SWAT模型在青铜峡灌区的应用研究

由于青铜峡灌区退水量大,对退水量的预测较难。本文结合青铜峡灌区引黄水循环特点,在对自然流域水文模型SWAT完善的基础上,设置不同情景模式(不同节水方案),基于SWAT模型对不同节水模式下灌区水文过程进行模拟,分析不同水管理措施对灌区水循环转化的定量影响。研究结果表明:模型基本概化了研究区的参数,基本能够模拟青铜峡灌区的排水沟流量变化过程。利用校准后的模型初步定量模拟出如下结果:灌区实际多年平均蒸散量约为16.7亿m~3,地表径流汇入黄河的多年平均水量约为8.1亿m~3,地下水补给黄河的多年平均水量约为11亿m~3,地表水入渗补给地下多年平均水量约为19亿m~3。这可以为灌区进一步的节水灌溉发展提供科技支撑。     

水资源评价新途径商榷

<正> 通常在利用地面水灌溉的规划设计中,都是按照灌溉面积、灌水次数和灌水定额的乘积,除以渠系水的利用系数,计算灌区灌溉用水量,在开发利用地下水灌溉规划设计中、常根据地下水的补给量(降水和地面水的入渗补给、地下径流的侧向补给、不同含水层间的越流补给,以及灌溉回归水的补给等)计算地下水的可开采量,然后与灌区需要的水量对比,说明地下水资源的盈亏。     

基于沼液复合微生物肥的西瓜水肥耦合效应研究

为提出新型沼液复合微生物肥合理的灌溉施肥方案,采用二因素三水平完全组合设计,研究了不同水肥供应水平对露地西瓜生长发育及产量品质的影响。结果表明:中水高肥有利于提高西瓜叶片叶绿素SPAD值和叶片净光合速率,进而显著提升了叶片水分利用效率;低水显著抑制了西瓜的产量,中水供应后西瓜产量随施肥量的增加而增加,高水明显降低了水分利用效率;中低水量供应条件下,西瓜可溶性固形物升高,而高水量供应条件下西瓜可溶性固形物显著降低。综合分析,甘城子砾质淡灰钙土沼液复合微生物肥最佳灌溉施肥方案为:灌水量3 150 m~3/hm~2,施肥量3 000 kg/hm~2。     

重金属在夏玉米作物体中残留特征的田间试验研究

田间试验设置了2种灌水水质(清水和污水)、3种灌水水平(高水、中水和低水)和2种施肥水平(中肥和无肥,限污水灌溉),共9个处理,2组重复。结果表明:夏玉米植物生理特性对重金属As、Cd和Pb在植物体中不同部位残留含量的影响要明显大于不同灌溉水质和不同灌水量的影响。污水灌溉处理中重金属As、Cd和Pb在夏玉米作物体内的残留含量因部位不同而有差异。As和Pb在夏玉米体内的残留含量分布为:花>根>叶>茎>籽,Cd的分布则为花>叶>根>茎>籽。污水处理小区As和Cd残留量较清水处理小区高,中等灌水量的污水处理小区植株Cd和Pb含量低于其它灌水处理。在植物体的任何部位,这3种重金属Pb的含量最高,As次之,Cd含量最低。     

渭北旱塬不同水肥条件下气象因子对苹果树干茎流的影响

为了研究基于苹果树干茎流的果树蒸腾耗水规律及水肥、气象因子的影响,于2018年在陕西渭北旱塬苹果园开展了不同水肥处理(低肥中水、中肥中水、高肥中水、中肥高水和中肥低水)对苹果树茎流影响的试验研究。结果表明:苹果树茎流速率在生育期内不同月份,昼升夜降,昼增夜减的日变化特征明显。灌水量一致时,随着施肥量的增加,果树日茎流量与日均气温、日辐射量和日相对湿度等气象因子的相关性逐渐减小;施肥量一致时,日辐射量、日均气温和地表温度与茎流量的相关性在中肥中水时取得最高值。苹果树茎流在不同水肥处理下排序为:中水高水低水;中肥高肥低肥,低水和低肥处理都会明显降低苹果树的茎流速率,灌水对于苹果树茎流速率的影响要比施肥显著,水肥耦合效应对果树茎流有更大的促进作用,比单肥水平处理和单水分处理更明显。     

清、污水灌溉对冬小麦生长发育影响的田间试验研究

污水灌溉对作物生长和土壤环境的影响日益受到人们的关注。通过在北京东郊所进行的清、污水灌溉田间试验 ,着重探讨了污灌条件下 ,不同灌水水量和施肥量对冬小麦生长和产量的影响。试验设置了 2种灌水水质 (清水和污水 )、3种灌水水平 (高水、中水和低水 ) ,2种施肥水平 (中肥和无肥 ,限污水灌溉 ) ,共 9个处理 ,2组重复。结果表明 :污水灌溉对冬小麦茎叶的生长发育有一定的促进作用 ,并能提高产量 17.6 %～ 31.1% ;虽然灌溉污水能够提供一定的养分 ,但对冬小麦适量施用氮肥仍然很有必要。     

不同滴灌灌水处理对南疆沙区红枣产量及品质的影响

以新疆第一师沙区骏枣为试验材料,考虑滴灌方式、灌水量和灌水次数3个因素,设置9个不同的滴灌灌水处理和1个漫灌对照处理进行大田试验,研究不同滴灌灌水方式下,不同灌水量和灌水次数对南疆沙区成龄红枣产量和品质的影响。结果表明:点源滴灌方式和线源滴灌方式在果形指数、可食率和总糖含量方面规律性一致,中水滴灌可以降低果形指数,低水滴灌可食率均显著低于中高水滴灌处理,总糖含量均随着灌水量的增加呈现出先减少后增大的趋势。灌溉定额1 050mm条件下,滴灌灌水次数18次相比14次、10次分别增加产量8.2%、11.4%,但会相对降低果实品质。所有滴灌处理中灌溉定额1 050mm、灌水次数10次和灌溉定额1 050mm、灌水次数18次处理的产量和品质综合效果较优,比漫灌节约灌溉水量30%。     

基于ET灌溉对设施尖椒生长及水肥利用效率的影响

随着农作物精细化管理水平的不断提高,基于蒸散量和水量平衡的灌溉决策方法应用越来越多,对于设施作物基于ET灌溉的试验研究有待进一步深入。本试验设置两个灌水水平(W1:70%ET、W2:90%ET)和两个施氮水平(N1:120 kg/hm~2、N2:150 kg/hm~2),探讨基于ET灌溉和不同施氮量对设施尖椒生长及水肥利用效率的影响。试验结果表明:尖椒生育期内的耗水量随生育期推进而增强,高水高肥(W2N2)处理下作物耗水强度高于其他处理,高灌水量和高施氮量处理的株高、茎粗和叶面积也相对较大,而各处理之间的产量差异没有达到显著水平,但相同施氮量情况下,低灌水处理氨基酸、还原性Vc含量较大,说明高水高肥促进了作物生理生长,而低水低肥有利于尖椒品质的形成,并且显著提高了水分利用效率。因此建议北京地区设施温室尖椒的灌溉制度采用W1N1处理,即灌水量为作物需水量的70%(70%ET),施氮量为120 kg/hm~2,对设施作物基于ET决策灌溉的系统可以适当降低百分比,以达到更加节水、提质、保产的目的。     

考虑回归水重复利用的多水源灌区灌溉用水量分析

多水源灌区中的灌溉回归水重复利用是普遍存在的现象,分析了灌溉回归水重复利用的机理并结合改进SWAT模型的特点概化了灌溉回归水及其重复利用量的计算方法,并说明了实际灌溉用水量的计算方法。进一步以浙江省浦江县通济桥水库灌区为实例,利用改进SWAT模型构建其水文循环模型,利用长系列实测逐月径流及实测渠首灌溉取水量率定模型参数,并进行验证。其中率定期及验证期的纳什效率系数均大于等于0.85,4条干渠灌水量模拟值与实测值的平均相对误差低于5%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果且可用于模拟灌区不同水源类型的灌水量。进一步根据模型模拟结果计算得到通济桥水库灌区灌溉回归水及其重复利用量、以及灌区实际灌溉用水量,结果表明,该灌区灌溉回归水重复利用率达到40%,考虑扣除灌溉回归水重复利用量后,灌区灌溉用水量将降低约5.4%,灌区骨干水源灌溉用水量占总用水量的63%,不能代替整个灌区的灌溉用水量。进一步说明灌区实际灌溉用水量统计时应考虑扣除灌溉回归水重复利用量,尤其针对大型灌区或大范围区域,灌区灌溉用水量减少的绝对值将十分可观,可提高灌区灌溉用水量统计精度。对于有监测设施的灌区,不能仅仅以监测水量作为...     

不同滴灌灌水方式对漫灌改滴灌成龄红枣的影响研究

研究不同滴灌灌水方式下不同灌水量对南疆沙区漫灌改滴灌成龄红枣株高、产量、水分利用效率和品质的影响,为南疆沙区成龄红枣漫灌改滴灌高效节水技术提供理论依据。以新疆第一师的沙区骏枣为试验材料,考虑滴灌方式和灌水量两个因素,设置6个不同的灌水处理和一个漫灌对照处理进行大田试验。改滴灌后根部点源灌水、均匀面源灌水红枣全观测期耗水量均呈单峰曲线趋势变化,耗水量均随着灌水量的增加而增加,相同灌水量条件下均匀面源灌水比根部点源灌水的耗水量低。根部点源灌水方式下随着灌水量的增加产量和水分利用效率呈现先增大后减小的趋势;均匀面源灌水方式下产量随着灌水量的增加逐渐增加,而水分利用效率随着灌水量的增加逐渐小幅度减小。在合理灌水量范围内,根区点源灌溉方式相比均匀面源灌溉方式在产量、水分利用效率、品质方面表现更优。     

宁夏中部干旱带水肥一体化苹果滴灌灌溉制度及生长影响研究

为探究在不同水肥一体化处理下,对宁夏中部干旱地区土壤水分及苹果生长的影响,从而得到适应该地区的苹果灌溉制度,试验设置了低水(W1)2 700 m~3/hm~2、中水(W2)3 450 m~3/hm~2、高水(W3)4 200 m~3/hm~2;低肥(F1)555 kg/hm~2、中肥(F2)675 kg/hm~2、高肥(F3)795 kg/hm~2,共9个组合处理。结果表明在各次灌水后土壤含水量发生显著变化,随着灌水量的增大,各层土壤含水量同期相应增大,各层土壤含水量均围绕60%田间持水量发生变化,在20～60 cm土层土壤含水量最大,在8.6%～28.7%之间变化;随着生育期的推进,当施肥量相同灌水量不同时各个处理之间的叶绿素相差不大,当灌水量相同施肥量不同时,随着施肥量的增加各处理叶绿素呈增加趋势。苹果的产量会随着灌水量与施肥量的增加而增加,且施肥量对苹果的产量较灌水量的影响大。基于苹果的产量与品质,综合得出5～6年生新红星苹果在平水年型(P=50%)下水肥一体化滴灌灌溉制度为最优为T5处理,在该处理下新红星苹果产量为6 237～8 318.85 kg/hm~2,作物水分生产率为1.21～1.60 kg/m~3。     

月灌溉用水量分布式优化模型

针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用水量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.     

地膜覆盖及灌溉制度对玉米水分利用的协同效应

通过田间试验,探讨了绿洲灌区地膜覆盖方式与灌溉制度的耦合效应。结果表明,灌水水平和种植方式显著影响玉米产量,中水全膜平作产量最高,达13 456.2kg/hm2。不同处理各生育期耗水量随灌水水平的提高而增加,灌水水平、种植方式和覆膜方式对总耗水量的互作效应显著;随灌水量的增大,玉米WUE呈降低趋势,同等灌水水平和覆膜方式下,平作WUE高于相应垄作种植。绿洲灌区以中水全膜平作种植为宜。     

基于NSGA-Ⅱ的灌区水资源优化配置模型及应用

【目的】解决灌区水资源短缺、农业用水效率不高的问题,为灌区水资源管理提供科学依据。【方法】基于大系统分解协调原理构建了包含灌区作物种植结构和作物灌溉制度的层次优化模型,并剖析第1层模型中灌水时间对灌溉制度优化的影响,以及第2层模型中生态效益对作物种植结构优化的影响。以宝鸡峡五泉灌区为研究对象,构建了2层协调优化模型,并利用非支配排序遗传算法,实现了灌区水资源的优化配置。【结果】(1)以灌水量和灌水时间为优化对象的优化设计方案,可以提高灌区整体经济效益。第2层模型不考虑生态效益时,灌水量与灌水时间同时优化时的经济效益较只优化灌水量时增加1.87%,而第2层模型考虑生态效益时,对应的增长率为1.32%。(2)在作物种植结构的优化模型层引入生态效益优化目标,虽然经济效益有所降低,但优化后的经济效益依然显著高于现状种植结构下的经济效益,方案1、方案2、方案3和方案4与现状情况下的经济效益相比,增长率分别为15.72%、15.27%、15.99%和15.07%。(3)考虑生态效益后,优化后的生态耦合度值与现状相比也有所提升,提高23.5%。【结论】采用第1层模型优化灌溉水量和灌水时间,且第2层模型考虑经济效益和生态效益的方案,可实现水资源最优配置。     

不同灌溉方式对西北干旱区紫花苜蓿生产性能的影响

为了明确紫花苜蓿品质形成差异的水分生理特征,探索因地制宜、节水高效的灌溉模式,以河西地区为例,以不灌水(CK)为对照,对比分析了常规畦灌(M)、交替灌溉(T)和隔沟灌溉(G)等3种不同灌溉方式分别在灌底墒水、越冬水、返青水和现蕾水不同灌溉量下对“三得利”紫花苜蓿产量和品质的影响。结果表明：(1)不同灌水方式下株高与灌水次数呈正相关,分支数与灌水量呈负相关;交替灌溉在灌底墒水、越冬水、返青水和现蕾水条件下株高三茬平均值最高为91.92 cm。(2)各灌水模式下,紫花苜蓿净光合速率、蒸腾速率随灌水量的增大表现出增高的趋势,其中交替灌溉的净光合速率随灌水量的增大提高了15.64%,且均高于常规畦灌和隔沟灌溉在同等灌水量下净光合速率。(3)不同处理紫花苜蓿的产量随灌水量的增加而增加,漫灌处理紫花苜蓿的三茬总产量显著高于交替灌溉与隔沟灌溉在相同灌水量下苜蓿产量,在灌底墒水、越冬水、返青水和现蕾水条件下三茬总产最高达49 447.6 kg/hm²。(4)不同灌水方式紫花苜蓿粗蛋白含量和中性洗涤纤维含量显著高于无灌水(CK)处理,且随着灌水量的增加有不同程度的提高。河西地区地处...     

不同灌水量与灌水频率对加工番茄根系生长和产量的影响

为了了解不同灌水量和灌水频率对加工番茄根系生长和产量的影响,试验设置3个灌水定额和2个灌水频率.试验结果表明,加工番茄根系主要分布在(10,40］ cm土层(约占比63.20%~85.67%),随着土壤深度的增加,根系生长和干物质量逐渐减小;常规频率(F2)和低水(W3)有促使根系向深层土壤发育的趋势,高频灌溉(F1)和高水(W1)会促进根系在相对浅层的土壤范围内分布;相比常规频率,高频处理下土壤含水量波动较小,且保持在稳定的范围内.同时发现,土壤含水量、叶面积指数、干物质量和产量随着灌水定额和灌水频率的增大,均呈现出增加趋势;相同灌水频率下,高水和适水处理下加工番茄产量差异不具有统计学意义(P>0.05),但显著高于低水处理下加工番茄产量(P<0.05).综合考虑根系生长、产量和节约水资源,适用于西北地区加工番茄种植的较优灌溉制度为:75%ET₀的灌水定额,灌水频率苗期一周 1 次,开花坐果期至拉秧期一周3次.     

喷灌不同水肥处理下紫花苜蓿光合特性、叶绿素荧光参数及产量变化

为揭示喷灌不同水肥处理对中低产田紫花苜蓿光合特性、叶绿素荧光参数及生物量的影响,在丰乐河灌区试验推广基地开展紫花苜宿喷灌不同水肥处理田间试验,结果表明:灌水和施氮水平对植物光合作用有显著影响,随着灌水量的减少,影响紫花苜蓿的光合特性的因素由气孔限制逐渐转变为非气孔限制;叶绿素也随灌水量的减少而减少,中肥处理叶绿素含量高于高肥处理和低肥处理,中肥中水1处理的苜蓿叶绿素含量最高;随着灌水量的减少,Fv/Fm、ETR、Fv、Fm、Fv/Fo、ΦPSⅡ均降低,产量也降低,综合分析,中氮中水1处理效果最佳,因此建议该地区紫花苜蓿可参照中氮中水1处理灌水施肥模式,灌溉定额为416.8 mm,施氮量为206.6 kg/hm2.     

作物非充分灌溉制度优化的01规划模型建立与应用

以农田水量平衡模型及作物水分生产函数模型为基础,引入0-1变量描述在可能的灌溉期内是否进行灌溉,建立了非充分灌溉制度优化的0-1规划模型。模型利用Microsoft Excel的规划求解工具进行求解。将该模型应用于山西省潇河灌区冬小麦灌溉制度优化,结果与现有模拟-优化模型比较接近,但求解过程更为简单。结果表明研究区冬小麦灌溉的关键期是拔节末期(5月上旬);初始土壤含水率较低时,适宜灌水时间有所提前,灌溉的增产效果也更明显;冬小麦蒸散发量及相对产量均随灌水量的增加而增加,但边际产量却逐渐降低。     

灌区退(回归)水量影响及预估研究进展

灌区是陆地社会水循环最为强烈的单元之一;而灌区退(回归)水是评价灌区水资源利用效率的一个重要指标,当前已成为国内外学者关注的热点问题之一。通过综合分析国内外灌区退(回归)水已有研究成果,得出主要结论:(1)不同学者根据对人工水循环过程的理解,提出灌区退(回归)水定义包括狭义概念和广义概念两种;(2)灌区退(回归)水受灌溉水量、灌溉方式等人为因素和降水量、土壤理化特性、地下水位等天然因素耦合作用影响,但影响灌区退(回归)水的主要因素随灌区不同而发生改变;(3)灌区退(回归)水量预估方法主要有退水系数法、数理统计法、数值模型法3种方法。     

新疆和田地区棉花优化灌溉制度研究

基于和田市气象资料,研究了参考蒸散量ET0的累加规律及其不同土质棉花一定根系深度的储存水量规律和模型。利用作物蒸散量及根系土壤储水量模型,制定了棉花的灌水周期和灌水定额,制定了和田地区的灌溉制度方法。并分析了灌溉制度对地下水位的影响,为今后其他地区棉花需水量和优化灌溉制度模型的建立奠定理论基础。