绿洲灌区小麦水分生产率在不同尺度上的变化

水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标。文章根据民乐县洪水河灌区1995-2006年的气象、灌溉用水量、灌溉面积、作物产量资料,从田间、斗渠、干渠、灌区4个不同尺度分析了小麦灌溉水分生产率年份间的变化情况。结果表明：不同尺度上平均灌溉水分生产率不同,田间尺度为1.414 kg/m3,斗渠尺度为1.013 kg/m3,干渠尺度为1.089 kg/m3,灌区尺度为0.894 kg/m3,并且不同尺度上的灌溉水分生产率在年份间的差异也比较大。2001年洪水河灌区实施了节水灌溉工程,不同尺度上的平均灌溉水分生产率在2001-2006年较1995-2000年有所提高,田间、斗渠、干渠、灌区分别提高了7.9%、19.4%、16.5%、7.4%,说明目前斗渠、干渠尺度上节水力度大,节水效益明显,而灌区尺度还有较大的节水潜力,应成为未来农业节水研究的重点。     

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。     

辽宁省节水潜力计算分析

利用辽宁省第一次全国水利普查成果,在分析辽宁省水资源开发利用现状和用水水平的基础上,以普查现状年2011年为计算现状年,以2015年和2020年为规划水平年,从农业、工业和城镇生活三方面计算节水潜力,计算结果表明:辽宁省2015年节水潜力为22亿m3,农业、工业、城镇生活节水潜力占总节水潜力的比例为66.34%、27.1%、6.55%;2020年节水潜力为38.8亿m3,三者节水潜力占总节水潜力的比例分别为68.16%、26.58%、5.26%。     

阜蒙县节水农业存在问题及对策

节水农业是现代农业的重要组成部分,阜蒙县水资源可利用总量24773万m3,现有耕地2546 km2,单位面积占有水量仅975m3/hm2,为世界平均的2.16%。水资源不足和农业用水效率低,不仅制约了本地区农业的持续发展,而且对县域经济也产生了重大影响。目前全县节水灌溉面积1.43万hm2,仅占全县耕地面积5.6%,因此,发展现代节水农业,提高农业用水效率已成为当务之急。在阜蒙县发展现代节水农业,应完善输水工程,采用节水灌溉新技术;大力推广保护性耕作,提高灌溉水的利用效率;提高农业用水管理技术;农业、农机与水利措施相结合。     

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。     

内蒙古河套灌区节水潜力的估算

从作物需水量出发，考虑经济需水量、有效降水补给、生育期作物地下水利用量、输水损失、田间损失、无效蒸腾、非充分灌溉系数等因素后，建立了一个节水潜力的理论计算公式，继而利用一个调节因子，求得实际节水潜力。利用此方法对内蒙古河套灌区近、中、远期的节水潜力进行了估算，结果表明，河套灌区远期的节水潜力(灌溉面积100%达到目前的节水灌溉标准，这在今后25～30年时间里完全可以实现)，在不考虑压盐用水的情况下，可达20.02亿m³，约为现状用水量的40%左右。     

基于改进SWAT模型的多水源灌区节水潜力尺度效应

灌溉节水潜力是指导和评价灌区节水改造的重要参数,其分析需要考虑尺度效应。该研究以湖北漳河灌区杨树垱流域为背景,采用改进SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型构建灌区分布式水文模型,并利用实测径流、蒸发蒸腾量及灌溉用水量校正及验证模型。以子流域嵌套方式将研究区划分为6个尺度,基于现状情景,设置增加塘堰汇流面积、提高渠系水利用系数及采用水稻节水灌溉模式3种节水情景。基于改进SWAT模型不同情景的模拟结果,定义并计算分析不同节水情景下传统的及考虑回归水重复利用的2种节水潜力及其随尺度变化规律。结果表明,改进SWAT模型具有良好的模拟效果(R20.80,纳什效果系数大于0.80)。在增加塘堰汇流面积情景下,由于不同尺度塘堰供水比例的变化,2种节水潜力均随着尺度的增大呈现先增加再降低继而趋于稳定的规律;在提高渠系水利用系数情景下,由于漳河水库在不同尺度的供水比例的变化,2种节水潜力均随尺度增大逐渐降低并趋于稳定;在水稻节水灌溉模式情景下,由于不同尺度水稻节水灌溉面积占比的变化,2种节水潜力均随尺度增大呈现先减小再增大继而趋于稳定的规律。3种节水情景下的2种节水潜力的大小关系,主要由节水措施实施前后不同尺度灌溉用水量变化及灌溉回归水重复利用量变化共同决定。研究可为灌区水管理及节水改造工程布局提供决策依据和指导方向。     

基于Horton分形的河套灌区渠系水利用效率分析

大型灌区灌溉水利用效率是关系国民经济发展和水资源高效利用的重要评价指标。该文采用分维定律对内蒙古河套灌区输配水渠系布置结构与渠系水分利用效率进行评价。根据河套灌区现状的渠系资料,应用Horton定律计算出河套灌区及灌域的分形维数(乌兰布和1.14,解放闸1.86,永济2.21,义长1.8,乌拉特1.99,河套灌区1.88)。在此基础上对不同灌域的渠系水利用效率与分维值进行了分析,拟合了灌溉引水量、灌溉面积与分维值多元曲线,得出了渠系结构优化下的不同灌域的渠系水利用效率提高潜力(乌兰布和19.01%,解放闸28.8%,永济32.7%,义长27.07%,乌拉特30.7%)与灌区平均效率提高潜力(27.19%)。由此提出不同灌域渠系改造方案,对于灌区的科学管理与节水工程规划具有重要的理论意义和应用价值,同时对相似灌区的规划和节水改造具有很好的参考价值。     

稻田水肥资源高效利用与调控模拟

水和肥是影响作物产量与生态环境的重要因素。为揭示稻田水肥利用规律,以达到稻田节水、省肥、高产、减排的目标,该文以湖北省漳河团林实验站稻田水肥耦合灌溉与控制排水试验观测数据为基础,联合运用作物生长模型ORYZA 2000和田间水文模型DRAINMOD 6.0,模拟分析不同降水、节灌、施肥、控排条件下的水稻产量与稻田排水量响应关系,得出了稻田水肥调控的临界条件,即采用稻田间歇灌溉方式,灌水定额30 mm,施氮量170 kg/hm2左右,控制排水水位20 cm时,节水12.5%～18.87%、省肥35.1%、增产11%、减排19.9%。本研究对加强农田水肥科学管理,提高水氮生产效率,防治农业面源污染,促进灌区可持续发展具有重要意义。     

不确定条件下考虑水循环过程的灌区多水源高效配置

灌区多水源配置涉及"大气水-地表水-土壤水-地下水"水循环过程,水文要素的变化增加了灌区多水源配置的复杂性,如何在不确定性条件下考虑农田水循环过程,将有限的不同来源的水量高效的分配到作物不同生育阶段,对促进灌区精准灌溉具有重要意义。基于此,该研究在径流与降水联合不确定性条件下,建立基于水循环过程的灌区多水源高效配置多目标模型,该模型耦合了Jensen模型与水短缺足迹模型,以实现节水增效的目的,并获得灌区高效配水方案对径流-降水联合不确定性的响应特征。结果表明：在不同径流与降水的组合情景下,基于各情景配水方案及发生概率,灌区主要生育期的综合配水量为2 241万m3,地表水与地下水的分配比例为6.5∶1,田间实际配水量占灌区可分配水量的95%;经济效益与田间配水量呈正相关关系,而水短缺足迹与田间配水量呈负相关,所构建的模型权衡了灌区经济效益、产量、蓝水利用量多个相互矛盾目标,与实际情况相比,灌区水分生产力可提高11%;不同情景下各生育阶段需要灌溉的程度不同,拔节期对缺水的敏感性最强,且水量分配变幅较大;分蘖期、拔节期和乳熟期采用以地表水灌溉为主,而抽穗期采用以地下水灌溉为主的方式可促进灌区节水增效;多水源配置方案使灌区灌溉的有效性在各情景下均呈现良好状态,可靠性在良好和中等水平之间,而灌区在灌溉的充分性方面有很大提升潜力。构建的模型能够反映水文要素的动态变化对灌区多水源配置的影响,明晰渠首引水与田间多水源配水的相互关系,并提出效益与用水效率同步提升的多水源配置方案,为灌区农业水资源的高效利用提供决策支持。     

基于层次分析-熵权法的内蒙古农牧交错带农业用水水平综合评价

在我国北方干旱半干旱地区,农业灌溉是水资源消耗的主要途径,农业水资源利用效率的高低,直接决定着区域可利用水资源量。为探究我国北方农牧交错带农业用水水平,以内蒙古农牧交错带农业灌溉用水为研究对象,在综合分析用水现状的基础上,通过层次分析—熵权法和模糊综合评价相结合的方法,选取体现农牧交错带农业用水特征的代表性指标,构建农牧交错的农业用水水平综合评价体系,对2020年内蒙古农牧交错带农业用水进行综合评价。结果表明：内蒙古农牧交错带各旗县间农业灌溉用水量相差较大,整体呈现东高西低趋势,灌溉水量为582.41～4 905.86 m³/hm²,灌溉水利用效率为51%～84%;各旗县农业用水综合评价得分为2.26～3.67,农业用水水平整体处于中等偏上,29个旗县中较高水平占比44.80%,中等水平占比55.20%;与作物水分利用效率(WUE)对比,构建的综合评价体系可以更真实地反映出农牧交错带农业用水实际情况,对于农牧交错带中农业用水水平处于中等偏下水平的旗县地区,需加大力度发展农业节水措施,提升农业水资源利用效率。     

唐山市沙流河镇水资源供需平衡优化分析

运用系统论和线性目标规划法,结合唐山市沙流河镇实证研究,构建小城镇水资源供需平衡优化数学模型,剖析该镇水资源供需矛盾,提出水资源供需平衡优化方案。结果显示,沙流河镇水资源补给总量为1490.55万m³·a^-1,若对水资源利用量不加约束,2001、2005和2010年沙流河镇用水总量分别达到2352.73万m³、2429.73万m³和2491.72万m³;水资源超采量分别达到862.18万m³、939.18万m³和1001.17万m³;其中农业用水量最大,占90%以上。鉴于农业用水比重大、利用效率低,提出沙流河镇实施、推广节水灌溉技术和积极退耕还林等节水措施。经过逐年逼近平衡的办法,到2010年沙流河镇水资源量可以节余63.32万m³,基本实现全镇水资源供需平衡。     

基于农户视角的农户灌溉区域差异及原因分析——以三工河流域为例

基于问卷调查, 运用数量统计和最小二乘估计, 分析新疆三工河流域不同区域农户灌溉差异, 并探讨差异性的原因。研究结果显示: (1)三工河流域从上游到下游节水滴灌面积比例和水价依次递增, 上、中、下游滴灌比例分别为3%、10%、28%, 水价为<0.075元·m^-3、0.069~0.075元·m^-3、0.13~0.35元·m^-3; 灌水量和农户水费负担依次减少, 灌水量为18 510 m³·hm^-2、12 810 m³·hm^-2、9 075 m³·hm^-2, 水费负担为18%、14%、12%; 种植结构由传统作物主导向经济作物主导发展, 种植结构趋于合理。(2)自然因素是导致农户灌溉差异的根源, 不同区域水资源多寡、土壤保水性、地块大小与破碎度的差异, 导致农户节水意识、节水设施选择意愿及政府调控措施的不同。(3)政府一方面通过调整水价增加农户灌溉压力, 减少农户用水量; 一方面通过提高渠系质量和激励农户采用节水设施提高水资源利用效益, 提升作物的灌水需求曲线。实证结果显示: 水价每上涨0.01元·m^-3, 灌水量就会减少484 m³·hm^-2; 采用滴灌技术, 灌水量减少1 617 m³·hm^-2; 改善渠系质量使土渠向水泥渠、板板渠发展, 灌水量减少736 m³·hm^-2。     

鄂北地区水稻适宜节水模式与节水潜力

研究作物需水规律、探寻适宜节水模式对缓解农业用水短缺十分重要。该文基于长渠灌溉试验站2009-2013年的水稻灌溉试验数据,分析了浅灌、中蓄、湿润3种传统灌溉模式下水稻的需水规律;运用率定后的ORYZA_V3模型模拟了30 a(1981-2010年)不同灌溉模式、不同灌溉下限以及不同灌水定额等多种情景下的水稻生长,对比分析了水稻各生育阶段腾发量、耗水量、灌溉定额、灌水次数、产量以及水分生产率在不同情景下的差异;通过模拟典型年不同受旱情景下的水稻生长,对比分析了各生育阶段不同受旱程度对水稻腾发量和产量的影响。结果表明:与浅灌模式相比,湿润模式下水稻年均产量增加2.7%、灌溉用水量减少4.2%;中蓄模式下水稻产量减少2.3%、灌溉用水量减少1.1%;湿润模式优于浅灌、中蓄模式。分蘖期的灌溉下限低于90%能减少水稻腾发量47%以上,其他阶段的灌溉下限低于70%时能减少水稻腾发量10%以上;拔节孕穗期和抽穗开花期受旱对产量的影响最大;综合考虑节水、降低田间管理难度、确保粮食产量等因素,提出了鄂北地区的适宜灌溉模式:蓄水深度为60 mm,返青期保持薄水层,黄熟期水层自然落干,拔节孕穗期、乳熟期可中度受旱(灌溉下限为饱和含水率的70%~80%),分蘖、抽穗开花期可轻度受旱(灌溉下限不能低于饱和含水率的80%);灌水定额为30~40 mm。该适宜灌溉模式可为鄂北地区至少可节水1.68亿m~3,具有巨大的节水潜力。研究结果对指导鄂北地区水稻灌溉用水和明晰节水重点具有重要意义。     

间歇灌与农艺措施结合节水高产机理研究

针对阻碍农田水利用效率的关键因素及提高水利用效率的途径,采取把间歇灌灌溉技术、覆盖秸秆技术、化控、密植等农水措施溶于一体,取得了显著的节水增产效益和具有较强的可操作性。小麦、夏玉米产量分别为5250kg/hm²和8250kg/hm²,水分利用效率达1.61kg/m³和2.42kg/m³,平均为2.01kg/m³的较高水平。并对其节水高产机理作了探讨。     

甘肃省淤地坝水资源的利用潜力

[目的] 分析淤地坝拦泥蓄水及其水资源利用潜力,为淤地坝水资源利用及管理提供依据。[方法] 本文通过调查法对甘肃省多沙粗沙区淤地坝建设现状、拦沙数量及空间分布、水资源利用效益和利用潜力进行分析。[结果] 截至2019年底甘肃省共建成淤地坝1 600座,其中大、中、小型坝各为559,452,589座;坝控面积4 101 km²,总库容4.82×10⁸ m³,其中设计拦泥库容2.29×10⁸ m³。目前拦泥库容1.43×10⁸ m³,占设计拦泥库容的62.37%;拦泥库容中,大、中、小型坝各占80.86%,13.21%和5.93%;泾河流域、黄河干流、渭河流域、洮河流域各占71.46%,13.91%,12.72%,1.91%。由于流域产沙量减少,大型坝平均淤积17 a后（平均设计淤积年限15 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的43.88%;中型坝平均淤积后（平均设计淤积年限10 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的38.81%。全省淤地坝剩余拦泥库容8.62×10⁷ m³,可作为今后蓄水利用的潜在库容。目前,淤地坝蓄水主要用于应急抗旱、农业及果园高效节水灌溉、土地多种经营及经济综合开发、畜禽养殖、淤地坝田园综合开发利用等。庆阳、平凉、天水和定西市安定区今后可开发用于人饮备用水源地、提灌补灌工程水源地、水体养殖（鱼塘）的淤地坝数量共147座。[结论] 为满足当地乡村振兴与高质量发展对淤地坝的社会需求,对有蓄水用水需求的区域,应提高新建坝的设计标准,建设可长期蓄水的高标准淤地坝;对已建成的大中型淤地坝进行提质改造,保证淤地坝坝体、防洪及水资源利用的安全性,同时建立淤地坝风险管控预警机制,有效化解缺水地区淤地坝蓄水用水与防汛管理的矛盾。     

集流节灌是雨养农业持续发展的主要支柱

水资源缺乏、供需错位、土地条件差和人本素质低、农业投入少、技术含量低是雨养农业区农业生产长期处于低而不稳、资源利用率差的主要影响因素.集流与节灌配套,是雨养农业持续、快速、优质发展的生长点,集流节灌技术既必需又可能.采用混凝土处理的地表(坡度10°)的降雨集水效率达58%,集水成本为0.52～0.70元/m~3.与常规灌溉相比,采用集水灌溉技术省水效率达60%～90%,同时还可降低空气、地表土壤湿度,减少土壤蒸发,降低植株发病率,提高土温,促进根系发育,消除或减缓供需错位和供需矛盾,增产效益达30%～100%.果园滴灌,当年增收是总投入的2.94倍;农田、果园补灌,当年增收分别是总投入的4.33和8.55倍.     

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.     

中国科学院栾城农业生态系统试验站农田节水研究过去、现在和未来

本文回顾了中国科学院栾城农业生态系统试验站(以下简称栾城试验站)建站初期20 世纪80 年代以来在农田节水方面开展的研究。20 世纪80 年代以作物优化灌溉制度为研究重点, 解决生产实际问题; 20 世纪90 年代围绕土壤-植物-大气系统水分传输和界面调控开展了系统研究, 为农田节水措施的形成提供理论基础和技术途径; 近10 年来进一步深化了农田节水生理生态研究, 并根据多年研究积累, 形成了综合节水技术模式, 进行推广应用。未来栾城试验站农田节水工作将更加突出多学科渗透交叉, 以提高农田水分利用效率和效益为目标, 加强基础研究和节水技术的示范应用。     

农田耗水构成、规律及影响因素分析

农业用水占总用水量的70%左右, 对农田耗水规律和过程的研究对发展区域节水农业有着非常重要的作用。本文通过回顾中国科学院栾城农业生态系统试验站建站以来在农田水分循环和节水方面的研究进展,对长期定位试验下不同灌溉水量的耗水规律、农田耗水过程及影响农田耗水的因素进行了分析。通过利用水量平衡法和大型蒸渗仪测定等方法确定蒸散量, 用小型蒸发器测定土壤蒸发。长期定位试验的结果表明: 在该区域冬小麦-夏玉米一年两作的种植方式下, 这两种作物耗水量相似, 随着灌溉量的增加, 农田耗水有增加的趋势; 冬小麦的农田耗水量在283~493 mm 之间, 灌溉水量较小处理的变异系数较大。利用大型称重式蒸渗仪和自制的微型蒸发器(MLS)测定的冬小麦和夏玉米季的棵间蒸发均占蒸散量的1/3。因此, 在此基础上可以利用秸秆覆盖减少土壤蒸发且效果非常明显, 20 年的试验表明秸秆覆盖每年可以减少土壤蒸发40~50 mm, 冬小麦秸秆覆盖夏玉米田可以抑制棵间蒸发的58.0%, 夏玉米秸秆覆盖冬小麦田可以抑制蒸发40.4%。长期耕作的定位试验表明: 不同耕作方式下的土壤蒸发也存在明显的差异, 免耕加秸秆覆盖处理的蒸发最小, 而深耕的最大。同时, 不同灌溉制度、种植方式和冠层结构均会对农田耗水产生影响。这些研究结果为以后的节水理论和技术发展提供了依据。