泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

节水灌溉对农田土壤温室气体排放的影响

农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放的影响效果有助于对节水灌溉方式优化选择及未来研究方向的聚焦。[方法]在前人研究基础上,进行文献搜集和整理,综述分析了节水灌溉方式对稻田和旱作农田温室气体排放的影响。[结果]与长期淹水相比,现有的水稻节水灌溉方式增加了稻田土壤CO2排放,增幅为20.83%~104.00%,平均增加48.40%,对N2O排放的影响有增加也有降低,其影响率范围为-41.30%~3078.41%,平均增加269.10%,但却显著降低了CH4的排放,降幅为14.19%~78.92%,平均降低51.66%。综合考虑稻田的全球净增温潜势(GWP),节水灌溉较长期淹水降低了稻田的GWP。与漫灌/沟灌相比,滴灌可改变旱作农田CO2和N2O排放及对CH4的吸收,其变化率范围分别为-31.19%~2.81%、-46.51%~52.56%和-150.00%~43.39%,平均分别降低12.84%、18.63%和24.93%。综合考虑旱作农田的GWP,由于N2O是旱作农田的主要温室气体,因此,滴灌降低了旱作农田的GWP。[结论]节水灌溉在节水的同时,还可降低农田温室气体排放的全球净增温潜势。基于研究现状,亟须对不同节水灌溉方式的温室排放效应及其机制开展定量研究。     

模拟再生水、养殖废水灌溉对农田温室气体排放的影响

【目的】探究不同水源灌溉对农田温室气体排放的影响,【方法】采用室内培养的方法研究再生水与养殖废水灌溉对土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量的影响(以地下水灌溉为对照),同时监测土壤pH值、土壤孔隙含水率(WFPS)、NH₄⁺-N、NO₃^--N的变化,分析培养期间土壤CO₂、N2O、CH4排放特征及相关影响因子变化。【结果】与地下水相比,再生水与养殖废水灌溉均显著增加土壤CO₂、N₂O、CH₄排放(P<0.05),再生水促进N2O排放的效果更明显,养殖废水促进CO₂、CH₄排放的效果更明显;从全球增温潜势(GWP)来看,与地下水相比,再生水与养殖废水均显著增加GWP,二者无显著差异;试验结束时,养殖废水处理土壤pH值低于地下水对照,而再生水处理高于地下水对照;再生水与养殖废水均显著增加了土壤中无机氮量。...     

作物组合种植需水量与灌溉制度研究

为了研究作物组合种植需水量和灌溉制度,在分析作物组合种植的种植形式及其特点的基础上,通过１６个站点６年对１８种作物３０余种组合种植形式的灌溉试验结果分析研究,以水、土、光、热等资源得到最大限度利用和节水增产增效为目标,得出了组合种植作物需水量与需水规律,并分析组合种植作物生长期的水量盈亏状况,得出了作物组合种植的节水高效灌溉制度。     

间歇灌溉对湖北省水稻温室气体减排的贡献

为掌握间歇灌溉对稻田温室气体排放产生的影响,通过建立中国地区相对于淹水灌溉条件下,间歇灌溉能够带来的温室气体减排量数据库,推测减排因子,估算湖北省实行间歇灌溉近10年温室气体减排量。结果表明,2004—2013年间歇灌溉共减少温室气体排放1 415.39万t CO2-eq,其中单季稻田减排量为1 039.87万t CO2-eq,双季稻田减排量为375.52万t CO2-eq;湖北省不同地区减排量与该地区各类型稻田面积密切相关,也与减排因子密切相关,10年来荆州市减排总量最大,为211.14万t CO2-eq,其次是黄冈市,减排量为185.47万t CO2-eq,神龙架林区减排总量最小,仅为0.054万t CO2-eq;单季稻减排量最大的是荆州市,为159.65万t CO2-eq,双季稻减排量最大的是黄冈市,为115.73万t CO2-eq。按照湖北省碳交易市场最新交易价格25元t来计算,间歇灌溉为湖北省带来的效益可达3.54亿元。间歇灌溉作为一项普遍使用的节水灌溉措施,能有效减少温室气体排放,而且不会造成水稻减产,在今后应大力推广。      

再生稻干湿交替灌溉与根区分层施氮减少温室气体排放

【目的】探明再生稻优化灌溉与根区分层施氮下温室气体排放与产量的综合响应。【方法】基于静态暗箱–气相色谱法对再生稻进行温室气体排放的田间原位观测,设置2种灌溉模式(常规灌溉和干湿交替灌溉)和5个施肥处理(不施氮,CK;农民常规分次施氮,FFP;一次性根区5cm浅施控释尿素,RF1;一次性根区10cm深施控释尿素,RF2;一次性根区5 cm和10 cm分层施控释尿素,RF3),研究了再生稻优化灌溉与根区分层施氮对温室气体排放和产量的综合影响。【结果】(1)常规灌溉模式下,RF1、RF2处理和RF3处理在全生育期的CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了49%～76%、55%～81%和57%～69%(P0.05),干湿交替模式下CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了52%～77%、52%～73%和61%～75%(P0.05)。(2)3种温室气体所引起的GWP(以CO_2计,kg/hm~2),干湿交替下FFP、RF1、RF2处理和RF3处理的GWP量与常规灌溉相比分别降低了3%、10%、13%和11%(P0.05)。(3)2种灌溉模式下RF3处理再生稻产量较FFP处理分别显著提高了7%和11%。【结论】再生稻根区分层施用控释尿素在提高产量的同时对温室气体具有减排作用,而且干湿交替模式节水、增加再生稻产量,也具有一定的减排作用,因此分层施氮与干湿交替协同是实现再生稻种植的轻简化操作的可行措施。     

温室番茄需水特性及影响因素分析

为更加准确的确定温室番茄滴灌灌溉制度和灌溉用水量,本研究采用小区试验方法,分析了滴灌条件下温室番茄的需水规律及影响因素.研究结果表明,温室番茄的需水规律表现为前期小,中期大,后期减小的变化规律,需水高峰期出现在开花坐果期和成熟采摘前期.番茄需水量与太阳辐射、气温、饱和差呈线性正相关关系,与相对湿度呈线性负相关关系,与叶...     

设施番茄土壤温室气体排放对水氮管理的响应

[目的]探讨不同水、氮管理设施番茄产量和土壤温室气体排放的相互关系,构建最适水、氮组合模式,以期达到"节水、减氮、高产"的目的.[方法]设置4种氮肥梯度(F0:0 kg/hm2、F1:150 kg/hm2、F2:300 kg/hm2、F3:450 kg/hm2)与3种灌水定额(W1:0.5 Epan、W2:0.7Epa...     

节水灌溉与水资源优化配置对农业种植结构影响研究

安徽省水资源紧缺,发展节水灌溉是缓解水资源供需矛盾,实现水资源优化配置,促进农业种植结构调整,实现农业可持续发展的根本措施.建立了相应的水资源优化配置数学模型,分析了节水灌溉和水资源优化配置对农业种植结构的影响,并给出实例分析,对安徽省8个节水灌溉分区分别提出了不同的农业种植模式.     

施肥对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,研究了不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、氮磷肥配施(NP)和氮磷钾肥配施(NPK)5种施肥处理对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响,以期为当地农田生态实现可持续发展提供科学依据。结果表明,各处理土壤CO_2排放通量随燕麦生育期均呈先增加后减小的趋势,拔节期出现峰值;不同施肥处理CO_2平均排放通量均高于不施肥处理,其中氮磷钾配施、氮磷配施和施氮处理与不施肥处理间差异显著;各处理土壤CH_4排放通量在全生育期内均表现为吸收特征,呈"反S型"变化,全生育期氮磷钾、氮磷和施氮处理CH_4平均吸收通量显著高于不施肥处理,分别是不施肥处理的1.30、1.25、1.15倍,三者之间差异不显著;各处理N_2O排放通量全生育期内均表现为排放源,呈先增后减的趋势,各处理N_2O平均排放通量表现为施氮氮磷配施氮磷钾配施施磷施钾不施肥,其中施氮、氮磷配施、氮磷钾配施与不施肥处理差异显著,施磷、施钾与不施肥处理差异不显著;氮磷钾配施、氮磷配施、施氮、施磷、施钾处理综合温室效应分别比不施肥处理高22.3%、15.6%、12.8%、10.1%和4.7%,除施钾处理外,其他施肥处理均与不施肥处理差异显著。     

灌溉水盐分和灌水量对温室气体排放与玉米生长的影响

为揭示地下水与微咸水灌溉条件下灌水量对土壤CO2、N2O排放和春玉米生长的影响,设置2种灌溉水含盐量（1.1、5.0g/L）和3种灌水量（210、255、300mm）,于2019年4—9月在内蒙古自治区河套灌区进行了春玉米田间试验。结果表明,不同灌水量下,微咸水（含盐量5.0g/L）灌溉比地下水（含盐量1.1g/L）灌溉土壤N2O累积排放量提高了19.86%~44.21%,但利用微咸水灌溉并不会影响土壤CO2累积排放量与全球增温潜势。在相同的灌溉水盐分条件下,灌水量为300mm时土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势均最大,灌水量为210mm和255mm时并不会对土壤CO2、N2O的累积排放量和全球增温潜势产生显著影响。相关性分析表明,土壤含水率和无机氮含量是影响土壤CO2、N2O排放的重要因素,灌溉水盐分通过促进土壤的硝化作用促进土壤N2O排放。在微咸水灌溉条件下,春玉米产量较地下水灌溉减少了30.88%~37.32%。随着灌水量的增大,春玉米产量呈增加趋势,但255mm和300mm灌水量条件下的春玉米产量差异不显著。在地下水与微咸水灌溉条件下,灌水量为255mm时,土壤盐分累积较小,春玉米产量较高,土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势相对较小,是灌区适宜采用的灌溉定额。     

气候变化对区域农业灌溉用水影响分析

从气候变化对区域灌溉用水影响机理入手,利用区域经济发展、灌溉用水、种植结构等因素之间动态反馈关系,采用系统动力学建模方法,构建了气候变化背景下灌溉用水响应模型,分析了未来不同气候情景下宝鸡峡灌区灌溉用水的变化过程。结果表明,随着未来气温升高趋势的增加,灌溉用水亦呈明显升高趋势,不同情景稍有差异,但差别不大,而不同作物间差异较大。以B1情景为例,温度升高1℃,灌区内灌溉净需水量约增加12050×104m3,毛需水量约增加20080×104m3,灌区内小麦单位面积约增加需水量28m3/亩;玉米约增加8m3/亩,这可能与冬小麦和夏玉米生育期的变化有关,应进一步加强研究。     

温室膜下滴灌甜瓜需水量与水分生产函数研究

对日光温室膜下滴灌条件下甜瓜耗水规律、产量以及水分生产函数进行了研究。结果表明:甜瓜水分消耗呈现开花前期与开花—坐果期小、膨大期大、成熟期小的规律,耗水高峰出现在膨大期。甜瓜产量与总耗水量之间呈二次抛物线关系,最佳灌水量为112.39 mm。同时,应用Jensen模型拟合了甜瓜水分生产函数,水分生产函数的敏感指数按膨大期→开花-坐果期→成熟期→开花前期的顺序依次降低。     

大棚茄子滴灌试验需水量研究

通过对大棚茄子滴灌条件下室内外气温、地温、蒸发量和土壤含水量等进行的试验研究取得的大量现场观测数据分析,结果表明,大棚不仅具有良好的保温效果,能保证作物在冬季的正常生长;而且大棚外日平均气温累计值与作物需水量存在良好的关系,可作为指导大棚滴灌的依据。     

基于水分利用率与光合速率的温室作物需水模型研究

提出一种融合水分利用率（Water use efficiency, WUE）和光合速率的温室作物需水模型构建方法。在获取不同温度、光量子通量密度、CO2浓度和土壤含水率嵌套条件下番茄净光合速率和WUE的基础上,基于径向基神经网络（Radial basis function, RBF）构建光合速率和WUE预测模型;继而获取不同环境嵌套条件下的光合速率对土壤含水率的响应曲线,利用 U弦长曲率法获取光合速率约束下的土壤含水率调控适宜区间;在此区间内,基于WUE预测模型,以水分利用率最大为目标,利用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)获取土壤含水率调控目标值;最后,利用支持向量机回归算法（Support vector regression, SVR）建立作物需水模型。结果表明,需水模型的训练精度为0.9969,测试精度为0.9788,均方根误差为0.23%,拟合效果良好。与单一考虑光合效率最优的模型相比,本模型WUE平均提高15.22%,土壤含水率平均下降12.76%,光合速率平均下降4.05%。说明融合WUE-光合速率的需水模型能兼顾作物需求和经济效益,可为温室土壤含水率的精准调控提供理论依据。     

河套灌区种植结构变化对农田系统水量平衡的影响

种植结构调整是灌区农业节水的重要措施。1990年以来,河套灌区种植结构发生了剧烈变化,小麦等粮食作物种植面积大幅减小,葵花等经济作物种植面积大幅增加,对灌区水循环系统带来显著影响。针对这一问题,系统解析了灌区种植结构变化对农田系统的影响机制,采用阿维里扬诺夫经验公式、修正的Penman公式(1948)、Penman-Monteith公式(1973)等分别计算了河套灌区1990—2013年潜水蒸发量、蒸散耗水量等各水量平衡要素的变化情况,并从多个时间尺度分析了种植结构的变化对灌区农田系统水量平衡要素的影响。结果表明,1种植结构变化对垂向水量平衡要素蒸发耗水量和潜水蒸发量影响最为显著,其通量值明显减小;其次是对灌溉水量和田间入渗量的影响;对水平向水量平衡要素地表排水量影响最小。2潜水蒸发量、蒸发耗水量、灌溉用水量和田间入渗量在丰、平、枯3种典型年均呈不同程度的减小趋势,而地表排水量在不同水平年变化差异较大。3月尺度上,5月灌溉水量和6月潜水蒸发量与经济作物种植比例增加显著相关。4农田系统总输入水量与总输出水量总体呈下降趋势,水循环通量减小,水循环强度减弱。1990—2005年水分蓄变量整体呈现负平衡的状态,2006—2013年土壤层水分蓄变量为正,但由于实际土壤层增厚、土壤含水率仍然呈下降趋势。     

灌溉方法对保护地土壤耗水量与番茄水分利用效率的影响

渗灌、滴灌和沟灌3种灌溉条件下土壤水分分布不同,灌水1d后渗灌土壤含水量最大值出现在30cm深处;滴灌出现在20cm深处,而沟灌0～40cm各土层土壤含水量相差较小,但明显高于渗灌和滴灌。沟灌耕层土壤蒸发损失的水分大于滴灌大于渗灌。渗灌、滴灌有助于番茄植株形态指标的建成,为后期产量的形成奠定了基础,致使渗灌、滴灌番茄产量分别显著和极显著地高于沟灌。     

不同灌溉水温对日光温室番茄幼苗生长影响

以日光温室番茄幼苗为试验材料,研究不同灌溉温度幼苗生长的影响,探讨促进番茄幼苗生长的最佳灌溉水温。结果表明：25-45℃的水温灌溉范围内均在不同程度上促进番茄幼苗生长,提高生长势。用35℃温水灌溉处理效果最佳,与对照相比,茎高、茎粗、叶面积、根系数、叶绿素含量、叶片含氮量、单位鲜重的干物质量、根冠比和壮苗指数分别提高了23．09％、44．74％、35．15％、96．64％、11．36％、8．04％、60．00％、92．31％和189．32％,效果明显。