砂粒含量对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征曲线,研究了土壤中砂粒含量对其水分蓄持能力的定量影响.结果表明:(1)砂粒含量对土壤水分蓄持能力有较大影响.土壤持水能力随砂粒含量增加递减,表征土壤持水能力的水分特征曲线Gardner模型参数及表征土壤饱和含水量的Van Genuchten模型参数均随砂粒含量增加逐渐减小.(2)砂粒含量对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一吸力水平下的比水容量值均随其砂粒含量增加递减.(3)试验土壤饱和含水量与砂粒含量呈线性关系,田间持水量、凋菱系数与砂粒含量都呈开口向下抛物线右半段的关系.(4)试验土壤有效水、迟效水含量随砂粒含量增加递减,二者与砂粒含量均呈开口向下抛物线右半段的关系.易效水含量与砂粒含量呈开口向上抛物线关系.     

水资源承载力研究现状与发展趋势分析

对水资源承载力概念与特征、水资源承载力评价指标体系以及评价方法等方面的最新研究成果进行了全面分析和总结,提出了目前水资源承载力研究中亟待解决的一些问题,并展望了水资源承载力研究发展趋势。     

基于遗传投影寻踪模型的黑河中游地区农业节水潜力综合评价

农业节水潜力综合评价是进行节水规划的重要依据。目前,区域农业节水潜力的定量研究和综合评价研究仍存在不足。为此,本研究以地处西北内陆的黑河中游地区为研究单元,以流域统计资料和野外参与式农户调查资料为基础,借鉴层次分析方法原理,考虑区域社会经济发展水平、水文水资源状况、农业水资源开发利用、农业节水水平和生态环境对区域农业节水潜力的影响,建立了区域农业节水潜力综合评价指标体系。并针对各个单项评价指标的不相容问题,提出基于实码加速遗传投影寻踪的区域农业节水潜力综合评价模型,利用最佳投影方向判断各指标对综合评价目标的贡献大小和方向,通过投影指标值大小对黑河中游地区各区县(甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县)农业节水潜力实现水平进行评价。结果表明:水利投资占GDP比例、渠道防渗面积比和管道输水面积比等指标对区域农业节水潜力的影响较大,而人均粮食产量、人均水资源拥有量、供水量模数等指标影响较小;2005年,甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县的投影值Z(i)=(1.366 5,1.170 4,1.239 1,1.259 6,1.158 6),故甘州区、高台县和临泽县农业节水技术水平较高,山丹县和民乐县农业节水技术水平较低,节水技术应用潜力空间较大。研究结果可为区域节水农业技术持续发展提供科学依据和决策支持。     

基于数据包络分析的河套灌区农业生产效率评价

为了科学评判农业生产水平,实现资源优化配置,该文运用数据包络分析(data envelopment analysis,DEA),同时考虑蓝水、绿水等多种要素,分析了河套灌区5个区域2000-2008年的农业生产相对效率,并对非DEA有效决策单元(decision making unit,DMU)提出建议。结果表明:各区域农业生产综合效率差异不显著。杭后和五原效率的提高主要取决于能否有效利用生产技术,而生产规模是影响前旗效率的主要因素。为实现DEA有效,21个非DEA有效DMU的各投入平均调整幅度分别为16.66%(蓝水),22.23%(绿水),19.46%(盐渍化灌溉面积),20.66%(非盐渍化灌溉面积)和23.82%(农业人口)。灌区应该调整产业结构,改善灌溉设施,加强土地管理,同时在现有绿水资源利用情况下,建立节水高效型种植结构。该研究为探寻河套灌区农业高效生产模式,指导其他灌区农业系统改善提供参考。     

基于δ13C值的黄土高原生态林和经济林水分利用效率差异及对环境响应分析

为探明黄土高原典型人工生态林（刺槐）和人工经济林（苹果）叶片水分利用效率（WUE）对环境因子的响应及在气候分区中之间的差异。以黄土高原22个样点的叶片样本为例,基于稳定碳同位素技术可以反映植物长期WUE的特点,测定其成熟叶片δ¹³C值,分析其与黄土高原年均降水量、温度、日照时间、水汽压和相对湿度的关系及在不同气候分区的差异。结果表明：（1）因存在人为管理措施,苹果叶片平均WUE显著大于刺槐叶片平均WUE,分别为4.29,3.83 mmol CO₂/mol H₂O;（2）在气候分区中,同一植物半干旱区的叶片WUE高于半湿润区的叶片WUE,其中半干旱区苹果叶片WUE比半湿润区苹果叶片WUE提高12.5%,半干旱区刺槐叶片平均WUE比半湿润区刺槐叶片WUE提高6.4%;（3）苹果和刺槐叶片WUE与环境因子的响应一致,叶片WUE的变化对年平均水汽压的响应更明显。研究结果对黄土高原WUE的研究进行了扩充,为该地区提升水分利用效率提供了理论指导。     

基于DEA的灌区生产效率分析——以江苏省为例

针对当前灌区农业生产效率评价多采用单项投入与产出指标的不足,引入数据包络分析(DEA)方法,设定表征生产效率的投入产出指标体系,利用CCR模型对江苏省35个灌区相对生产效率进行了比较研究.相对效率分析表明,江苏省综合效率整体不高,灌区间差异较大,全省平均值为0.634,其中3个灌区为DEA有效;不同区域农业生产技术的利用及推广程度相当,灌区相对生产效率的不均衡主要由生产规模不合理引起.可以通过减少投入来提升非DEA有效灌区的生产效率,所有非DEA有效灌区改进生产效率能节约的有效灌溉面积、水资源及农业人口分别占投入量的20.7%,13.3%,9.4%.相对DEA效率的比较可为灌区生产效率的改进途径、农业节水潜力的计算等提供新的思路.     

黄土高原间作大豆对幼龄果园土壤水分及氮素累积的影响

为探明间作豆科作物对幼龄果园土壤水分、硝态氮含量以及树木生长的影响,并对黄土高原旱作果园土壤肥力提升与可持续发展提供指导,以黄土丘陵区苹果/黄豆复合系统为研究对象,通过测定种植黄豆整个生育期内试验小区水分、硝态氮含量以及果树叶片含氮量和生理指标的变化来评价不同间作密度黄豆对果树生长的影响。结果表明：(1)相较于清耕果园,中密度间作在黄豆花期前对果园土壤水分含量有一定的提升作用,而高密度间作加剧行间水分的消耗,显著降低土壤含水量。(2)不同土层硝态氮相对累积量随黄豆生育期后移呈现逐渐下移且分布逐渐均衡的趋势,土壤总硝态氮累积量处理间未表现出显著差异。(3)中、高密度间作均可有效提升果树叶片氮含量,促进果树生长,而中密度间作黄豆使土壤含水量最高提升17.6%,叶片氮含量最高增加8.04%。因此,中密度间作黄豆在黄土高原旱作苹果园更具有间作优势。     

保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响

为探明保水剂施用后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,在豫西丘陵旱作区,通过大田试验,研究了保水剂对冬小麦不同生育阶段的保水、作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明：保水剂提高了冬小麦不同生育阶段0～100 cm土层的土壤含水量、促进了生物量的积累、降低了小麦耗水量、提高了小麦产量和水分利用效率。各处理中,60和90 kg/hm2处理的土壤含水量及储水量均较其他处理高,而耗水量最低。播种-拔节期,保水剂用量越高干物质积累越显著;拔节-孕穗期及灌浆-收获期,60 kg/hm2处理较对照增加的干物质量最高;而孕穗-灌浆期,30 kg/hm2干物质量增加最为显著。各生育阶段,除孕穗-灌浆期外,60 kg/hm2处理的水分利用效率均较高。最终,60 kg/hm2处理的产量和水分利用效率均最高,较对照增产47.4%,水分利用效率增加10.6 kg/(mm·hm2)。     

土壤结构改良剂在节水农业中的研究与应用

为了充分了解土壤结构改良剂在节水农业中的研究应用现状,本文从作用机理、田间应用技术和效果等几个方面介绍土壤改良剂的应用现状。在此基础上,提出了土壤改良剂在节水农业应用中需要进一步解决的问题,指出了必须深入系统地研究不同土壤结构改良剂的田间实际应用效果,进一步研究有关土壤结构改良剂尤其是残留单体对环境的负面影响。     

模拟降雨下草被坡面水沙调控效应及水分转化研究

以黄土丘陵区四种多年生牧草(鸡脚草、白三叶、小冠花、百脉根)为研究对象,采用人工模拟降雨试验方法,定量研究不同草被措施不同生长阶段(5月上旬、6月上旬、7月中旬和8月下旬)的坡面水沙调控效应及土壤水分转化特征。结果表明:在整个生长周期内,四种草被措施坡面产沙率和含沙量均表现为鸡脚草坡面白三叶坡面小冠花坡面百脉根坡面裸地坡面。随着生长时间延长,四种草被措施坡面减流效益、减沙效益、土壤稳定入渗速率和土壤平均含水量增量均呈现先增大后减小的趋势。其中,鸡脚草坡面和白三叶坡面在结实期达到最大,小冠花坡面和百脉根坡面在孕蕾期达到最大。在不同生长阶段,鸡脚草坡面和白三叶坡面减流效益、减沙效益、土壤稳定入渗速率和土壤平均含水量增量均大于小冠花坡面和百脉根坡面,其中以鸡脚草坡面最为显著。四种草被措施在不同生长阶段坡面减沙效益都远大于减流效益。黄土丘陵区坡面水土流失主要来自7—9月份频率较高的降雨所产生的坡面径流,鸡脚草和白三叶生长旺盛期与水土流失频发阶段吻合,使其调控坡面水沙能力得以充分体现。