分蘖期稻田不同水深对暴雨后地表水氮磷变化的影响

水稻分蘖期,田间密闭度低、田面自然生物膜尚未形成,暴雨击溅容易引起稻田地表水浑浊而增加土壤氮磷向地表水的释放,田面水层可以缓冲雨滴对土壤的击溅。【目的】研究不同田面水深对暴雨后地表水氮磷变化的影响。【方法】设计3组雨前不同蓄水深度(浅水层、中水层、深水层)的测坑试验,观测了暴雨后地表水氮磷质量浓度及其负荷增加量的变化。【结果】暴雨后,不同处理地表水氮磷质量浓度均有大幅度提高,其中浅水层氮磷质量浓度增加最大,中水层次之,深水层最小,之后几天会有所减少;不同处理雨后第1天氮磷负荷增加量亦表现为浅水层中水层深水层。【结论】要降低面源污染,就应尽量避免雨后立即排水,若确需要排水,应等质量浓度稳定之后即4 d左右再进行排水。     

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤N2 O浓度剖面分布的影响

为了揭示生物炭施用对节水灌溉稻田土壤N_2O产生及排放的影响,本研究基于田间试验及微电极技术,分析了节水灌溉稻田土壤N_2O浓度剖面分布对生物炭施用的响应。研究结果表明,在施肥后大部分时段,各处理稻田土壤N_2O浓度自表层至下层呈现降低—增加—降低的趋势,在施肥后初期或后期会有所不同。蘖肥施用后中量生物炭施用(20 t/hm~2)减少了节水灌溉稻田土壤剖面N_2O浓度,穗肥施用后则相反。高量生物炭施用(40 t/hm~2)增加了施肥后部分时段土壤剖面N_2O浓度。淹水灌溉稻田土壤不同深度N_2O浓度均显著高于控制灌溉稻田土壤。控制灌溉稻田N_2O排放增加主要与节水灌溉的无水层管理促进了土壤中产生的N_2O排放有关。研究结果可为更加全面评价节水灌溉稻田的环境效应,实现稻田水土资源的可持续利用提供科学依据。     

返青期水层深度对盐碱地水稻生长的影响

为研究返青期水层深度对宁夏银北地区盐碱地水稻生长指标及产量的影响,在水稻的返青期分别设置20、35、50 mm 3个不同的水层深度进行控制灌溉,通过田间对比试验分析不同水层深度对水稻根区土壤盐分含量、保苗率、生长指标、产量及灌溉水分生产率的影响。试验结果表明:水层深度为50 mm时脱盐效果最显著;水层深度为35 mm时保苗率为95%、产量达7 200 kg/hm~2、灌溉水分生产率为0.51 kg/m~3,3个指标是处理间最高的,也未出现返盐现象。因此,水稻返青期水层深度控制在35 mm更有利于宁夏银北地区盐碱地水稻的生长。     

不同水肥条件下水稻全生育期稻田氮素浓度变化规律

为了寻找较优的水肥运筹模式以促进农业生产和减少过量施肥对环境造成的面源污染,开展了基于蒸渗仪中水样采集与室内水质化验的试验研究,分析了水稻全生育期不同水肥模式对稻田氮素浓度变化的影响与不同土壤深度氮素浓度的变化规律.结果表明.不同水肥条件下稻田地表水与土壤溶液中氮素浓度总体呈现施肥后10 d内出现峰值,之后迅速下降.并逐渐趋于稳定的变化规律.减少施肥后10 d内稻田排水量或推迟排水时间,是降低其氮素随径流流失的有效途径.控制灌溉减少了稻田氮素对地表水的污染,其土壤溶液中氮素浓度虽略有增加,但由于总渗漏量减少,因此总淋失量仍小于淹水灌溉.受不同水肥因素的影响,地表水和各层土壤溶液中硝态氮和铵态氮的浓度变化规律存在差异.淹水灌溉条件下施肥水平对氮素浓度影响不显著,而控制灌溉条件下实地施肥氮素浓度低于常规施肥.综合考虑水肥耦合的影响,控制灌溉实地养分管理运筹模式是减少稻田氮素淋失量的较优水肥运筹模式.     

加气对水稻泡田期田面水质的影响

为解决秸秆还田技术实施后南方稻田泡田期出现的水体恶化问题,模拟秸秆还田后的淹水稻田,采用加气0.5 h和不加气对田面表层水体进行处理,对田面水体中的铵态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)以及总磷(TP)的含量进行研究。结果表明:加气处理能使淹水条件下的田面表层水NH~+_4-N和TP浓度峰值分别降低77.4%和29.84%,且使得NO~-_3-N和TP浓度较快的上升、并提早出现峰值,同时使淹水初期和后期田面表层水体溶解氧含量保持较高的状态,使水体处于好气环境的时间变长,使淹水稻田面临氮磷污染的风险有所降低,从而利于作物根系生长。研究表明:对秸秆还田后泡田期的稻田进行加气处理能有效提高田面水溶解氧含量,缩短高浓度氮磷的持续时间,从而减轻水质污染的风险。     

呼伦湖夏季与冬季水质现状评价研究

为更好地了解呼伦湖水环境现状,于2012年夏季和冬季分别对呼伦湖水域13个采样点的水质指标TN、TP、Chla浓度进行监测,并选取综合营养状态指数法、湖库营养状态分级法和综合水质标识指数法分别对呼伦湖水质进行了水环境现状评价。结果表明:夏季TN、TP和Chla浓度分别在1.468~2.961mg/L之间、0.100~0.174mg/L和1.665~10.562mg/m3之间,TN浓度属地表水环境质量的Ⅳ到超Ⅴ类水体标准,TP浓度属地表水环境质量的Ⅳ到Ⅴ类水体标准,在空间分布上,TN浓度在靠近南北两岸处大于湖心区,且南岸大于北岸,TP浓度由北岸向东南岸逐渐递减,Chla含量在湖心区最大,且逐渐向南北两岸递减;冬季TN、TP和Chla浓度分别在0.992~2.070mg/L之间、0.196~0.315mg/L和0.207~8.305mg/m3之间,TN浓度空间分布趋势与夏季相同,属地表水环境质量的Ⅲ到超Ⅴ类水体标准,TP浓度由南岸向东北岸逐渐递减,为地表水环境质量的Ⅴ到超Ⅴ类水体标准。综合指标显示呼伦湖在夏季属于轻度富营养化,部分区域属于中度富营养化,冬季属于轻度富营养化。     

考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化

为充分利用有效降雨挖掘农业节水潜力,以湖北漳河灌区为例,提出一种考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化方法,根据长系列历史气象数据对传统淹灌模式进行分阶段优化,改变各生育阶段控制水层深度,寻找最大利用降雨兼顾减少灌水次数的最优水层深度组合并分析节水原因及效果.结果显示,优化后适宜水层下限比优化前低10 mm,降雨后最大蓄...     

双闸板溢流式水田精准灌排控制装置的研究与应用

水田灌排管理粗放导致水肥流失严重、利用率低,产生水环境污染问题。文章研究了一种新型水田精准灌排控制装置,通过双闸板调节实现精准控制稻田水层深度,有效利用雨水和控制排水,减少稻田氮磷流失,蓄水、节水、减排效果明显,结构简单、操作简便、成本低,具有很好的推广价值。     

促沉装置净化稻田径流排水中面源污染物的效果研究

【目的】研究促沉净化装置对稻田径流排水中主要面源污染物的去除效果,探寻适合农田径流排水的原位处理技术。【方法】于2015年在上海市奉贤区青村镇种源研发基地内选取5块稻田,在每块田的排水口处修建一套容积约为1.9 m³的促沉净化装置,内部用多面空心球和沸石按1∶2的体积比进行填充,在外围用沸石填充,分析每套装置进出水中的固体悬浮物、总氮和总磷的质量浓度。【结果】在整个稻季中,使用促沉净化装置对稻田径流排水中的固体悬浮物、总氮和总磷均具有较好的去除效果,其平均去除率分别达到61%、33%和34%。该装置对固体悬浮物或总磷的去除率与其质量浓度之间存在显著的对数正相关关系,即质量浓度越高,其去除率也越高;但对总氮的去除率与其质量浓度之间则呈一定程度的线性负相关关系。【结论】促沉净化装置对稻田径流排水中主要面源污染物均有较好的去除效果,使用促沉净化装置可在不影响流速的情况下,有效降低径流排水中污染物的质量浓度,改善周边水体环境,维护水体生态系统平衡稳定。     

旱涝交替胁迫下稻田水氮素流失规律

以农田水位作为水稻旱涝交替胁迫调控指标,在蒸渗测坑进行水稻拔节孕穗期和抽穗开花期的旱涝交替胁迫试验,研究了旱涝交替胁迫下稻田水NH⁺₄-N,NO^-₃-N的流失规律.结果表明:NH⁺₄-N是稻田地表水、地下水氮素的主要形式;旱涝交替胁迫对稻田水NH⁺₄-N,NO^-₃-N浓度变化影响明显,FDTF较FFTD的稻田水平均NH⁺₄-N、平均NO^-₃-N浓度都高,FDTF和FFTD均能降低地表水NH⁺₄-N,NO^-₃-N浓度,FDTF和FFTD涝水胁迫下的地下水平均NH⁺₄-N、平均NO^-₃-N浓度高于干旱胁迫下;此外,在干旱胁迫后进行涝水胁迫可以显著增加地下水NH⁺₄-N,NO^-₃-N浓度.因此,应避免旱后复水稻田的排水.     

Effectiveness of cyclic irrigation in reducing suspended solids load from a paddy-field district

The reduction of suspended solids, nutrients, and organic matter loads in drainage water from paddy fields is an important issue for water quality management in closed water areas in Japan. We evaluated the ability of cyclic irrigation to reduce the suspended solids load from paddy fields. In 2006 and 2007, we investigated water and mass balances during the irrigation period in a low-lying paddy-field district neighboring Lake Biwa, which is the largest lake in Japan. We confirmed that cyclic irrigation reduced effluent loads during the puddling season. With cyclic irrigation, 118 kg ha⁻¹ of suspended solids was returned to the paddy fields in 2006 and 199 kg ha⁻¹ in 2007. The effect of cyclic irrigation on the net suspended solids load can be represented by three ratios: the concentration ratio, which represents the ratio of the suspended solids concentration in drainage water to that in lake water; the cyclic irrigation ratio, which represents the ratio of the volume of reused water to that of irrigation water in cyclic irrigation; and the surplus irrigation water ratio, which represents the ratio of the volume of surplus irrigation water to that of irrigation water. The cyclic irrigation ratio and the surplus irrigation water ratio interact to determine the effect of cyclic irrigation on the net suspended solids load. Simultaneously increasing the cyclic irrigation ratio and decreasing the surplus irrigation water ratio will maximize the purification effect on drainage water from paddy fields.     

江苏里下河平原农田涝灾的情景模拟分析——以高邮灌区典型圩垸为例

为了分析环境改变后江苏里下河平原农田涝灾的变化特点,以高邮灌区某典型圩垸为例,利用构建的农田涝灾分布式模型模拟了不同暴雨强度、斗沟规模、外排条件、抽排能力和泵站调度规则等环境因子改变条件下的涝灾减产分布.结果表明:现状条件下,在遭遇5%暴雨时受涝面积比为10.47%,最大减产率为4.07%;遭遇2%和1%暴雨时,受涝面积比增至56.54%和86.87%,最大减产率增至10.32%和13.37%.若将斗沟深度由现状的1.3 m挖深至2.0 m,则可以使5%, 2%和1%暴雨条件的受灾面积分别减少14.73%,16.11%和3.91%,最大减产率分别降低5.16%,4.75%和3.81%.若将外河水位预降0.5 m,则可以使5%,2%和1%暴雨条件的受灾面积分别减少86.87%,13.62%和8.52%,最大减产率分别降低66.59%,40.60%和28.12%.若将泵站外排能力由现状的9 m³/s提高到14 m³/s,在遭遇5%暴雨时,受灾情况无变化;2%和1%暴雨条件下的受灾面积分别减少31.68%和11.52%,最大减产率分别降低31.10%和11.44%.单纯降低泵站启排水位而不同时降低外河闸的关闸警戒水位,对涝灾减轻效果几乎没有影响.     

Field evaluation of sand-ditch water harvesting technique in Jordan

Water harvesting is viable alternatives for rainfed agricultural production in semiarid lands. A field experiment was conducted to evaluate the efficiency of a relatively new water harvesting technique, called sand ditch, for moisture and soil conservation. Twelve field plots of 10 m × 2 m were constructed in two adjacent fields having silt loam soils but varied in soil depth, 0.75 m and 2 m, and slope of 10% and 12%. A 130 L barrel was installed at the downslope end of the plots to collect water and sediments at the end of each rainstorm along the rainy season. Three types of treatments were used in duplicates (12 plots in total); sand-ditch plots in which a ditch of 2-m long, 1 m wide and 0.8 m deep was constructed in the middle of plots across the slope (2 in each field), two compacted plots and two plots covered with plastic mulch in addition to four control plots, 2 in each field. The total amount of runoff, sediment concentration, total infiltration and sediment loss for the experimental plots were measured or calculated after each storm during the winter season 2004/2005. Experimental results showed that sand-ditch technique significantly reduced runoff and sediment loss and increased infiltration and soil moisture compared to control or compacted plots. The overall average runoff and sediment reductions in the sand-ditch plots were 46% and 61% compared to control plots. Sediment losses from compacted plots were about 2.2 and 6 folds higher than control and sand-ditch plots, respectively making soil compaction unsuitable technique for rainfall harvesting under the current experimental and climatic conditions. Construction of sand ditch also increased the dry matter yield of native grass by an average of 62% and 40% in the two experimental fields compared to control.     

温室番茄循环曝气地下滴灌土壤水分动态及耗水特性

为探求循环曝气地下滴灌对温室番茄土壤水分及耗水特性的影响规律,采用正交试验,研究了不同滴灌带埋深、曝气水平及灌水量对温室番茄土壤含水率、耗水量、产量及水分利用效率的影响.整个生育期内番茄耗水量呈先增大后减小的趋势,曝气处理番茄耗水量显著高于不曝气处理.相比于不曝气处理,曝气滴灌处理番茄产量提高10%.15 cm滴灌带埋深、溶氧值30 mg/L以及K_P为0.75灌水量处理的番茄产量和水分利用效率达到最大值,分别为64 951.3 kg/hm²和23.26 kg/(hm²·mm).结果表明,曝气处理对番茄产量、水分利用效率的影响具有统计学意义(P<0.05).曝气对于土壤含水率有一定影响,且曝气处理有助于番茄对水分的吸收.滴灌带埋深和灌水量交互作用对番茄产量的影响具有统计学意义(P<0.05),滴灌带埋深和曝气量交互作用对番茄产量的影响具有统计学意义(P<0.01),灌水量与滴灌带埋深、灌水量与曝气水平交互作用分别对番茄水分利用效率的影响具有统计学意义(P<0.01).     

地中仪地膜棉灌溉试验特征分析

利用不同地下水埋深的地中仪进行地膜棉的灌溉试验,分析了地膜棉不同生育期时蒸发、入渗的变化特征：受地膜棉的蒸腾作用,灌溉入渗量随其日耗水量增加而显著减少;棉花根系吸水影响深度与其日耗水强度成指数关系,其根系吸水最大影响深度为2．76m;棉花根系利用地下水量随埋深增加而减小,棉田最佳的灌水湿润深度应小于1．0m,当灌水湿润深度超过1．5m时,其根系不能更多利用地下水,即可认为是深层入渗。     

新疆地下滴灌无膜移栽棉花干物质积累与需水量关系

通过田间小区试验,设置不同灌水处理,开展地下滴灌方式下无膜移栽棉花各生育期干物质积累和需水量关系的研究,分析二者之间的相关性。从棉花各生育期干物质积累和需水量拟合结果来看,其R2值均大于0.9,F检验值达到显著水平,说明干物质积累量和需水量具有显著的相关性。各生育期干物质积累和需水量变化趋势符合"S"变化规律,干物质积累、需水量的峰值均出现在花铃期,日增干物质质量在3.79～4.99g之间,日均需水量在4.88～7.41mm之间。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

东北寒区水稻需水对地下水埋深的响应及灌溉模拟

【目的】揭示不同降水年型下东北寒区水稻需水对地下水埋深变动与灌溉的响应规律,进一步优化寒区水稻灌溉制度。【方法】以黑龙江庆安和平灌区灌溉试验站多年水稻灌溉试验及2017年地下水动态观测数据为依据,分析不同灌水模式下水稻耗水及地下水变化动态,验证AquaCrop模型在东北寒区水稻生长模拟中的适用性,并用于模拟分析25%、50%、75%降水年型下水稻需水与不同地下水埋深的相互关系及灌水量的响应规律,提出适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及其生育期净灌水量。【结果】①水稻生育期内,地下水埋深先浅后深,其中,分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期耗水量大,灌溉和降雨较多,地下水埋深较浅;②构建了3种降水年型下ET与GD、I的多元回归方程,综合考虑了水稻需水量与地下水埋深、生育期灌水量之间的相关关系,可用于稻田高效耗用水管理和地下水资源持续利用;③为实现东北寒区水稻高产和地下水埋深基本稳定的双重目标,地下水埋深应控制在2.0～2.5 m之间,水稻生育期净灌水量为:枯水年不宜低于现状灌水量,即300 mm;丰水年和平水年净灌水量可适当减少至现状灌水量的0.8倍,即240 mm。【结论】提出了适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及生育期净灌水量,为促进我国东北地区节水增粮,保护湿地生态环境,提高农业用水效率提供了理论依据。     

温室番茄对微小流量滴灌埋深与灌水量的响应

试验采用番茄品种为“中研998”,于2017年3-7月在中国农业大学通州实验站春秋大棚中进行.试验共6个处理,3个灌水梯度(以田持的85%,75%,65%计)与2个痕量带埋深梯度(15,30 cm).研究结果表明:埋深与灌水下限对番茄植株株高茎粗的影响规律性不强;深埋处理更有利于植株茎干物质积累,浅埋更有利于叶干物质积累,说明浅埋处理植株蒸腾量更大;埋深与灌水下限对根干重的影响规律性不强;深埋更有利于提高果实产量、氮素表观利用率与肥料偏生产力,浅埋更有利于提高水分利用效率;灌水下限越低,果实产量、水分利用效率、氮素表观利用率与肥料偏生产力越高.因此根据本试验研究的各项指标综合得出埋深为30 cm、灌水下限为65%田持时最适宜此种试验条件下温室番茄的生长.     

气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响

【目的】探析气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响。【方法】利用年代波动性分析、突变检验、灰色关联分析、敏感性分析、双累积曲线法和相对贡献率分析了人民胜利渠灌区1952—2013年地下水埋深及其影响因素的变化和突变特征,并识别了地下水埋深与各影响因素间的响应特征。【结果】人民胜利渠灌区地下水埋深呈明显增加趋势（0.8 m/10 a）。地下水埋深在1952—1959年的变异系数最大,为27.33%,呈中等变异性;降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量在1960s的变异系数最大,其中蒸发量和平均气温呈弱变异性。地下水埋深、降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量的突变年份分别发生在1984年、1970s、1972年前后、1973年前后以及1993—1996年。各影响因素对地下水埋深的影响程度大小为平均气温>降水量>灌溉水量>蒸发量,敏感程度为平均气温>蒸发量>降水量>灌溉水量。各影响因素对地下水埋深的贡献大小呈平均气温>蒸发量>灌溉水量>降水量,其中平均气温的贡献率最大为38.16%,降水量的贡献率最小为17.40%;2002—2013年灌溉水...