在地下水化学类型上,2008年和2009年HCO3-在阴离子占主导地位的化学类型多于2007年(节水改造前)的。与皮伯三线图解法和H.И.托尔斯基汉方格图解法相比,多矩形图解法提供了更明晰、易懂的水化学类型的信息,对于处理复杂地下水化学系统,多矩形图解法的优点更为显著。研究结果为灌区节水改造规划实施对农田水环境的影响进行合理评价提供科学参考。     

河套灌区节水措施与黄河下游农业可持续发展

黄河灌区年超量引黄河水18.72亿m3是造成黄河断流的重要因素之一。河套灌区节水措施及节水潜力主要有渠道衬砌年可节水22亿m3,改进灌水方式节水10％,建设节水型农田防护林年可节水1.47亿m3,重复利用总排干沟回归水年可节水3亿m3。     

内蒙古河套灌区碱化土壤的发生原因和特性

本文简述了内蒙古河套灌区自然概况，盐渍化演变过程和碱化土壤的改良现状。着重揭示灌区内碱化土壤的发生原因、类型、性质和特点。该地区碱化土壤发生原因：１．灌区内最严重的碱化土壤大部分因地下水含大量残余碳酸钠，在干旱气候条件下经强烈蒸发而成。主要特点是通体碱化度高，改良难度大。２．地下水和地表水中的钠离子，受各种因素影响在土体中富集并进入土壤吸收性复合体而使土壤碱化。这部分碱化土壤一般表层碱化度较高，而     

河套灌区节水措施与黄河下游农业可持续发展

黄河灌区年超量引黄河水１８．７２亿ｍ＾３是造成黄河断流的重要因素之一。河套灌区节水措施及节水潜力主要有渠道衬砌年可节水２２亿ｍ＾３,改进灌水方式节水１０％,建设节水型农田防护林年可节水１．４７亿ｍ＾３,重复利用总排干沟回归水年可节水３亿ｍ＾３。     

内蒙古河套灌区土地利用与景观格局变化研究

利用1985年和2000年的土地利用数据，对内蒙古河套灌区的土地利用变化及景观格局变化进行了研究。借助GIS软件ArcInfo和ArcView及景观格局分析软件包FRAGSTATS等软件，分别对灌区的土地利用变化总体特征、速度、变化过程以及景观级别的动态特征进行了分析，同时，比较了灌区土地利用变化以及景观变化的区域差异。结果表明：灌区中的耕地与草地占绝对优势，表明灌区以农牧为主的社会经济结构；土地退化现象十分明显，26.9％的高覆盖度草地转化为中覆盖度草地，部分低覆盖度草地转化为荒漠地，耕地退化主要表现为     

用分布式水循环模型与机器学习预测内蒙古河套灌区节水潜力

为探究内蒙古河套灌区真实节水潜力,该研究构建河套灌区分布式水循环模型与基于机器学习的盐分模型,设置节水方案集,定量分析各方案下的灌区引、耗水量、地下水埋深、积盐量变化等。结果表明：1）水面蒸发的纳什系数均不低于0.654,相对误差绝对值不高于分别为4.82%,相关关系为0.88,排水过程纳什系数均不低于0.600,相对误差绝对值不高于分别为5.11%,相关关系为0.82,地下水埋深的纳什系数均不低于0.628,相对误差绝对值不高于分别为5.12%,相关关系为0.86,满足灌区水循环满足精度要求。本文选择采用土壤盐分模型,得到土壤积盐量与实测值的纳什系数均不低于0.76,满足精度要求。2）渠道砌衬方案S1、田间节水调控方案S2、种植结构调整方案S3的耗水节水量分别为2.93亿、3.02亿和2.54亿m³。S1+S2+S3组合方案灌区耗水节水量最多,为9.11亿m³,S2+S3方案组合次之。3）渠系水利用系数提高,将引起地下水水位下降,不利于排盐,S1方案下地下水埋深大于3 m的面积比例较基准方案增加了7.59%,不利于灌区排盐。田间工程措施使得相应的农田入渗量减少,地下水位下降,有利于灌区脱盐,S2方案下地下水入渗补给量较基准方案减少2.57亿m³,灌区地下水位下降较为明显,S2方案有利于灌区脱盐。S3方案下地下水入渗补给量略微减少,地下水位变化不大,有利于灌区脱盐。不同方案组合,S1+S2、S1+S2+S3方案下对地下水埋深影响较大,尤其是S1+S2+S3方案在灌区西北部、山前、乌拉特前旗、乌梁素海东部的形成连片埋深高值区,影响区域生育期农田作物与林草地植被生长。S1S2方案下不利于灌区脱盐,自然植被生育期平均埋深超过2.5 m的比例较基准方案增加了5.46%。在综合考虑生态环境的约束下,推荐耗水节水量最大的方案S2+S3,即灌区适宜的耗水节水潜力为5.69亿m³。该方案下虽然也会引起地下水位略有下降、进乌梁素海排入水量略微减少,但最有有利于灌区排盐。研究可为引黄灌区节水方案制定与灌溉管理提供技术支撑。     

内蒙古河套灌区春小麦推荐施肥指标体系研究

为建立河套灌区春小麦施肥指标体系,指导科学施肥,20062008年在河套灌区分高、中、低土壤肥力水平设置春小麦3414肥料肥效试验141个。结果表明,河套灌区春小麦N、P2O5、K2O的农学效率平均分别为64、60、54 kg/kg; N的增产率为252%409%,平均335%; P2O5增产率为159%211%,平均184%; K2O增产率为72%90%,平均80%; 增产作用大小依次为氮肥 磷肥 钾肥; 随着土壤肥力水平的降低,施肥增产率升高,但单位养分增产量下降。根据土壤养分测定值和相对产量的关系建立了河套灌区春小麦的土壤养分丰缺指标: 全氮,极低（063 g/kg）、低（063085 g/kg）、中（085115 g/kg）、高（115156 g/kg）、极高（156 g/kg）; 有效磷,极低（59 mg/kg）、低（59118 mg/kg）、中（118238 mg/kg）、高（238480 mg/kg）、极高（480 mg/kg）; 速效钾,极低（906 mg/kg）、低（9061291 mg/kg）、中（1291184 mg/kg）、高（184262 mg/kg）、极高（262 mg/kg）。根据肥料效应确定了氮、磷、钾养分最佳施肥量与土壤养分的关系,建立了河套灌区春小麦基于土壤全氮、有效磷和速效钾测定值的氮、磷、钾推荐施肥模型,初步构建了内蒙古河套灌区春小麦的推荐施肥指标体系。     

内蒙古河套灌区盐碱土覆膜对土壤生态环境及作物生长的影响

内蒙古河套灌区盐渍土占耕地面积的２／３。盐碱土主要受盐碱制约，产量低，有些只能种向日蔡，收获很少，在这样的低产田上覆膜种植玉米，由于膜内土壤的湿度大、盐分少、温度高等环境条件改善，促进了玉米生长发育。玉米亩产超千斤，从而改变了作物种植结构。     

灌区农业灌溉节水潜力估算理论与方法

为了估算农业灌溉的节水潜力,提出了基于灌区尺度的农业节水潜力估算理论和方法,将不同节水措施实现的灌溉节水量分为“毛节水量”和“净节水量”,用于区分目前关于“工程节水量”和“真实节水量”的争论。毛节水量指由于提高灌溉效率,降低渗漏损失和田间蒸发等而少引的灌溉水量。净节水量指采取节水措施后减少的无效消耗水量和无效流失水量之和。案例分析在徒骇马颊河流域现有节水灌溉工程措施基础上分别估算了节水灌溉率提高20%和40%两种场景的节水量。估算结果表明,节水灌溉工程措施的节水潜力很大,但主要是毛节水量,即减少了从水源取用的水量,而净节水量的节水潜力不大。这是由于大多数工程措施的主要作用是提高灌溉水的利用系数,减少渗漏损失,而减少的耗水量相对比较小。     

盐分再分配条件下河套灌区冲洗水量的数值模拟

该文旨在探讨干旱缺水地区长期灌溉条件下,合理解决节水灌溉与冲洗灌溉间矛盾的途径,为在该地区实施节水灌溉战略提供理论依据。采用修正的对流扩散模型(SOTR)及特征有限元方法对中国内蒙古河套灌区冲洗—蒸发条件下的冲洗定额进行数值模拟研究。并用γ射线测定土柱土壤水盐运移结果标定了数值模拟结果。重点分析了基于土壤水动力学与溶质动力学原理,再灌溉冲洗与再分配条件下,均质垂直剖面上溶质运移过程;长期灌溉条件下,干旱地区土壤盐分布与冲洗定额、初始土壤盐分含量、地下水位埋深及地下水矿化度间的内在联系;在此基础上,确定节水灌溉条件下河套灌区最优的冲洗定额。该成果对于促进该地区农业可持续发展具有一定的指导意义     

基于深度学习的内蒙古河套灌区2000—2021年种植结构提取与动态

河套灌区是中国重要的粮油生产基地,掌握其多年种植结构的时空演化,不但可以为探讨农田产量和灌溉用水量提供数据,还可以为未来农业结构调整提供科学依据。该研究基于Landsat-5和Landsat-8遥感影像,计算得到灌区年内时间序列归一化植被指数（normalized differnce vegetation index,NDVI）数据,对影像缺失区域则利用MODIS NDVI数据进行插补,在此基础上还计算得到了光谱特征、纹理特征等数据。构建了多层感知机(multilayer perceptron,MLP)神经网络的深度学习算法,并将模型进行年际迁移从而得到2000—2021年的种植结构,进行多年时空变化分析。结果表明,2021年总体分类精度达到89%,Kappa系数为0.87,其中玉米、小麦和蔬菜等主要作物的分类精度高于90%,与统计种植面积比较,相对误差在2%～8%之间。2000—2021年间,葵花、玉米的种植面积呈上升趋势,小麦种植面积大量缩减;研究时段内葵花种植面积发生演变较大,玉米次之,均主要由小麦转入。该模型具有较高的分类准确性及迁移效果,可为内蒙古河套灌区农业管理、资源合理利用提供参考。     

河套灌区冬小麦冻结期土壤入渗特性分析

为揭示冻结期田间土壤入渗特性,基于河套灌区冬小麦无覆盖、秸秆覆盖和地膜覆盖3个试验区的土壤入渗数据,并与非冻期土壤入渗特性比较,探讨了河套灌区冻结期土壤的入渗过程和特性,并进行了检验和验证。结果表明:在同一冻结期地膜覆盖和秸秆覆盖条件下土壤冻层厚度明显较低,特别是地膜覆盖比无覆盖条件下冻层厚度降低6cm以上,具有明显的保持地温的作用,秸秆覆盖效果比覆膜效果差;地膜覆盖和秸秆覆盖均可以减缓土壤水的冻结速度,但随着冻结期的推进,地膜覆盖和秸秆覆盖降低冻层厚度的效果逐渐减小,2种覆盖均是在冻结初期效果最好;从未冻期到冻结稳定期,在土壤总含水率变化不大的条件下,土壤未冻结含水率不断降低,随着冻结期的推进,未冻结水转为冻结水的速度是由慢到快再逐渐降低的过程;地膜覆盖和秸秆覆盖均能减缓未冻结水的转化,在冻结前期和中期效果较好,冻结后期效果明显降低,地膜覆盖的效果比秸秆覆盖更好;冻结土壤水分的入渗率远小于未冻结土壤水分的入渗率,在土壤冻结过程中入渗率随冻层的增大而减小;冻结稳定期土壤水分稳定入渗率降低85.0%以上,并且随着冻结期的推进,稳定入渗率也在缓慢降低;土壤冻结初期和中期地膜覆盖与无覆盖的减渗率分别相差9.11%和13.50%,具有较好的减缓土壤水冻结的作用,效果显著,而秸秆覆盖与无覆盖的减渗率分别相差4.10%和7.00%,效果较地膜覆盖差;冻结土壤水分的累积入渗量远小于未冻结土壤水分的累积入渗量,在土壤冻结初期和中期采用地膜覆盖和秸秆覆盖均能增大土壤水分的累积入渗量,而地膜覆盖和秸秆覆盖在土壤冻结稳定期对土壤水分累积入渗量影响较小;Kostiakov模型和Kostiakov-Lewis模型模拟土壤入渗数据没有明显的差异性,可用来表征冻结土壤的入渗过程,而Philip入渗方程不适合表征冻结土壤的入渗过程。该研究结果可为冻结期土壤水、热、盐耦合运移提供参考,对制定河套灌区冬小麦秋末冬初灌溉制度具有现实意义。     

河套灌区向日葵耐盐指标评价

在盐分胁迫下筛选作物不同耐盐指标的适用性,可为耐盐育种和分子标记辅助选择育种提供科学依据。为确定河套灌区向日葵的耐盐指标,本研究以当地主栽品种‘LD 5009’为研究对象,2年共选择14个典型地块作为定位观测点,分析向日葵产量、生物量、株高等12个指标对盐分胁迫的响应,筛选随土壤饱和浸提液电导率(ECe)增加而减小的指标,采用非线性最小二乘数值逼近法建立其随不同土层土壤ECe的S型耐盐方程。结果表明:向日葵产量、生物量、株高、叶面积指数、花盘直径、叶片和茎秆K+含量随土壤盐分的增加而下降。其中,0~20 cm土层ECe与生物量的耐盐函数决定系数最大;盐分胁迫对向日葵叶绿素的合成影响不大;盐分胁迫下,Na+含量逐渐增加,而脯氨酸和SOD含量先增加后减小。因此,盐分胁迫下生物量可作为河套灌区向日葵耐盐性分析的关键指标。     

基于GEE和机器学习的河套灌区复杂种植结构识别

河套灌区作为中国重要的商品粮油生产基地,准确快速地获取主要作物空间分布对灌区的农业可持续发展具有重要意义。然而,河套灌区土壤盐渍化严重,作物分布破碎散乱,生育期前后紧邻的作物在遥感影像中难以区分。因此,基于Google Earth Engine（GEE）云计算平台,采用Sentinel-2遥感数据提取作物种植结构,通过引入GlobeLand30地物分类数据集、红边植被特征和作物纹理特征,利用随机森林、支持向量机、朴素贝叶斯和分类回归树4种分类器,探讨了不同分类特征及分类器组合对分类精度的影响。结果表明,使用全部特征波段时,随机森林的分类效果优于另外3种分类算法,灌区平均总体精度达到81%,Kappa系数达到0.68;在作物空间分布提取中,光谱特征对分类精度起决定性作用,基于红边波段计算得到的植被指数比其他常用遥感植被指数更有优势;进行波段优选后的光谱、植被和纹理特征方案是平均分类精度最高的组合,平均精度为86%。研究结果可为复杂种植结构地区准确快速获取农作物空间分布信息提供新的思路和可靠的参考方法。     

河套灌区年内地下水埋深与矿化度的时空变化

该文以内蒙古河套灌区为研究区域,应用统计学方法、普通Kriging、Arc GIS9.0和GS+等工具,分析2003年3个不同特征季节的地下水位埋深和矿化度的时空分布规律。分析表明：在3月份灌区浅层地下水埋深平均为2.5 m,且绝大部分区域地下水矿化度＜4 000 mg/L;随着夏灌、秋灌、秋浇后,在11月时浅层地下水埋深减小为1.0 m,且大部分区域地下水矿化度＞5 000 mg/L。灌区浅层地下水埋深由灌区西南向东逐渐递减,且自南向北逐渐递增。灌区西北和东南部的地下水矿化度相对较高,中间部分相对较低。浅层地下水埋深与矿化度之间线性关系不明显,但是在特定地区浅层地下水埋深的时空分布规律能够定性地反映出矿化度的时空分布规律,即浅层地下水埋深较大时,相应的矿化度较小;浅层地下水埋深较浅时,相应的矿化度较大。     

内蒙古河套灌区灌排水离子组成及淋洗盐分用水量评价

以河套灌区“盐分去向”为研究背景, 通过调查灌区土壤及各级灌排渠系水阳离子含量变化及室内模拟灌溉水淋洗土柱试验, 分析灌溉水经过土壤到排水阳离子组成的变化规律, 探讨用Na⁺浓度评价淋盐排灌水量比的可行性。结果表明, 与灌溉水相比, 各级排水干渠排水所含盐分中Na⁺所占比例明显增加, 平均约为87%; Ca²⁺所占比例减少, 平均约为7%。排水的全盐浓度(EC)和Na⁺浓度有显著相关关系, 说明Na⁺浓度对排水的全盐浓度有显著影响。灌溉水的2/3 Ca²⁺以非水溶性钙盐积聚在土壤, 排出量较少, 但灌区全年的Na⁺收支基本平衡。淋盐排灌水量比评价分析结果表明, 用Na⁺浓度评价淋盐排灌水量比要优于用全盐浓度(EC); 要维持灌区Na⁺收支平衡, 排灌水量比应保持在0.12~0.15, 针对现有灌区年引水量50 亿t, 年排水量要达到6~7 亿t。     

内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

为阐明内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征及其与覆膜年限、灌溉类型等的响应关系,该文采用田间取样与室内试验相结合的方法进行了系统研究,分析了研究区地膜覆膜现状,并考虑覆膜年限(覆膜5、10、20 a)及灌水方式(滴灌和畦灌)2个因子,探索了河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征,并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析。结果表明:内蒙古河套灌区不同覆膜年限下(5、10、20 a)土壤中微塑料平均丰度分别为2526.00、4352.80、6070.00个/kg,单层土的微塑料含量最大值(2133.50 ind/kg)出现在覆膜20 a的0~10 cm土层,最小值(678.00个/kg)出现在覆膜5 a的>20~30 cm土层;不同覆膜年限和灌溉类型影响土壤微塑料丰度,滴灌农田微塑料丰度值略大于畦灌农田,在不同土层深度上微塑料丰度值随土层深度增加逐渐减小;微塑料类型主要有纤维类(23.34%)、碎片类(26.31%)、薄膜类(38.57%)和颗粒类(11.78%)等4种,且薄膜类在不同土层占比都较高,微塑料颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等,比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、16.52%和15.75%,其中0~10 cm土层中微塑料以黑色为主,占比30.25%,在>10~20、>20~30 cm土层中微塑料以透明为主,占比30.15%和29.23%,粒径则随覆膜年限增加而呈逐渐减少趋势,粒径小于1 mm的微塑料居多,随着覆膜年限的增加,微塑料粒径在0~10、>10~20、>20~30 cm土层间的差异逐渐减小,且粒径大小与灌溉类型无显著关系(P>0.05);微塑料样品表面特征粗糙,呈现不规则孔隙,纤维类、薄膜类和碎片类微塑料均具有较多规则微小孔隙,而颗粒类微塑料表面孔隙则不规则且呈凹凸状,土壤中微塑料的多孔特性造成微塑料比表面积增大,进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附;微塑料的表面孔隙附着有机体和污染物,表面存在稳定的铁氧化物、稀土元素等,并容易形成有机-无机复合污染效应。研究对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义。