黄土高原小流域雨水资源承载能力综合评价

研究提出黄土高原小流域雨水资源承载能力的概念,建立了小流域雨水资源承载能力综合评价模型和评价指标体系,并利用所建模型对黄土高原11个国家科技攻关试验区小流域雨水资源承载能力进行综合评价。     

小麦生产水足迹区域差异及归因分析

用水效率评价是节水农业研究的重点领域之一。作物生产水足迹作为评价作物生产过程中水资源消耗类型、数量以及用水效率的综合指标,为农业水资源管理评价提供了全新的思路。该文基于水足迹理论和量化方法,分析了中国大陆小麦生产水足迹空间分布情况和特征,并对造成水足迹区域差异的因素进行归因分析。结果表明:小麦水足迹的空间分布差异显著,其中西北、西南局部以及华南等地的小麦水足迹较高,而黄淮海、东北东部等地的水足迹较低。新疆绿水足迹比例为11.87%,部分南方省份大于80%,绿水足迹所占比例呈现出从东南沿海向西北内陆递减的空间分布格局。归因分析结果显示除小麦品种差异外,区域农业生产水平和气候条件的差异也是造成小麦水足迹空间差异的主要原因,其中化肥、农业机械投入是影响小麦水足迹的主要农业生产因子,而太阳辐射和降水量是影响小麦水足迹的主要气候因子,该研究结果可为国家制定农业水资源管理策略提供参考。     

复水前后冬小麦光合生理特征对保水剂用量的响应

为探明干旱胁迫复水前后作物水分消耗过程中冬小麦生理特征对保水剂用量的响应及作用机理,采用盆栽试验以不施保水剂为对照,测定了保水剂不同用量(无保水剂、27 mg/kg、54 mg/kg、81 mg/kg)条件下,复水前后的土壤含水率及光合参数的持续变化特征.结果表明:干旱胁迫时,保水剂降低了小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度,提高了水分利用效率.复水后,对照的光合速率、蒸腾速率及气孔导度仍较高,保水剂处理依次为:54 mg/kg、81 mg/kg、27 mg/kg.而当土壤含水率降至田间持水量的55％左右时,各处理光合参数依次为:27 mg/kg、CK、54 mg/kg、81 mg/kg;水分利用效率依次为:81 mg/kg、27 mg/kg、CK、54 mg/kg.随保水剂用量的增加,小麦生物量增加,但81 mg/kg处理显著高于对照.同时,保水剂会影响叶片光合参数之间的相关性,其中,小麦气孔导度与光合速率、蒸腾速率的相关性以54 mg/kg处理最紧密,依次为81 mg/kg处理、对照,27 mg/kg处理最差.而气孔导度与土壤含水率、水分利用效率及光合速率与土壤含水率、蒸腾速率、水分利用效率的相关性强弱从大到小的处理依次为:81 mg/kg、54 mg/kg、CK、27 mg/kg.说明小麦叶片光合参数对保水剂的响应以54 mg/kg与81 mg/kg处理最显著.     

近30 a黄土高原植被覆盖时空演变监测与分析

为监测黄土高原植被建设成效,采用GIMMS和SPOT VGT 2种数据集的归一化植被指数作为植被覆盖评价指标,分析了近30 a黄土高原植被覆盖时空演变趋势。结果表明,大规模植被建设开始前,黄土高原植被覆盖以小幅波动为主,个别地区有所好转,但大部分区域无显著变化。1999年以后研究区归一化植被指数年度平均值增加显著,并以夏、秋两季增长贡献最大。植被覆盖在空间上呈现出明显的区域性增加趋势,其中黄土高原丘陵沟壑区增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。研究区15°～25°和6°～15°坡地植被覆盖状况得到明显改善,对控制水土流失可产生积极影响。大规模植被建设促进了该区植被恢复,但截止2009年,黄土高原处于较低植被覆盖水平的区域面积依然占较大比重,生态环境建设仍须进一步加强。     

农业经济用水量与我国农业战略节水潜力

在分析我国农业水资源利用现状基础上，从保障粮食安全和最大用水综合效益出发，提出了“农业经济用水量”的概念，分析了其内涵，提出了基于宏观水资源合理配置的“农业经济用水量”研究的理论基础及其相应技术基础，并从战略层面对我国未来可实现的农业经济用水量及其节水潜力进行了初步分析，为缓解我国农业用水与工业用水、生态用水之间的矛盾提供了有益的探索。     

小麦玉米间作和氮肥对作物耗水特性及水分利用的影响

通过大田试验,在半湿润区雨养条件下研究小麦玉米间作种植与单作种植在两个氮肥水平下的阶段耗水量、土面蒸发特征及水分利用效率,探究间作系统中各组成作物的耗水特性以及氮肥对水分利用的调节作用。研究结果表明,间作种植模式可增加小麦耗水量、全生育期土面蒸发量与土面蒸发量占耗水量的比例(E/ET),而降低玉米耗水量。在同一种植模式下,施氮处理增加作物耗水量,同时降低全生育期土面蒸发量与土面蒸发量占耗水量的比例,说明施氮能适当地增加土壤水分的有效性。与单作相比,间作使小麦在施氮时产量、水分利用效率分别提高33.20%与12.15%,在不施氮时较单作小麦产量、水分利用效率分别提高26.97%与23.81%;玉米间作与单作种植对产量的差异不显著,但显著提高水分利用效率,在施氮时和不施氮情况下分别提高8.37%和10.06%。在同一种植模式下,施氮处理同时增加小麦和玉米的产量与水分利用效率。因此,可在半湿润区适当发展施氮处理的间作种植模式,以提高作物的水分利用效率和达到作物高产。     

垄沟灌溉种植对玉米光合特性及产量的影响

通过田间试验,以传统种植模式平作为对照,研究了垄沟灌溉种植系统对玉米相对叶绿素质量浓度(SPAD)、光合特性和产量的影响。结果表明,垄沟种植系统能增加玉米的相对叶绿素质量浓度、光合速率和水分利用效率;垄沟系统种植玉米和对照组的光合速率日变化均呈"单峰型"曲线;60cm垄宽的垄沟种植系统的玉米叶片水分利用效率和产量最高。     

垄沟灌溉施氮土壤水氮分布特征试验研究

为了指导垄沟间(套)作种植田间灌水技术和灌溉系统合理设计,通过长方体土槽模拟垄沟灌溉施氮二维土壤入渗试验,探究4种土壤质地的入渗量随时间变化规律,分析肥液入渗湿润体特征,研究土壤水分、硝态氮和铵态氮空间分布特征.结果表明,随着土壤黏粒含量的增多,土壤比表面积增大,在相同灌水时间内入渗量则小;入渗量累积曲线上升趋势因土壤质地不同存在显著差异.含3参数的Horton入渗模型计算的肥液入渗量精度高,其稳定入渗率参数实用性强,对灌水流量设计有重要的参考价值.随着土壤砂粒含量的增多,同等入渗条件下,湿润锋运移距离越远,且垂向运移距离均大于水平侧渗距离.水平侧渗距离与入渗时间呈指数函数关系,垂向湿润锋运移距离与入渗时间的1/2次方呈线性函数关系.垄沟灌溉施氮方式下,硝态氮在湿润锋边缘累积,铵态氮峰值出现在灌水沟附近.在质地重的土壤下应用垄沟灌溉施肥技术好.     

黄土高原苹果园间作油菜对土壤水分与苹果品质的影响

  【目的】  间作生草是黄土高原苹果优势产区有机肥替代化肥模式之一。由于黄土高原地区年际干旱少雨且降水在季节上分配不均,可能产生果园生草与果树争水的问题。因此,本研究采用不同耗水模式的油菜品种探究其对土壤水分及苹果品质的影响。  【方法】  试验于2018和2019年在陕西省延安市安塞区南沟流域进行。设置4个生草处理,分别为甘蓝型油菜陕油2013、春性白菜型油菜浩油21、强冬性白菜型油菜延油2号和传统清耕制度 (CK)。田间定位监测土壤水分,测定油菜生长指标及果树的果实品质。比较分析不同油菜类型的生长状况、果园土壤含水量、土壤水分相对差异、苹果新梢生长状况、果实品质等。  【结果】  在两年试验期内,间作不同油菜各项生长指标具有显著性差异。单位面积生物量表现为甘蓝型油菜 > 强冬性白菜型油菜 > 春性白菜型油菜。在土壤水分方面,4个处理土壤含水量变化趋势基本一致,0—20 cm土层水分含量随时间变化最大。其中,甘蓝型油菜、春性白菜型油菜和强冬性白菜型油菜处理行间0—20 cm土层两年平均土壤含水量分别较CK降低了19.2%、3.3%和8.5%,20—100 cm土层两年平均土壤含水量分别较CK提升?4.9%、12.1%和6.4%。20—100 cm土层的平均土壤水分变异系数表现为甘蓝型油菜处理最大,春性白菜型油菜处理最小。间作油菜提升了苹果品质,以间作春性白菜型油菜的效果最显著,其可溶性固形物、可溶性糖和V_C含量较清耕对照显著增加了1.00个百分点、1.57个百分点和47.58%,间作其他两个油菜品种与清耕相比只有V_C含量显著升高。  【结论】  与清耕相比,苹果树行间间作春性白菜型油菜、强冬性白菜型油菜和甘蓝型油菜均有效提升了20—100 cm土层土壤含水量,降低了苹果树休眠期土壤储水量损失,进而显著促进了果树的生长发育,提升了果实品质。其中,苹果树行间间作春性白菜型油菜效果最佳,是黄土高原旱作苹果园较为适宜的间作模式。     

垄沟种植模式对玉米生长及产量的影响

通过田间试验,设60、90 cm两种垄宽的垄沟种植模式,以传统种植模式为对照,研究了垄沟种植模式对玉米生长和产量的影响.结果表明:60 cm垄宽的种植模式增产效果最为显著,与90 cm垄沟种植模式和传统种植模式相比,60 cm垄沟种植模式玉米株高分别提高11.1％和19.6％;功能叶叶面积分别提高6.46％和10.78％;相对叶绿素含量分别增加6.7％和12.9％;干物质积累分别增加6.9％和10.7％;玉米产量分别提高8.1％和10.7％;土壤水分利用效率分别提高11.7％和5.8％,差异显著.与传统平作种植模式相比,垄沟种植模式能够促进玉米生长发育,提高产量和水分利用效率.在所有处理中,60 cm垄宽的垄沟种植模式的玉米产量和水分利用效率最高.