中国灌溉水资源利用效率的空间差异分析

水资源高效利用是现代化灌区建设重要目标。从衡量灌溉水资源有效利用程度和真实粮食产出能力出发,计算了1998-2010年中国各省区的灌溉效率IE和水分生产率WP指标,并分析二者空间分布格局。结果显示:IE与WP的全国值分别约为0.452和1.108kg/m~3,区域间差异程度前者小于后者,且均有随时间增大趋势;二者均呈显著的空间聚集现象,指标值高的省区位于黄淮海平原及其周边省区,低值则分散于西北、西南、东南及东北地区在;IE与WP在描述灌溉水资源利用效率空间相对大小上相互不可替代,但可以融合得到同时涵盖二者功能的灌溉用水效率IWE指标。IWE可以衡量灌溉水资源综合利用效率并作为区域灌溉发展方向的依据。根据省区IWE与耕地灌溉率现状对不同地区灌溉、粮食生产及水资源管理政策进行了初步探讨。     

不同灌溉水分生产率指标的时空变异与相关关系

选择灌溉系统中的不同灌水量作为投入,建立毛灌溉水分生产率(Pg)、渠系灌溉水分生产率(Pc)及净灌溉水分生产率(Pn)指标;收集全国443个主要灌区1998年、2005年及2010年的数据资料,分析了中国灌溉水分生产的时空变化规律及指标间的相关关系。结果显示:3个指标的全国均值分别为1.361、2.532及2.989 kg/m3;各省区的3个指标均随时间呈增加态势,直辖市的增幅较大而长江流域粮食主产区较小;代表年各灌溉水分生产率指标在空间上均表现为明显的聚集现象,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,华南、西北及东北则密集了低值省区;Pg、Pc及Pn两两之间均呈现显著的线性相关关系,决定系数均大于0.90。3个指标中的任一指标均可代表省区灌溉水分生产率在全国的排序位置。     

基于县域尺度的中国农业水资源利用效率评价

基于县域尺度,选取降水产出率、灌溉水产出率、灌溉指数和总水分生产率4个指标,定量评价了中国不同地区(台湾省除外)的农业水资源利用效率,在此基础上,利用GIS空间分析技术,分析了各个指标的空间区域差异。结果表明,全国平均总水分生产率仅为0.61kg/m3,与发达国家的水生产效率相比,还有很大的潜力空间;黄淮海平原区、四川盆地、长江中下游区的农业水资源利用效率较高;在天然降水和灌溉水资源均较丰富的江南区和华南区,除灌溉指数较高外,其他3个指标都处于中等或中等偏低水平。总水分生产率和降水产出率的低值区空间分布基本一致,主要分布在大小兴安岭区、内蒙古高原区、黄土高原北部、横断山区一线;西北区的灌溉水资源浪费严重,亟待提高。     

提高毛水生产率研究

分析了减损性节水和增效性节水与水分生产率的概念,论述了农业技术在优种、培肥土壤、精耕细作、覆膜与化肥及水利技术在适时适量灌溉、输水系统减损、灌水技术、雨养农业农田基本建设等方面对提高水分生产率的作用。重点指出当前亟须加大育种投入,使流失的有机肥归田,抓好城市肥源归田、灌区输水系统管道化、山区农田基本建设3类试点,要农业与水利相结合,发挥各自优势,提高水分生产率,提高单产。     

北方农牧交错带裸燕麦蒸散结构与灌溉制度优化研究

基于作物模型对作物蒸散耗水过程和水分-产量关系进行模拟研究,可为提升作物水分利用效率和农业水资源综合管理提供关键科学依据.以北方农牧交错带雨养裸燕麦为研究对象,通过2018年和2019年大型蒸渗仪观测数据以及结合校准后的RZWQM2作物模型,对雨养状态下裸燕麦的蒸散结构和水分产量关系进行了研究,并量化了灌溉总量分别为3...     

非充分灌溉对寒地井灌稻田耗水规律的影响

通过田间试验,研究了不同灌溉方式下(间歇灌(IT)、湿润灌(MT)和淹灌(CSF))寒地井灌稻田的耗水规律和水分利用效率。结果表明,非充分灌溉(IT、MT)和淹灌处理在整个生育期内的耗水量、蒸散量、渗漏量差异显著(P0.05),与淹灌相比,间歇灌、湿润灌分别节水17.0%和21.4%。非充分灌溉(IT、MT)在节约水资源的同时还能提高产量,显著提高水稻的水分利用效率(WUE),与淹灌相比,间歇灌、湿润灌的水分利用效率分别提高了35.7%、50.0%。湿润灌的节水和增产效果都略优于间歇灌,但差异并不显著。     

河南省中低产田地区水资源生产潜

论述了河南省中低产田地区水资源生产潜力的开发途径。主要包括：实行节水灌溉及节水技术；建立合理的灌溉制度，以便改善农田水分状况，按农作物的需水规律进行灌溉；合理规划作物种植，提高农田整体水分利用效率；合理施肥，提高土壤肥力，以降低作物对水分的无效吸收等。     

基于DSSAT模拟的冬小麦作物水分利用效率评价指标分析

作物水分利用效率,是农业节水研究的主要指标之一,为研究分析不同的华北地区冬小麦作物水分利用效率评价指标之间的相关性及其适应性,采用作物生长模型DSSAT,基于田间试验数据率定优选的参数,采用数值模拟的形式,模拟地面灌溉条件下不同水平年华北地区冬小麦生长过程及产量分布,获得不同灌溉制度情景方案下的作物模拟产量,基于模拟结果,分析评价作物水分生产率WP、灌溉水分生产率WUEti、广义水分利用效率WUEu、灌溉水利用效率WUEI等4个评价指标值.结果表明:WP、WUEti、WUEu数值都呈现随灌溉定额先增加再减少的趋势,较为全面地体现了产量与耗水量的关系,WP的计算较为复杂,数据指标获取难度及误差积累可能会影响结果可靠性,建议谨慎使用.WUEI不考虑自然降雨对产量的贡献,虚高计算了灌溉对产量的贡献,数值偏大,不推荐使用.从各指标之间的相关性分析,WUEti、WUEu相互之间及与其他指标之间的相关系数较好(P<0.05),并且其物理意义更符合灌溉定额和灌水定额对产量的影响关系,可以较为全面的反应作物水分利用效率,推荐作为评价灌溉制度的指标.     

河北省农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素研究

研究农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素,可为促进区域农业生产节水及提高用水利用效率提供科学依据.基于2010-2017年面板数据,运用DEA-BCC、Malmquist指数和Tobit模型对河北省11地级市农业水资源利用效率的静态和动态时空分异特征及整体影响因素进行探讨.结果表明:2010-2017年河北省农业水资源利用效率均值总体水平较低,呈现"倒V"形的时间变化特征和"北高南低"的空间分布特征.全省的全要素生产率增长率为7.2％,时序上呈先增长后下降的趋势,空间上呈北部、西北部高,东部、西南部低的趋势分布.农业经济水平、节水农业水平及农作物种植结构中牧渔业占农业总产值的比重对河北省农业水资源利用效率起积极促进作用,水资源禀赋、机械化程度及水资源结构中粮食和蔬菜种植面积的比值则呈消极阻碍作用,其中农作物种植结构和水资源结构起主要导向作用.河北省各地级市农业水资源利用效率差异明显,总体水平偏低,有较大提升空间,充分利用好技术优势和节水农业设施是提高农业水资源利用效率的关键.     

交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。     

综合灌溉用水效率研究——以河北省成安县为例

灌溉用水效率评价是提高灌溉水资源利用效率的基础。为克服传统的灌溉用水效率评价将相对评价和绝对评价分离的缺点,基于农户的灌溉用水生产技术效率(灌溉用水技术效率)和水分生产率,兹提出了综合灌溉用水效率的概念。以河北省成安县为例,基于问卷调查数据,测算了农户的灌溉用水技术效率和水分生产率,分析了农户的综合灌溉用水效率和节水潜力,并基于Tobit模型研究了影响农户灌溉用水效率的因素。结果表明,农户的平均灌溉用水技术效率为68.36%,平均作物水分生产率为1.38 kg/m3,综合灌溉用水效率为0.62。农户的年龄、文化程度、灌溉电价、农户的主要收入来源都对灌溉用水效率有显著的影响。     

海河流域冬小麦水分生产率特征分析

以海河流域为研究对象,以农田总供水水分生产率(WUEa)和灌溉水分生产率(WUEi)为评价指标,运用对流域内典型灌区的调查资料,计算了海河流域主要作物冬小麦的用水效率并进行特征分析,得到了其水分生产率的分布和变化规律。结果表明,WUEa在田间尺度上均值为1.50 kg/m3、灌区尺度上均值为0.97kg/m3,WUE在...     

探讨提高农田灌溉水分利用效率的主要措施

农田灌溉水分利用效率(单位水耗所获得的农产品产量),是农业水资源高效利用的核心内容,也是农业可持续发展的关键。综合国内外研究成果,论述农田灌溉水分利用效率的计算方法、影响因素并提出提高灌溉水分利用效率的主要技术措施。     

膜下滴灌对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

在水资源十分紧缺的干旱地区,研究膜下滴灌技术,防止土壤产生盐渍化,对于缓解水资源的紧张状况,提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。通过两年大田定位试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌春玉米农田水盐动态特征,春玉米产量及水分利用效率。研究表明,膜下滴灌灌水定额为430 m3/hm~2时,土壤水分在0~100cm土层分布均匀,不会产生深层渗漏。连续两年的膜下滴灌能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境,不会产生土壤盐分表层累积,但盐分累积区域有向土壤表层扩展的趋势。两年的春玉米产量及水分利用效率差异不显著。T2处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的春玉米灌溉制度。     

中国灌溉水粮食生产率及其时空变异

为了评价农业引水总量的生产效益,从全国459个主要灌区的实际灌溉水和粮食生产数据入手,计算、比较了1998,2005和2010年31个省区的灌溉水粮食生产率,利用空间自相关分析方法对1998—2010年中国灌溉水粮食生产率的时空变异规律进行探究.结果显示：各省区灌溉水粮食生产率呈增大趋势,代表年的中国均值为1.03 kg/m3,最大、最小值分别为河南的2.15kg/m3和海南的0.25 kg/m3,区域间差异较大;灌溉水粮食生产率在空间上存在显著的聚集现象,聚集程度随时间变化不明显,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南则密集了低值省区;江西、安徽及重庆灌溉水粮食生产率的变化幅度与其相邻省区不同步,造成了局部分异特征的变化.分析了中国灌溉水粮食生产率格局的形成及其随时间变化的原因.     

辽西半干旱区春玉米有限补灌制度研究

为高效利用辽西半干旱区有限农业水资源,在2006～2007年进行了两年的田间有限补灌制度研究.结果表明,有限补灌对籽粒产量和农田水分利用效率有明显的影响.通过分析不同处理的产量、灌溉效率和水分利用效率,最终优选确定了辽西半干旱区有限补灌制度,为该区春玉米大田补灌生产提供技术支撑.     

不同水肥模式对盐渍化农田向日葵生长及产量的影响

为探究河套灌区中下游畦灌条件下盐渍化农田向日葵增产的适宜灌溉量与施肥量.通过田间试验,设置3个灌溉水平180、195、210 mm(分别记为W1、W2、W3)和3个施肥水平450、525、600 kg/hm2(分别记为N1、N2、N3),研究不同水肥调控措施对盐渍化农田向日葵株高、叶面积指数、产量及灌溉水分生产率的影响.结果表明:灌溉与施肥可显著影响向日葵的株高与叶面积指数,高水高肥(W3N3)处理与中水中肥(W2N2)处理更有利于促进向日葵株高生长,但二者差异不显著,高水高肥(W3N3)处理可显著促进叶面积指数的增加;不同水肥调控措施对向日葵产量和灌溉水分生产率均有显著的影响.其中,对于增产而言,高水高肥(W3N3)、中水中肥(W2N2)处理效果显著优于其他处理,较对照分别增产17.60％、14.78％;对于提高灌溉水分生产率而言,中水中肥(W2N2)、低水低肥(W1N1)处理效果显著优于其他处理,较对照分别提高5.95％、6.37％,但二者差异不显著.经采用隶属函数法综合寻优,初步得到适宜河套灌区中下游盐渍化农田向日葵较优的水肥管理措施为中水中肥处理,即灌水量195 mm(春灌120 mm,现蕾期75 mm),施肥量525 kg/hm2(基肥磷酸二铵225 kg/hm2,追肥尿素300 kg/hm2).     

浅埋区地下水--土壤水资源动态过程及其调控

分析了冬小麦生长期地下水-地下水资源量动态过程和地下水、土壤水分变化特征.结果表明,在地下水浅埋区地下水对土壤水的补给为农田蒸散的重要的水分来源,现行的灌溉制度不考虑这一作用,过多的灌溉量不仅会消弱地下术对土壤水的补给,而且多余的土壤水分还会下渗补给地下水,造成水资源的无效损失和动力能源的损耗.为了提高作物水分利用效率,提出了相应的地下水-土壤水资源调控措施.     

套播夏玉米全程免耕对水分利用效率的影响

节水耕作措施在旱作农田中研究的相对较多 ,而在灌溉农田上则较少研究。本文重点探索在灌溉农田上 ,节水耕作措施 (免耕 )与高效节水管灌技术相结合 ,充分发挥耕作措施与灌溉技术的节水潜力和优势 ,提高农田水分利用效率。试验结果表明 :同常规耕作相比 ,玉米全程免耕下棵间蒸发的无效耗水可降低 2 7.6% ;农田水分利用效率提高幅度达 18.9% ;同时 ,免耕措施具有明显的省工和节能效果 ,耕作成本可降低 52 .9%～ 74.3%。     

山西省农业水分生产率评价

农业是国民经济用水的大户,农业节水对水生态系统的保护与修复十分重要,在国际粮食供求趋紧的背景下.提高农业水分生产力是农业节水的关键.应用农业标准产量概念,建立农业水分生产率评价方法,以行政分区为分析单元,研究山西省农业水分生产率与灌溉强度、灌溉广度以及复种指教之间的关系,评价区域农业水分生产率状态,分析了不同区域水分生产率及单位标准产量高低的原因,为山西省水生态修复工作的开展提供基础资料.