内蒙古河套灌区小麦套种玉米秋浇覆膜灌溉试验研究

内蒙古河套灌区是全国3个特大型灌区之一,灌区每年农业用水量45亿m3左右,其中秋浇用水量占到1/3。秋浇是河套灌区特有的灌水方式,也是灌区节水保墒的关键。以河套灌区具有代表性且种植面积较大的小麦套种玉米田块为研究对象,进行秋浇覆膜灌溉新技术的试验研究,通过对不同试验方案的跟踪观测,系统地分析了这种灌溉新技术的节水增产效果。     

河套灌区秋浇期氮素流失对水环境的影响

为了揭示农田灌溉过程中N素流失的原因以及对水环境的污染,以内蒙河套灌区北场试验区为研究对象,在田间试验结果分析的基础上,研究了秋浇退水前后农田排水N素流失的影响因子及其规律,分析了N素流失的过程。试验结果表明,灌水量、沟渠分布,地形地貌是农田N素流失的主要影响因素;N素流失对地表水与地下水环境造成一定影响;得出了其在地上、地下水环境中的迁移规律:秋浇后沟道水中TN、NH3-N浓度明显增大,沟道周围地下水TN浓度变沿退水方向逐渐增大。初步估算出试验区的NH3-N流失量、NH3-N残留量与输出量比例关系为6∶1。     

河套灌区覆盖对盐渍土壤养分迁移与分布的影响

在河套灌区对盐渍土壤覆盖后进行秋浇田间试验,研究不同覆盖下秋浇、冻融及玉米生育期3个阶段的土壤养分含量变化规律。试验设7个处理,分别为秸秆覆盖量1.2(F1.2)、0.9(F0.9)、0.6(F0.6)、0.3 kg/m2(F0.3)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。结果表明,秋浇后地下水位较高,秋浇至冻融期间土壤水分与地下水具有补排关系,土壤养分的转化、迁移同时发生,秋浇后至冻融期内土壤养分的变化规律复杂;地表覆盖改变了土壤的水土环境,不同处理间养分含量存在差异,在试验期内全效养分的变化幅度较小,速效养分变化幅度较大;分析玉米播前耕层土壤供肥能力,秸秆覆盖处理的全氮、全磷含量小但供应强度大,春播时需补充氮肥、磷肥,以保证作物的生长。秸秆覆盖处理的全钾含量与钾素供应强度均高于CK,与CK相比较,秸秆覆盖使耕层土壤较好地满足了玉米播种及后续生长过程中的钾肥需求;相同施肥条件下,经过一年试验后,对于土壤耕层,处理DM的全氮含量较试验前降低了0.10 g/kg,其余处理变化幅度较小。各处理的全磷含量较试验前增加。处理CK、DM的全钾含量较试验前增加,处理F1.2、F0.9降低了全钾含量。处理YZ、F1.2和DM的碱解氮含量升高,其余处理则降低。各处理的速效钾、速效磷含量均较试验前升高。处理F1.2、F0.9和CK的有机质含量较试验前增加,其余处理则降低。     

河套灌区农业用水信息化发展及对策——以巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例

提高农业用水信息化发展水平是提高水资源利用效率和效益,实现水资源优化配置的重要途径。以内蒙古巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例,在分析该地区农业用水信息化发展现状的基础上,探讨了灌区农业用水信息化发展存在的问题,从基础设施建设、基础数据的获取能力、信息传输及网络结构的构建、自动化控制设备布置、信息化运行与管理等方面提出相应的对策与建议,为河套灌区农业用水信息化的发展提供决策依据。     

突发暴雨下灌排两用渠道控制灌域排水过程模拟分析——以三江平原青龙山灌区灌排两用典型灌域为例

灌排两用渠道具有节地节水等显著优势,但安全运行调度更为复杂,尤其是突发暴雨等应急状况发生时,如何通过优化调控防范风险,提高雨洪利用率备受关注。选取灌排两用典型灌域,基于灌区用水多过程统一表征方法,构建农田-渠道水动力过程模拟模型,分析暴雨发生时不同农田田面水深和闸门调控方案下农田/渠道水深变化规律和节水量。结果表明：农田和渠道水深变化趋势与降雨过程基本一致,变化幅度受降雨强度影响明显;田面初始水深对农田和渠道排水时间影响明显,田面初始水深每增加1 cm,田块排水时间增加约8.5 h;渠首引水闸关闭时间主要对渠道排水前期运行水深影响显著;本典型区域联合优化闸门调控方案和田面初始水深,最大可使高水位持续运行时间缩短24 h,节约水量46.8 m3/hm2。研究结果初步表明了灌排两用灌域农田-渠道排水规律,可为突发暴雨下灌排两用渠道应急调度方案的制定提供一定参考。     

Autumn Irrigation Alerted the Geochemistry of Groundwater in Hetao Irrigation District：Take Yichang Irrigation District as an Example北大核心CSCD

【Objective】Surface infiltration could change biogeochemical reactions in groundwater thereby alerting its chemical compositions. The aim of this paper is to investigate the responsive change in chemical composition of groundwater to infiltration following the autumn irrigation in irrigation districts.【Method】The experiment was conducted in Hetao Irrigation District, during which we measured the change in concentration of Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-, HCO3- and CO32- and then statistically analyzed them.【Result】The irrigation increased the concentration of Cl-, SO42-, KNa, Mg2 and HCO3-, but slightly reduced the concentration of Ca2+. The TDS was higher in south and lower in north of the irrigation district. The Piper diagram showed that the Cl-Na was the dominant groundwater type, accounted for 75% and 61% of the studied area before and after the irrigation respectively. Irrigation turned groundwater in 16.7% of the studied area to Mg-SO4-Cl type. The Gibbs model and ion proportional coefficient diagram revealed that the chemistry of groundwater in the studied region was mediated by evaporation, weathering and leaching of silicate and evaporite, and is independent of precipitation. 【Conclusion】The mean TDS in the groundwater increased by 32.9% after the autumn irrigation, indicating the impact of soil leaching. Improving drainage after the autumn irrigation is hence essential. © 2019 Journal of Irrigation and Drainage. All rights reserved.     

内蒙河套灌区建立回归水灌溉系统可行性分析

通过详实可靠的资料及多种因素分析 ,对河套灌区建立回归水灌溉系统的可行性进行了论证     

河套灌区小麦套种玉米灌溉制度研究

为研究河套灌区小麦套种玉米高产、节水的灌溉制度,在田间试验的基础上分析了小麦套种玉米模式下的耗水规律,运用Jensen模型建立水分生产函数并对灌溉制度进行了优化。结果表明:小麦拔节、抽穗、灌浆及玉米抽雄、灌浆期是作物生长的关键期,适宜的水分条件是促进产量形成的重要因素;通过多元线性回归方法求解得出敏感性指数分别为小麦分蘖-拔节期(0.305 0)、小麦拔节-抽穗期(0.335 6)、小麦抽穗-灌浆期(0.143 2)、玉米拔节-抽雄期(0.320 7)、玉米抽雄-灌浆期(0.310 2);以产量最大为目标函数得出小麦套种玉米最优灌溉制度为:小麦分蘖-拔节期95mm,拔节-抽穗期105~110mm,抽穗-灌浆期65~70mm,玉米拔节-抽雄期95~105mm,抽雄-灌浆期100~105mm,全生育期以460~485mm的灌溉供水量为宜。     

河套灌区畦灌灌水方案优化与敏感性分析

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜的畦灌技术参数,在河套灌区沈乌灌域典型试验基础上,采用不同灌溉设计方案对典型砂土较大田块（长×宽为80m×25m）灌水质量进行评价,并在WinSRFR模型模拟基础上分析不同参数对最佳方案灌水质量指标的敏感性变化情况。结果表明：砂土畦田规格（80m×25m）较大时农田灌水效果较差,在中等流量（入畦流量Q=20L/s、单宽流量q=0.80L/(m·s)）水平下,减少尾部25%的田间面积（改水成数从1.0降低至0.75）可节省40%的灌水时间,并可减少16%的灌溉水在水流推进过程中的渗漏损失。采用田块规格+灌水时间设计方案后灌水效果较典型田块得到显著改善,垂直分割田块（80m×12.5m）在较大流量水平（Q为26~30L/s、q为2.08~2.40L/(m·s)）下灌水效率从67%~80%提升至97%~99%,灌水均匀度从0.59~0.79提高至0.84~0.95,储水效率从1.17降低至0.76,并且可以节省当前灌水时间的20%以上,中等流量（Q=20L/s、q=1.60L/(m·s)）下在获得更优灌水质量的同时可以节省40%的灌水时间,节水效果显著。不同参数对灌水质量评价指标具有相同的变化规律,计划需水水深对灌水质量影响明显,极小单宽流量情况下灌水质量受田面坡度、畦田长度影响较小。建议灌区采用的砂土畦田规格为80m×12.5m,并且可根据实际不同来水流量选择所需的最佳单宽流量和灌水时间组合。     

河套灌区节水灌溉对土壤盐分累积规律的模拟研究

在内蒙古河套实施农业节水对引黄灌区水资源可持续利用具有非常重要的意义。通过河套灌区土壤水盐动态的原位监测,并应用水盐运移和作物耦合模型HYDRUS-EPIC对不同灌溉条件下葵花土壤盐分累积规律进行分析。研究结果表明:现状滴灌条件下葵花生育期土壤表层(0~10cm)盐分呈累积趋势,全盐含量分别比传统地面灌溉和等量地面灌高115%和37%;葵花生育期0~100cm增加的全盐量(ΔC)滴灌比传统地面灌溉高305%,比等量地面灌溉低23%,淋洗是灌区滴灌不可或缺的抑盐措施;滴灌条件下葵花的产量比传统地面灌小6.5%;滴灌产量比等量地面灌高11.7%,增产效果明显。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。     

河套灌区地下水适宜埋深、节水阈值、水盐平衡探讨

【目的】分析探讨河套灌区当前地下水适宜埋深、节水阈值和水盐平衡状况。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区1998—2018年的引黄用水量、地下水埋深、水盐平衡等资料进行统计分析。【结果】2016—2018年,灌区由黄河水带来的盐分每年平均约254万t;排入乌梁素海的盐份年均约106万t,每年约有148万t盐分滞留在灌区内,灌区土壤仍然处于连续积盐状态。由于引入和排出大量的生态水,乌梁素海排入黄河的盐分年均188万t,属于脱盐状态,乌梁素海水质持续改善。河套灌区地下水适宜开采量约为3.2亿～3.6亿m3/a,灌区近年地下水实际开采量2016年为2.1亿m3,2017年为2.4亿m3,2018年为2.15亿m3,目前灌区还有约1.5亿m3的地下水开采潜力。【结论】河套灌区目前地下水年均适宜埋深为1.8～2.5 m,认为灌区农业引黄水量下限(节水阈值)约为40亿m3,每年还应该引入3亿～4亿m3的生态用水,用于维持乌梁素海和灌区湖泊湿地的的生态环境。     

Analysis of salinization dynamics by remote sensing in Hetao Irrigation District of North China

Remote sensing can provide base information for documenting salinity change and for predicting its future evolution trend. The spatial and temporal distributions of soil salinization of Jiefangzha Irrigation Sub-district, the western part of Hetao Irrigation District of Inner Mongolia in northern China, were determined through analysis of satellite-based remote sensing images. Three Landsat TM/ETM+ satellite images taken during 14 years (1991 ∼ 2005) coupled with field observations were chosen as the basic data sources. Supervised classification and visual interpretation were used to analyze salinity classification and statistical method was applied to analyze the relationship between salinity and groundwater depth. From 1991 to 2005 the area of heavy saline land decreased from 191 to 136 km², or 3.9 km² per year; the moderate saline land decreased from 318 to 284 km², or 2.5 km² per year; the slight saline land decreased from 510 to 394 km², or 8.2 km² per year. Therefore, soil salinization in Jiefangzha Irrigation Sub-district is decreasing in general. The electrical conductivity (EC) values measured from field have the following relationship with the reflectance composition obtained from LANDSAT Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) data: EC = 5.653(band5 − band7)/(band5 + band7) + 0.246. In addition, an r² value between EC values and groundwater depth is 0.72, which indicates groundwater depth is the major factor for the regional soil salinity control. The paper can serve as a theoretical reference for optimal allocation of irrigation water resource and salinization control in Hetao Irrigation District.