山西省主要粮食作物生产水足迹研究

基于水足迹理论,利用气象和农业数据,对山西省2005-2014年11个市主要粮食作物生产水足迹及水足迹进行量化,并对其时空差异进行分析。结果表明:1)山西省各地区粮食作物生产水足迹在研究时段内均呈下降趋势,全省综合作物生产水足迹由1.75m~3/kg减少到1.31m~3/kg;2)作物生产水足迹在区域间有由南向北增加的趋势,其中大同、吕梁、太原生产水足迹较高,具备提高水资源利用效率的空间;3)山西省粮食作物年均水足迹总量为163.65亿m~3,高于全省水资源总量,水资源利用呈不可持续状态。该结果可为山西省制定水资源管理策略提供参考。     

县域尺度下关中地区农作物水足迹时空特征及影响因素

探讨区域农作物水足迹与其时空分布规律及驱动因素,可以提高农业生产效率和水资源利用效益。本研究量化并分析关中地区54个县(区)2000—2020年冬小麦和夏玉米水足迹,并借助通径分析方法探究影响其绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹时空变化的驱动因素。结果表明：(1)关中地区农作物总水足迹从2000年2.232×10⁸m³下降到2020年2.003×10⁸m³,其中,蓝水是最主要的水资源使用形式,其次是灰水,绿水使用量最少,三者占比分别为37.261%、36.254%和26.485%;(2)农作物总水足迹空间上差异显著,呈现出东高西低和相似地区(高-高、低-低)集聚分布的特征;(3)单位面积产量、平均风速和化肥施用量分别为影响绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹最显著的因素。本研究的结果有利于帮助关中地区节约水资源和提高用水效率,拓展农业水资源可持续利用思路。     

敦煌1980-2012年农业水足迹及结构变化特征

运用水足迹模型,从生产水足迹角度计算评价了1980-2012年敦煌市农业水足迹及水资源的可持续性,并进行敦煌农业水足迹结构的合理性研究.研究表明:(1) 1980-2012年敦煌市农业水足迹从1980年的1.26×108m3增加到2012年5.43×108m3,对水资源的真实占用是农业用水统计量的1.72倍;敦煌以经济作物为主的农业结构不合理,耗水作物占经济作物种植的50％以上.(2)水足迹研究为解决干旱区水资源在本流域或更大范围内的合理配置提供了借鉴.敦煌市水资源利用呈不可持续状态,调整经济作物种植结构、实施虚拟水战略,实现农业水资源的高效利用是缓解敦煌水资源紧缺问题的主要措施.     

基于水足迹理论的内蒙古1990～2016年水资源评价

水足迹是基于消费基础的水资源占用情况的指示器,能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费,为水资源的科学管理提供了新视角。文中采用自下而上的水足迹法,从时空范畴的角度出发,对内蒙古水资源状况进行了定量分析与评价。结果表明:1990~2016年内蒙古水资源总量和人均量的波动趋势总体一致,人均水足迹增长了131.88m3/人,虚拟水足迹占优势地位,未超出水资源承载力范围;各盟(市)的人均水足迹差异显著,巴彦淖尔的最小,阿拉善的最大,且实体水足迹中农业用水占比较大;除呼伦贝尔、通辽、兴安盟和锡林郭勒外,各盟(市)水资源利用均处于超载状态。内蒙古水资源的时空分配极不平衡,协调各盟(市)间的用水关系和优化用水结构迫在眉睫。     

吉林省主要农作物的生产水足迹研究

基于生产水足迹的视角,借鉴粮食生产虚拟水的算法(Aldaya&Llamas,2008),采纳灰水足迹的最新研究成果(2010),应用联合国粮农组织提供的CROPWAT软件,对吉林省玉米、水稻和大豆三种农作物在丰、平、枯条件下的生产虚拟水及其水足迹进行计算,并着重探讨了灰水问题。主要结论是:1)无论降水量多寡,玉米、水稻和大豆的生产虚拟水量均以绿水为主,且蓝水、绿水虚拟水量之和比全国均值低、比东北三省的均值高,具备提高水资源利用效率的空间;2)施用化肥产生的灰水足迹在总水足迹的比重较大,与"吉林省在东北地区面源污染贡献率高"的结论一致,增产百亿斤商品粮计划实施过程中,粮食安全和生态安全的"双赢"目标任重而道远。     

陕西省2003年水资源足迹测评与分析

水足迹由于考虑了社会经济系统中的虚拟水消费量,较完整刻画了人类对水资源的真实占用和消费情况,为水资源的科学管理提供了一个崭新的视角。利用水足迹模型计算2003年陕西省全省资源水足迹和人均水足迹,结果表明:陕西省2003年的水足迹为248.862亿m3、人均水足迹为671.656 m3,水资源集约利用度为9.638元/m3,2003年陕西水资源压力指数为331.4%。提出了降低水足迹以缓解水资源压力的几条途径,探讨了今后水足迹研究的方向。     

新疆主要农作物生产水足迹研究

农业是新疆水资源消耗最大的产业。本研究应用水足迹理论对新疆83个县市主要农作物的生产水足迹进行研究分析,比较不同作物之间生产水足迹的差异,探讨新疆农业生产水足迹在空间上的变化规律。研究结果表明,全疆2014年主要农作物生产水足迹总量为355.47×108m3,其中主要为蓝水足迹,所占比例高达91.31%;绿水足迹极低,所占比例仅为8.69%。7种主要作物生产水足迹由高到低分别是棉花,向日葵,小麦,水稻,玉米,苜蓿以及甜菜。水足迹空间分布在不同区域差异显著,南疆以及伊犁地区的生产水足迹总量相对较高,二者总量为243.46×108m3,东疆和北疆地区水足迹总量相对较低,二者总量为112.01×108m3,总体呈现出西南高东北低的分布趋势。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

陕西省近10年来水资源足迹动态变化研究

水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量[3]。文中以陕西省为例,运用产品虚拟水研究方法测算并分析了陕西省1998-2007年的水足迹及其动态变化,结果表明:自1998年来陕西省水足迹总量稳定在239-267亿m3,人均水足迹保持在660-730m3,两者总体呈上升趋势,10年间陕西省水资源集约利用度提升迅速,水资源压力指数由于受到降雨量等因素的影响,波动较大,总体有所升高。将陕西省水足迹与同期全国其他城市以及国外一些国家进行了对比,并提出了降低水足迹以缓解陕西地区水资源压力的几条途径。     

基于修正水资源压力指数的华东地区水-能-粮协同安全评估

水资源、能源和粮食三者之间存在紧密而复杂的关系,共同维系着人类社会的可持续发展.文中在量化分析华东地区粮食-能源生产水足迹及其虚拟水流动的基础上,提出水资源压力指数(MWSI)修正的方法,并运用该指数评价了伴随贸易而流出的虚拟水给当地水资源系统造成的压力.结果 表明,华东地区粮食能源生产水足迹与贸易虚拟水流动量均呈上升...     

水热耦合下的水汽蒸发动力学

应用培养箱试验方法,研究了4种温度5种湿度下黄绵土的水汽蒸发状况。结果表明:温度和湿度升高,水汽蒸发量均随之增高。在水汽蒸发时,温度与湿度存在正的交互效应。水汽蒸发量(W)与土壤初始含水量(θ)、温度(T)、时间(t)的关系为:W=11.028-0.491θ-0.078T 0.042θT (-0.668 0.204θ-0.797T 0.023θT)lnt     

塔里木河下游河段耗水特征与输水方式演变研究

采用水量平衡法、实地勘查和遥感影像数据相结合的方式,阐述了生态输水后河道输水方式变化对河床渗透性能演变、不同输水方式下水环境响应特征;分析了输水后塔里木河下游河道的耗水率和河床透水性规律以及生态闸后近自然漫溢下的MNDWI变化特征.结果 表明:(1)持续输水河道的波涌灌效应会增强,减少对地下水补给量;(2)以库木吐格为...     

荒漠绿洲区春小麦耗水规律与水分利用效率研究

为了掌握荒漠绿洲区春小麦的耗水规律,建立高效节水型绿洲农业,通过田间观测试验,分析了6种不同灌溉定额下春小麦的土壤含水量、耗水量、土面蒸发量以及WUE的变化特征。结果显示,不同灌水定额下,春小麦全生育期耗水量的变化范围为450mm~650mm,其中春小麦的平均蒸腾耗水量为总耗水量的81%,而平均土面蒸发量为总耗水量的19%。拔节后期~抽穗前期是春小麦需水的第一关键期,灌浆后期~成熟期是次关键期。WUE随籽粒产量先增大后减小,二者之间呈二次曲线的关系。可见,过度灌溉不利于WUE的提高,造成水资源的浪费。     

蒸发条件下地下水对土壤水盐分布的影响

土壤水分是盐分运移的载体,蒸发条件下地下水会对土壤盐碱化产生一定影响。本文在白炽灯（275 W）模拟稳定蒸发和土柱模拟50 cm地下水位的条件下,设置4组重复,试验中水温盐传感器每隔1 h采集一组数据,测定土柱中5～50 cm的土壤水、盐含量,观察表层析出盐分。结果表明：蒸发条件下盐分聚集过程中,距地表30 cm处土壤水、盐含量在蒸发进行3 d左右出现峰值;距地表30 cm处含水率的定值略低于距地表50 cm处含水率定值,而含盐量定值与距地表50 cm处含水率定值相近。距地表10 cm处土层水盐含量在蒸发进行第7天左右时间出现峰值,然后水分逐渐降低并趋近一个定值;说明距地表30 cm以下土体作为一个通道起到盐分的传递作用,土柱蒸发结束后,形成“浅集表聚”的分布特征。K⁺、Na⁺和Mg²⁺的含量从纵剖面分析都呈现自下而上50～25 cm逐渐减小、25～0 cm逐渐升高的趋势,并且三种离子都在25 cm埋深即土柱的1/2处产生一个最小值;除去表层由于反盐堆积的离子外,CO₃^2-、SO₄^2-在蒸发过程中无太大波动。蒸发结束后,4种阴离子除HCO₃^-含量大于初始值外,其它3种离子均小于初始值。     

多泥沙河流水质监测方法探讨

多泥沙水体的水质监测和评价一直是人们关注的重点。文中对渭河临潼水文站采集的洪水期和非洪水期含泥沙水样分别进行不同保存和预处理情况下的水质分析,结果表明:原状水COD、TN和TP随水体含沙量的增大呈显著上升趋势,上清液和过滤液COD、TN和TP随水体含沙量的增大呈微下降趋势。保存方法对原状水监测值影响较大,其影响随含沙量的增大逐渐增大;对上清液和过滤液影响较小,其影响随含沙量的增大逐渐降低。提出原状水水质监测值可作为水体中污染物总量和非点源负荷总量的计算依据;上清液水质监测值可作为水质评价以及水污染控制中水体中有效污染物总量和有效非点源负荷总量的计算依据。过滤液监测值可作为水体中溶解性污染物负荷总量的计算及其水质评价的依据。最后对各场洪水污染负荷总量和非点源污染负荷总量进行了实例计算。     

不同水肥条件下春小麦耗水量和水分利用率

通过温室盆栽试验,研究了不同土壤水分和施氮量条件下春小麦的耗水量和水分利用率等相关参数的变化情况。结果表明:春小麦耗水量、生物产量及经济产量均因土壤水分和施氮量的不同而变化。水分充足,春小麦耗水量、生物产量及经济产量均随施氮量的增加而显著增加;中度水分胁迫下,低氮处理的耗水量、生物产量及经济产量均最高,最适氮处理与CK处理接近;干旱条件,低氮与CK处理耗水量和产量接近,而最适氮处理则极显著降低。各生育时期的耗水量和日耗水量在不同生育时期存在差异,其中以灌浆期春小麦日均耗水量为最高。在不同土壤水分条件下,春小麦地上部分干重和籽粒的水分利用效率随施氮量的增加而增加,尤以水分充足条件下水分利用率随施氮量的增加最为显著。     

黄土高原藓结皮覆盖土壤导水性能和水流特征

生物结皮具有特殊的水文物理性质,为探究其对土壤水分渗透性和水流特征的影响,以黄土高原风沙土和黄绵土上3种典型地表覆盖类型(裸地、藓结皮、藓结皮-草本植物混合)为对象,采用环刀法和染色示踪法对其导水性质与水流特征进行探究。结果表明:藓结皮对2种土壤类型0~5 cm土层土壤理化性质影响较大,与裸地相比土壤容重降低了9.85%~10.00%,土壤黏粒含量增加了1.01~1.29倍,表层有机质含量提高了2.73~3.02倍;藓结皮使0~5 cm土层土壤饱和导水率降低了61.32%~88.89%,而在5~10 cm土层饱和导水率则有明显上升。另外,由于草本植物的影响,藓结皮-草本植物0~5 cm土层与藓结皮土壤相比土壤饱和导水率提高了1.32~6.43倍;黄绵土藓结皮与藓结皮-草本植物的染色面积比均高于裸地,且水分下渗深度增加了10 cm,而风沙土藓结皮与风沙土裸地的染色面积比差异不明显。综上所述,藓结皮和藓结皮-草本植物的存在改变了表层土壤水分渗透性以及水流运动特征和水分下渗深度,影响着黄土高原土壤水分保持和生态恢复。     

有机质对黄土善土持水性与水肥效应的影响

黄土高原南部台塬地区有机质对土壤含水量的影响试验研究表明土壤水势相等时,随着土壤有机质含量提高,土壤水分含量增加。土壤水分能量(土壤水势)水平不同,有机质对土壤水分含量的效应值不同,在土壤水势为-40～-50kPa时,有机质对土壤水分含量的效应值最大,土壤水势大于-40kPa小于-50kPa,有机质对土壤水分含量的效应值逐渐变小;在不同土壤含水量条件下,土壤肥力(土壤有机质含量)与水势呈显著负相关,其直线斜率值能更好反映土壤水肥效应状况,并随着土壤含水量的降低,土壤水肥效应值增大,在低肥力土壤中,增施有机肥土壤水肥效应值增加最为显著。     

渭北旱塬秸秆还田对土壤水分及作物水分利用效率的影响

探讨秸秆还田对渭北旱塬区土壤水分状况、冬小麦产量及水分利用效率的影响。在陕西合阳进行连续两年的秸秆还田定位试验,研究秸秆还田对不同层次土壤水分变化、产量及作物水分利用效率的影响。从小麦播种到抽穗期秸秆还田量9 000 kg/hm2和6 000 kg/hm2处理的0~80 cm土层贮水量分别较对照高15.96 mm和10.74 mm,还田量9 000 kg/hm2处理的贮水量与对照间差异达到显著水平(P0.05),且80~200 cm土层贮水量较对照高15.11 mm,差异达极显著水平(P0.01),但还田量6 000 kg/hm2处理的80~200 cm土层贮水量与对照差异不显著。还田量9 000 kg/hm2处理的产量、耗水量和水分利用效率均与对照间差异显著(P0.05),分别较对照增加15.70%、5.66%和8.9%;还田量6 000 kg/hm2处理的产量较对照增加6.22%,较还田量9 000 kg/hm2处理减少8.93%,差异均达到显著水平(P0.05),其耗水量和水分利用效率与对照差异不显著。秸秆还田对土壤蓄水保墒具有重要作用;还可显著地提高冬小麦产量、水分利用效率和耗水量,且表现出随秸秆还田量的增加而增加。     

风沙土水分入渗与再分布过程中湿润锋运移试验研究

利用室内模拟试验系统,对塔克拉玛干沙漠腹地风沙土在滴灌条件下的水分入渗与水分再分布过程中湿润锋的运动规律进行了模拟试验研究。根据模拟试验描述了风沙土在滴灌条件下水分入渗与再分布情况下湿润体的形状变化,研究了在水平方向上与垂直方向上风沙土的湿润锋推进规律及运动特征,揭示了随着累计入渗量的增加,湿润锋推进过程在入渗初期速率较大,逐渐成减小趋势,并最终达到稳定入渗状态;在土壤水分再分布过程中土壤湿润锋面不断向外部推移,最后达到相对稳定;对风沙土水分入渗及再分布过程中其湿润锋的推进距离与时间做了函数关系拟合,其中乘幂函数关系式拟合最好。