亚热带丘岗区生态系统水分平衡及农业反应

通过对自然集雨区水分动态10年定位观测研究,初步明确了我国亚热带丘岗区生态系统水资源的分布特征与水平衡状况。该区域雨水丰沛,总量可维持系统水分平衡,但其时空变化大,加之蒸发变化与之错位和土壤持蓄水分性能差等因素作用,导致系统水分盈亏现象发生,水分“高盈期”的湿害和“亏缺期”的伏旱严重制约了丘岗区农业的发展。强化工程、农艺措施调控能力,提高农业水资源管理水平,是促进我国亚热带丘岗区农业持续稳定发展的技术保障。     

洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能研究

利用洞庭湖及周围6个水文站有关资料,研究了洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能。结果表明:东洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量81.03×108m3,南洞庭湖59.66×108m3,西洞庭湖21.30×108m3,共计调蓄水量161.99×108m3;湿地蓄水能力随水位高程而变化,但变化速率不一,低水位时随水位升高,湿地蓄水面积和蓄水量缓慢增加,到达一定高度,蓄水面积和蓄水量都迅速增大,再上升到某一高度,蓄水面积增加率急剧下降,蓄水量增加率趋向稳定;枯水期,湿地蓄水的主要服务对象为维护生物多样性和动、植物的生存用水(17.42×108m3),平水期服务主要对象为生产、生活用水(35.60×108m3),汛期的主要服务对象为调蓄洪水(108.97×108m3)。洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地蓄水服务功能有近2/3用在调蓄洪水量上。利用"等效益相关替代法"和"影子价格法"评估了洞庭湖湿地蓄水服务功能价值为31.27×108元。     

基于水量平衡的红壤丘岗坡地利用结构拟合

以集雨区水量平衡为基础,从分析坡地水文过程入手,以坡地不同生态系统雨水分配、降雨过程地表径流产量、径流过程的土壤及养分流失量为参数,以生产灌溉对集雨的要求、坡地不同生态系统对雨水侵蚀的承载力、坡地雨水运移过程对环境和区域洪涝灾害的影响为约束条件,拟合出红壤丘岗坡地农林复合生态系统构建适宜的土地利用结构:人工林占30%,人工草地占15%,果药茶园占30%,耕地占20%,自然保护区占5%。该用地比例(结构)既满足于地貌单元(集雨区)生态系统利用坡地集雨维持系统水循环平衡的要求,也满足于坡地农林复合生态系统的可持续性保护的要求。     

湿地生态用水计算方法探讨与应用实例

湿地生态用水是湿地为维持自身发展过程、保证基本生态功能发挥所需要的水量,作为一种特殊的生态系统类型,湿地的生态用水计算比其他生态系统复杂,其中包括湿地植被需水量、满足蒸发需水量、湿地土壤需水量、湿地动物需水量、野生生物栖息地需水量以及景观建设需水量等等。本文介绍了用水量平衡法计算湿地生态系统需水的方法,并分别探讨了湿地中植被、土壤、生物栖息地等诸项生态需水量的计算方法。用这些方法对乌梁素海湿地的生态用水量进行了具体探索。乌梁素海湿地包括内蒙古自治区的第二大淡水湖———乌梁素海及其周围的沼泽地。通过分析计算,得出乌梁素海湿地在汛期、非汛期的生态用水量分别为2 .93×10 8m3 和3.10 9×10 8m3 ,全年的生态用水量为6 .0 2 9×10 8m3 。乌梁素海湿地每年耗水量、出水量占进水总量的12 .88% ,每年需要向湿地补充2 .32 9×10 8m3 的水资源量。所以现在所补水量难以满足湿地生态系统对水的需求问题,使得湿地面临着水资源短缺的危机。乌梁素海湿地属于黄河流域中游湿地,所在区域自然环境恶劣,缺水问题十分严重,湿地退化问题更是突出,因此用生态需水理论计算湿地需水量对于保护和恢复这一地区的湿地具有重要意义     

华北平原典型井灌区农田水循环过程研究回顾

本文回顾了中国科学院栾城农业生态系统试验站在农田水分循环和水量转化方面的研究工作和进展。目前, 对于冬小麦-夏玉米农田的蒸散耗水量及其结构(植物蒸腾和土壤蒸发)有较详细的研究结果。全年总蒸散量多年平均870 mm, 每年亏缺的350 mm 左右需要靠提取地下水保证; 同位素分析结果显示土壤蒸发的深度在地表下20 cm 处, 而植物蒸腾耗水也主要是利用0~40 cm 土层的土壤水分。对于土壤深层渗漏量和地下水接受垂直补给的问题, 不同研究结果间仍然存在较大差异, 尚需更精细的试验来确定。对于区域水量平衡和地下水资源可持续性的评价和管理, 目前急需重点开展区域蒸散量的精确估算和模拟研究, 以及不同土地利用和不同农业种植方式的水量平衡与水分转化过程研究。     

集雨措施下柠条植树带域土壤水量平衡分析

为了解决干旱半干旱区缺水导致目前植被生态建设中林灌木生长的不良问题,对不同集雨面积措施下柠条生长环境水量平衡做了初步分析研究。结果表明:不同的集雨面积对植树带的来水量、耗水量和水量平衡影响较大,其自然集雨面积为5 0m2 的处理比其他三个集雨面积处理中的土壤剩余量、土壤水分含量和生长量都大     

集雨措施对滨海盐碱林地水盐运动影响研究

通过田间试验,研究了临港开发区滨海盐碱林地集雨措施下的水盐运动。结果表明:在大于2 mm降雨量时,集雨林地单位面积集水量是降雨量的7.5~8.7倍,集雨措施显著提高降雨的利用效率;集雨措施明显抑制了表层土壤(0-10 cm)的积盐和返盐;在没有持续大雨的情况下,集雨处理的可保持0-40 cm土层盐分变化平稳;集雨处理还抑制了降雨和蒸发对土壤剖面水盐运动的强烈影响。     

亏缺灌溉对冬小麦生理生态指标的影响及应用

华北平原是资源性缺水的地区, 同时又是我国粮食的主产区。如何利用有限的水资源发展农业生产是该地区面临的主要问题。亏缺灌溉是一种新的灌溉制度, 是在产生较高经济价值的前提下, 科学合理地利用水资源。本文阐述了中国科学院栾城农业生态系统试验站多年以来在亏缺灌溉对冬小麦根系、冠层结构、干物质生长、产量及水分利用效率等生理生态指标影响方面的研究进展。亏缺灌溉可以明显影响冬小麦根系在土壤中的分布, 并通过水分调节叶片的气孔, 进而影响光合产物, 优化冬小麦的干物质生长和分配, 最终实现最高的经济产量。多年不同供水条件下田间连续试验和控制性盆栽试验的研究结果显示, 拔节期是冬小麦对水分比较敏感的时期, 不宜进行亏缺灌溉, 其他时期可以进行适度的亏缺灌溉。同时, 根据研究结果优化了冬小麦季的灌溉制度, 提出在干旱年灌溉3 水、平水年灌溉2 水和丰水年灌溉1 水的灌溉制度, 次灌溉水量在60~70 mm 之间。     

冀北地区丰宁县水源林地水源涵养能力

林地是水源林涵养水源、防治水土流失的功能主体.以冀北地区丰宁县,4种不同类型水源林地为研究对象,从土壤层与枯落物层两方面,研究当地水源林地的水源涵养能力.研究发现:水源林地枯落物持水能力阔叶林地明显优于针叶林地,4种水源林地枯落物持水能力依次为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地;其中,杨树林地枯落物最大持水量为29.79 t/hm2,有效持水量为4.01 t/hm2.在土壤总孔隙度方面,水源林地土壤持水能力依次为杨树林地＞草地＞耕地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地,水源林地总孔隙度在43.49％ ～ 34.96％;在土壤密度方面,草地＞油松林＞耕地＞杨树林地＞油松×山杏林地＞落叶松×山杏林地;在土壤水分常数方面,在0～30 cm的土层内,落叶松×山杏林地、油松×山杏林地、油松林地3种山地立地类型水源林地均是10 ～ 20 cm土层土壤水分常数最大,杨树林地20 ～ 30 cm土层的水分常数最大,草地和耕地内,0～10 cm土层的水分常数最大.综合比较不同样地类型内,样地土壤和枯落物持水能力,杨树林地的水源涵养能力最强,最大持水量和有效持水量分别为1 334.49和1 167.41 t/hm2,总体涵养水源能力为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地.     

黄土高原半干旱区沙棘林净初级生产量与耗水量研究

本文以吴旗飞播和人工建造的沙棘林14年定位试验研究资料为依据,论述了黄土高原半干旱区沙棘成林特点、生物量、蒸腾强度、耗水量和林地土壤水分动态。研究结果表明:3～4龄沙棘开始根蘖繁殖,8龄林密度达最大值,随着对水、光的竞争,密度又趋变小,其密度、生物量因水分条件不同而不同。5～13龄沙棘林地年平均总耗水量为362mm,较同期平均年降水量355mm略高。其中平均年蒸腾耗水量262mm,占总耗水量的72.4%。对照荒山平均年耗水量366mm,其中蒸腾耗水量仅占13.9%。荒山植被生产1g干物质的总耗水量是沙棘的6倍。5～13龄沙棘林净地上初级生产量是荒山植被的5.8倍。沙棘林地3～5m深土层储水严重亏缺,但1～2m土层水分可得以补偿,且持水量较荒山高,所以不仅沙棘可正常生长,其林下草被生长亦较对照荒山植被为好。     

东新村农业水资源的开发与节水灌溉现状调查

通过对东新村的水量平衡分析表明:该村农业水资源供需矛盾日趋尖锐,在当前生产水平下,年缺水约50万m³,必须大力推广节水灌溉技术,维持地下水采补平衡,以维持该村农业的持续稳定发展.     

水土保持与绿水资源保护

绿水概念是由瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所水文学家Falkenmark于1995年首次提出的,它拓宽了传统水资源的范畴,更新了水资源的思维,引起科学界对水资源概念和水文功能的重新思考。在水资源越来越匮乏的严峻情况下,从绿水概念出发,可以看出"水土保持"概念的全面性,也更加明确了保水的思路和方法,为全面做好水土资源保护提供了理论基础。水土保持中"保水"的对象就是绿水,水土保持工程措施可以增加绿水比例,林草措施可以储蓄绿水,耕作措施可以提高绿水利用效率。应完善保水评价体系,加强绿水资源管理,发展保水技术,完整地宣传水土保持概念,树立完整的水土保持意识。     

再生水水质对斥水和亲水土壤水分特征曲线的影响

为探求再生水灌溉对斥水和亲水土壤水力特性的影响,该文选用有代表性的斥水黏壤土和亲水黏壤土、斥水砂土和亲水砂土,测定其在自来水、再生水和其他4种生活污水条件下的土壤水分特征曲线,采用主成分分析法得到不同水质综合指标,分析水质综合指标对不同土壤水分特征曲线的影响,采用van Genuchten-Mualem模型对黏壤土土-水曲线的参数进行拟合,并分析水质综合指标对黏壤土累积当量孔径分布、比水容量和水分常数的影响。结果表明:在相同基质吸力情况下,黏壤土含水率随水质综合指标增加(水质变差)而减小,砂土的含水率随水质变化不大;在低吸力段,斥水和亲水黏壤土的比水容量随水质综合指标的增加而增加;土壤进气值与水质综合指标呈显著负线性相关关系(R~2分别为0.94和0.78);相同水质条件下,斥水土壤的进气值比亲水土壤小;随着水质综合指标的增加,斥水和亲水黏壤土的极微孔隙降低,而中等孔隙和大孔隙增加,小于某当量孔径的累积百分比增加;随着水质综合指标的增加,斥水和亲水黏壤土的田间持水率、凋萎系数、有效水和易利用水比例均减小,但再生水对田间持水率和易利用水比例降低作用不显著。研究结果可为大面积再生水灌溉及其管理提供一定的理论依据。     

保水剂构件的保水保肥效果研究

[目的]针对水土流失造成的肥料养分流失及部分地区干旱缺水的问题,进行节水保肥的系列研究,阐明保水构件的保水保肥效果及其应用前景。[方法]利用保水剂加工成各种形状的保水构件,并使其获得的保水保肥效果优于把保水剂和土混匀的常规方法。[结果]在同等淋水量的情况下使用保水构件可减少65%的水分流失,N,P,K养分流失可减少89%以上;盆栽试验中,在干旱胁迫情况下,保水构件可使玉米增产155%;大田试验显示,自然降雨条件下,保水构件可使玉米增产26%,甘蔗增产10.5%且糖度增加。同时N,P,K养分下渗流失减少而对养分的吸收增加。[结论]系列试验说明保水构件可提高作物产量、质量和对养分的吸收。     

制约我国农业高效用水发展的主导因素分析

在分析我国节水农业发展现状的基础上,提出了制约我国农业高效用水发展的4个主导因素,节水虽得到高度重视,但行业之间协调不力,缺乏整体思路;节水虽有一定科学积累,但未形成整体优势,甚至有些方面科研滞后于生产,亟待提升;管理水平落后,缺乏用水标准;政策法规不健全,投资体系不完善,节水实施不力。最后,对如何实现农业高效用水提出了若干对策与建议。     

水土保持与水资源可持续开发利用的探讨

水循环是自然界水体的自然规律,也是水资源可持续开发利用的基础,任何破坏水循环机理的因素都将阻碍水资源可持续开发利用;相反,有利于水循环机理的因素都将促进水资源可持续开发利用。这里从水循环机理分析水资源可持续开发利用与水土保持的内在联系,分析水土流失和植被破坏对水资源开发利用的影响,探讨水资源可持续开发利用与水土保持的辩证关系,进一步阐述水土保持在水资源可持续开发利用工作中的重要作用。     

基于区域投入产出模型的甘肃省水资源状况分析

基于投入产出分析法,以甘肃省2007年行业经济及用水数据为基础,构建了地区水资源投入产出表。通过对甘肃省行业用水系数、用水乘数、用水量等指标的分析,研究了甘肃省各行业对经济系统的水资源消耗间接拉动效应。在此基础上进一步研究了经济系统内部行业间虚拟水的转移,分析了经济系统内部虚拟水的流向,并通过计算甘肃省虚拟水的进出口量对经济系统间虚拟水的流向进行了分析。分析结果表明,种植业用水系数、用水量在该省行业中处于最高,对经济系统水资源的间接拉动影响较小,是主要的虚拟水输出行业。其中一部分虚拟水流向制造业,经由制造业流向建筑业与服务业等行业,另一部分流向省外。在构建节水型经济系统的过程中,由于行业间水资源消耗的关联性,考虑到其他行业对种植业的间接拉动,在采取缩小种植业规模提高种植业节水效率及调整区域产业结构的情况下,应将减少消费端的物质消费因素考虑进去。     

不同类型水源保护林水资源保护功能的分析和评价

针对北京市密云县密云水库上游清水河流域现有水源保护林类型现状,对油松林、刺槐林、板栗林及混交林4个林分类型的截留降雨、枯枝落叶容纳雨量、林地土壤蓄水、减少地表径流及净化水质能力进行了分析、比较和评价。结果表明,在最小消耗水资源和有利于水资源积累的前提下,水源保护林中的油松水资源消耗较少,混交林次之,刺槐林、板栗林最多。因此建议水源保护林营造应加大耗水能力小和净化水质的树种比例。     

BP保水剂及其对土壤与作物的效应

对美国生产的ＢＰ保水剂在土壤中的试验结果表明,ＢＰ保水剂有极强的吸水保水能力,对无离子的吸水能力为３８．７ｍＬ／ｇ,含盐量在０～０．１％范围内,溶胀度变化最大,在０．１％盐水中的溶胀度仅为蒸馏水的６３％,吸持的有效水占２／３以上;ＢＰ保水剂施加到土壤中可改善土壤物理水分性状,土壤持水性能显著增大,在０．０１～１．５ＭＰａ土壤水势范围内,砂土和重壤土较轻壤土和中壤土有显著增加;土壤中施加ＢＰ保水剂,土壤饱和导水率显著降低,土壤蒸发性能无显著变化,土壤团聚作用增强;其中砂土增加效果显著;ＢＰ保水剂加入砂土中盆栽种植小麦试验表明,加入ＢＰ保水剂,可使小麦幼苗株重、根系长度和根重有明显的增加,根冠比明显增大,根系营养状况良好,对小麦生长有明显的促进作用。     

磁化—去电子水对盐渍化土壤水盐运移特征影响

磁化与去电子等活化水处理技术在农业灌溉领域的应用受到人们广泛的关注,为了阐明磁化—去电子水入渗对土壤水盐运移的影响机制,利用自来水、去电子水、磁化水(0.4 T)、以及磁化—去电子水开展一维垂直入渗试验,研究了磁化—去电子活化水对土壤水盐运移特征及盐分淋洗效率的影响.结果表明:与对照相比,磁化—去电子活化处理能够有效促...