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。     

灌溉排水耦合调控稻田水分转化关系

该文利用装配有地下水位自动控制系统的蒸渗仪,分析节水灌溉与旱地控制排水技术耦合调控对于稻田水分转化关系的影响。结果表明,灌排耦合调控在小幅减少水稻产量的同时,显著减少了稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量,最终显著增加了水稻水分生产效率。与常规灌排稻田相比,灌排耦合调控稻田水稻产量减少1.9%,灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量分别显著减少41.7%、49.9%及24.9%,水分生产效率增加30.5%。随着控灌稻田排水控制限的提高,稻田灌溉水量、地下排水量及水稻蒸发蒸腾量减少,水稻产量保持稳定,使得水稻水分生产效率进一步增加。提高控灌稻田的排水控制限,减缓了稻田土壤水分的衰退速度,并增加稻田地下水位低于排水控制限的比例,稻田灌溉次数与发生地下排水的时段均减少,使得控灌稻田灌溉水量与地下排水量下降,两者综合作用下控灌稻田水稻蒸发蒸腾量减少。在采用控制灌溉模式的基础上,适当提高稻田排水控制限,可以较好地实现水稻生产中水分的高效利用,研究结果可为优化稻田水管理模式提供依据。     

圆形喷灌机变量灌溉效益的田间试验评估

科学的变量灌溉（Variable Rate Irrigation,VRI）水分管理方法是实现VRI技术适时适量适位水量空间分配功能和提高作物水分利用效率（WaterUseEfficiency,WUE）的关键。为研究变量灌溉水分管理方法的灌溉效益,以冬小麦和夏玉米为供试作物,基于土壤可利用水量（Available soil Water holding Capacity,AWC）将试验田块划分为4个管理区,每个管理区划分为4个子区,分别布置2种常规喷灌管理（Uniform Rate Irrigation,URI）方法和2种VRI管理方法,对比评估了VRI水分管理方法在节水、增产、提高WUE,以及改善作物株高、叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）、产量和WUE空间分布均匀性方面的效果。结果表明,基于各管理区灌水上限值制定变量灌溉处方图并根据气象预报降雨量等级适当减少灌水量的VRI水分管理方法最优。与常规喷灌相比,最优VRI水分管理方法条件下,冬小麦节水36%,WUE提高12%;夏玉米节水40%,WUE提高29%。VRI与常规喷灌的冬小麦、夏玉米产量均未产生显著差异,VRI水分...     

南方丘陵灌区水田-塘堰-沟道系统水循环特征及回归水重复利用规律分析

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a（2021—2022年）现场观测试验,对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型,提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量,区分了回归水重复利用的发生场所,分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明,通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量, 2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和−2.74%,表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中,渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求,整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量,渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势,沟道是回归水重复利用的主要场所,且回归水重复利用率是塘堰的2倍（80.86%）。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间,但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。     

充分灌与调亏灌溉条件下苹果树微喷灌的耗水量研究

田间试验设置有两个处理：整个生育期以蒸发量的80％灌溉的充分灌处理；6月中旬到7月中旬以蒸发量的40％灌溉，而其它季节恢复以蒸发量的80％灌溉的调亏灌溉处理（RDI）。 试验得出了苹果树微喷灌在上述两种灌溉条件下不同生育期的日均耗水量与蒸发皿系数。与充分灌比较，调亏灌溉处理的产量基本上没有受到影响，而灌水量减少了17%～20％，耗水量减少了10.2%～11.2%，并有效地抑制了枝条生长。     

干旱区不同灌溉方式对枣树水分利用效率和果实品质的影响

为了探明不同灌溉方式对干旱区枣树灌溉水量分配、枣树生长和果实品质的影响,2009年以阿克苏试验林场成龄枣树为研究对象,研究了地面灌、滴灌和微喷灌3种灌溉方式下灌溉水的去向、枣树生长、产量、水分利用效率和果实品质。结果表明,与地面灌相比,滴灌及微喷灌有效地减少了田间水的深层渗漏,节水49%,而且对枣树生长影响并不显著。滴灌和微喷灌能够有效促进叶面积指数、叶绿素相对含量的提高,进而提高产量,滴灌增产22%,微喷灌增产16%;水分利用效率分别提高240%和230%;而且显著提高果实横径、单果质量、还原糖含量以及维生素C含量。由此可见,滴灌及微喷灌方式显著提高了枣树的果实品质和产量,研究成果为干旱区林果节水灌溉提供实践依据。     

关于发展农业节水灌溉的建议

本文提出了农业节水的关键是：节水的主要潜力在河水灌　区，要按农业用水需要量控制灌溉水量，要在河水灌区积极开发利用浅层地下水和微咸水，　发展井渠结合灌溉的统一管理并改革水价．     

根灌和滴灌对三种典型荒漠植物生长的影响

根灌是一种能将水直接灌到植物根部的高效节水农业新技术,具有抗旱、保水的功能。利用根灌和滴灌对人工栽植于退耕地上的柽柳、沙枣、柠条锦鸡儿进行了灌溉试验,通过研究不同灌溉方式下植物生长量和土壤含水率及其变化规律,探讨了两种灌溉方式对土壤水分的补给和保持作用以及对植物生长的促进作用。结果表明:（1）根灌和滴灌对土壤水分补给的范围和深度不一致,滴灌主要集中在土壤表面,而根灌主要集中在20 cm以下区域,而且与灌水时间和灌水量密切相关。（2）根灌能够更好地保存土壤水分,而滴灌表层土壤水分散失较快。（3）根灌灌溉的三种植物生长量均大于滴灌灌溉的,根灌能够更好地促进植物生长,是三种典型沙生植物理想的灌溉方式。     

调亏灌溉对滴灌成龄香梨果树生长及果实产量的影响

调亏灌溉对果树节水、提高果实产量和品质具有一定效果。2009-2010年,在新疆库尔勒巴州农业科学研究所进行试验,研究滴灌调亏时间及土壤水分亏缺程度对树龄24a的成龄库尔勒香梨果树生长及产量的影响。果实细胞分裂期、果实缓慢膨大期、果实细胞分裂期至缓慢膨大期,分别进行中度土壤水分亏缺与重度土壤水分亏缺灌溉。中度土壤水分亏缺的灌水量为美国A级蒸发皿蒸发量(Ep)的60%,重度土壤水分亏缺的灌水量为Ep的40%。其它时段灌水量与对照相同,为Ep的80%;对照处理整个生育期灌水量均为Ep的80%。灌溉周期为7d。结果表明,前2个生长阶段的调亏灌溉均抑制了香梨树的营养生长,提高了香梨果实产量和灌溉水利用效率。各调亏处理的夏季修剪量比对照减小了8.4%～43.2%。2a内,细胞分裂期重度调亏处理,产量分别比对照增加了15.5%和19.2%,较对照节水9.7%和8.1%;果实缓慢膨大期中度调亏处理,产量分别比对照增加了14.0%和18.0%,较对照节水13.2%和11.3%;果实细胞分裂期及果实缓慢膨大期的重度调亏处理,产量分别比对照减少了15.4%和13.2%,较对照节水34.7%和28.4%。调亏灌溉对香梨果实品质无显著影响。结果对成龄库尔勒香梨灌溉管理具有指导意义。     

农田秸秆覆盖节水效应研究

利用秸秆覆盖农田，是减少棵间无效蒸发量、提高水资源利用的有效措施。在封丘３年试验结果表明，采用秸秆覆盖麦田可有效地降低耗水系数８．１％￣２３．２％，覆盖后减少棵间蒸发量２６．３％，节约灌溉水量２７０ｍ＾３／ｈｍ＾２。其节水机理主要是覆盖麦田可产生调节地温，蓄水保墒，提高了田间水的利用率。     

新疆车尔臣河流域地下水的可持续开发利用研究

为了探讨车尔臣河流域地下水资源的采补平衡和可持续利用,运用实地考察、历年统计资料及水均衡分析方法,对车尔臣河流域的水文地质条件及地下水进行了全面剖析。结果表明：近年来,在车尔臣河中游大量引水,导致下游水量减少,只灌不排或灌多排少的现象严重,因此一般年份已无水流入台特玛湖。对车尔臣河灌区进行以节水为中心的续建配套和技术改造,缓解且末县农业灌溉季节性缺水矛盾,提高灌溉保证率及农作物单产;增加下游生态用水,扼制东西部沙漠合拢的趋势,保护塔里木河下游绿色走廊。     

太行山小流域雨水集流与节水灌溉的研究

用H型量水堰和雨量计观测太行山小流域径流量、降雨量及可利用雨水资源结果表明，在太行山区实施小流域雨水集流投资少，可充分利用雨水资源，为山区经济发展创造了条件。太行山区雨水资源分配主要集中于5－10月份，200年日降雨量＞20mm的总降雨量达399mm，在研究的小流域年内可集流水量24.9万m^3，加之小流域与下游高差达30－100m，为发展自压微灌提供了有利条件，鉴于山区水资源缺乏，应因地制宜发展节水灌溉技术如微灌、地膜穴灌、灌关键水、有限灌溉以及节水地面自流灌溉技术，并分析了在太行山区发展节水灌溉的可行性。     

产芝水库灌区农田水分转化及节水灌溉模式分析

在长期田间试验的基础上,建立了产芝水库灌区典型农田的土壤水分运动模型。结果表明,常规灌溉条件下灌区农田水分的无效渗漏量较大,降水和灌溉与土壤深层渗漏和农田蒸散量之间存在明显的正相关关系。基于作物的土壤水分调节标准,模拟得到灌区不同降水年型的节水灌溉模式,与常规灌溉相比,节水灌溉模式在丰水年可节省水240 mm,平水年140 mm,枯水年为90 mm,并且农田渗漏量显著低于常规灌溉,丰水年、平水年和枯水年的全年平均农田渗漏强度分别减少了0.66、0.35和0.27 mm/d。在作物关键生育期合理控制灌水量,能够保证作物正常需水的同时减少土壤水的无效渗漏,从而提高灌溉水的利用效率。     

夏玉米水肥异区交替灌溉施肥的产量与环境效应研究进展

水资源缺乏、污染严重、肥料利用率不高是我国农业和农村面临的重要且亟待解决的问题。发展节水施肥技术是解决这些问题的关键环节。交替灌溉施肥技术是在亏缺灌溉或部分根区干燥灌溉技术的基础上发展起来的一种节水施肥技术,可有效减少灌水量,提高灌水利用效率,防止灌溉过程中氮素淋失。在适宜的水氮配合条件下,还可以减少氨挥发和氧化亚氮等气态氮损失,增加作物产量。但是该技术的应用效果与环境条件、灌水定额、施肥量、种植密度等密切相关,在应用过程中应该根据环境条件进行微调。另外水肥异区交替灌溉施肥条件下,水分、养分在农田的时空分布规律,转化特征,以及植物对养分、水分吸收利用和调控机制等还有待于深入研究。     

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。     

果树调亏灌溉技术的机理与实践

农业节水是中国农业可持续发展过程中的一项重大课题，节水灌溉技术是其中的一条有效途径。该文在节水灌溉技术基础上，根据果树生长的生理特点，提出了在特定时段控制灌溉次数和灌溉水量，让植株主动承受一定的水分应力，之后充分供水，使果实迅速膨大，达到提高果树产量和果品品质，又节约大量灌溉水量目的的果园灌溉管理新技术——调控亏水度灌溉（RDI）。田间试验结果验证了RDI的功效。并论述了实现果园RDI技术的过程，展望了中国发展RDI 技术的前景。     

基于主成分分析和模糊聚类方法的全国节水灌溉分区研究

针对节水灌溉特点，提出了集模糊聚类与主成分分析方法的各优点组合的节水灌溉综合分区方法与分区指标体系，利用主成分分析法对分区指标进行降维处理，简化了计算。在对全国30余省（市、区）资料分析计算的基础上，运用模糊聚类方法进行了全国节水灌溉分区。分区结果用于“全国节水灌溉‘十五’计划及2010年规划”。     

再生水灌溉对草坪土壤速效养分及盐碱化的效应

采用7种水分处理：清水适宜灌（FPI）、混合适宜灌（RFPI）、再生水充分灌（RFI）、再生水适宜灌（RPI）、再生水轻微干旱胁迫（RLWS）、再生水中度干旱胁迫（RMWS）、再生水重度干旱胁迫（RSWS），相应灌溉下限分别为田间持水量70％，70％，80％，70％．60％，50％，40％，灌水定额相同。研究结果表明：与清水灌溉相比，短期内采用再生水灌溉不会使大量氮紊残留于土壤，不会快速提高土壤供磷水平，土壤速效钾含量增加不显著，土壤阳离子含量增加也不显著。再生水灌溉不同水分处理下，土壤养分元素累积量与供水量成反比，特别是在中度及重度干旱胁迫处理下土壤速效养分累积明显。通过对再生水灌溉下土壤化学性质主成分分析表明，再生水灌溉下土壤盐分离子及氮钾元素变化较快，其次是水溶性钠离子．再次为速效磷。     

涌泉根灌节水灌溉技术特点、应用及展望

涌泉根灌是一种可以直接将水肥输送到作物根区进行局部灌溉的地下微灌技术,由于克服了其他微灌技术灌水器易堵塞、毛管易老化、对果林树灌水效率低等缺点,是一种节水、省工且水肥利用效率高的灌溉技术,在中国果树节水灌溉领域具有广阔的发展前景。该研究从涌泉根灌技术在节水灌溉技术应用中的特色出发,介绍了涌泉灌溉技术结构特点、工作原理、灌溉方式、布置形式、水力性能以及投入成本与运行管理等方面的特点,分析了涌泉根灌与传统微灌相比表现出的优势,探讨了该技术在田间水分利用、土壤水氮运移以及对作物生长发育和产量影响等方面的应用效果和研究进展,在总结对比前期研究取得进展基础上,提出了涌泉根灌技术存在田间试验单一、研究周期不连续、施肥条件下相关研究不足以及灌水器性能需改善等方面的问题,同时针对涌泉根灌技术存在的问题,明确了涌泉根灌灌水技术在灌水器性能改进、典型果树灌溉制度优化、土壤水氮运移与利用以及信息化与自动化管理等方面需进一步研究的方向,对于进一步完善涌泉根灌节水灌溉技术利用具有一定借鉴意义。     

不同畦长灌溉对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨畦长对冬小麦耗水及产量和水分利用特性的影响,本试验以冬小麦品种‘科农2011’为试验材料,在2014—2015年中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦生长季,畦宽为5 m条件下,设置4 m、5 m、10 m(农民习惯畦长)、50 m、100 m共5个畦田长度,各处理均在拔节期和灌浆期用塑料软管从机井口引水到畦首灌水,塑料软管出水口安装水表计量灌水量,用秒表计量灌溉用时,研究不同畦长处理对冬小麦耗水特性、灌溉定额及灌溉用时、畦田内不同部位土壤含水量差异、籽粒产量以及产量和灌溉水利用效率的影响。结果表明:随着畦长增加,灌水量和总耗水量逐渐增加,灌水量占总耗水量的比例逐渐增加;籽粒产量虽逐渐增加,但未达到显著水平。土壤储水消耗量、产量水分利用效率和灌溉水利用效率随着畦长增加逐渐降低。与农民习惯的畦长10 m相比,4 m畦长处理的灌水量减少34.50%,多消耗深层土壤贮水58.92 mm,总耗水量降低1.61%,产量水分利用效率提高1.15%,灌溉水利用效率提高51.96%,次灌溉用时减少42.75%。100 m畦长处理在产量没有显著提高的基础上,总耗水量增加9.58%,灌溉水增加38.08%,产量水分利用效率降低9.88%,灌溉水利用效率降低26.20%,次灌溉用时增加65.61%。综合考虑籽粒产量、灌水量和水分利用效率,4 m畦长是本试验条件下兼顾高产与节水的最优畦长处理。