羧甲基纤维素钠对壤砂土水分运动及水力参数的影响

科学使用羧甲基纤维素钠(CMC)实现保水控盐对于滨海壤砂盐碱土改良具有重要意义,而明晰CMC对滨海壤砂土水分运动规律的影响是科学使用CMC的重要基础。为研究施加CMC滨海壤砂土水分运动规律,本文通过开展一维垂直土柱积水入渗试验,探索不同CMC施量(0、0.1、0.2、0.4、0.6 g?kg-1) 对壤砂土入渗特性、水分分布和土壤水力参数的影响。结果表明,施用CMC土壤的最终累积入渗量增加了4.90％～15.17％、达到预设湿润锋深度的入渗时间增加了61.90%～604.73%;Philip入渗模型参数吸渗率S和Green-Ampt模型参数KsSf均随CMC施量的增加而减少,吸渗率S和平均土壤水扩散率与CMC施量之间的数学关系分别可用二次多项式和指数函数来表示;CMC增强了土壤的持水能力,土壤剖面含水量提高了0.72%～3.74%;CMC通过改变土壤结构影响了土壤水力参数,滞留含水率θr、饱和含水率θs及进气吸力倒数α均与CMC施量呈正相关关系,而与饱和导水率Ks和形状系数n呈反比关系。通过对变异系数CV的分析发现,CMC对饱和导水率Ks和进气吸力倒数α影响表现为中等差异,对滞留含水率θr、饱和含水率θs和形状系数n表现为弱差异。研究结果揭示了CMC对滨海壤砂土减渗保水的内在机理,为滨海盐碱地的改良提供了理论参考。     

绿洲灌区玉米产量及水分利用对绿肥还田方式的响应

针对绿洲灌区小麦-玉米长期连作,麦后休闲期长、光热水资源利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米产量及水分利用效率的影响有重要意义。在石羊河流域,于2017—2019年度通过田间试验研究了麦后复种绿肥的不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥传统翻耕对照)对后茬玉米产量形成和水分利用特征的影响。两年试验结果表明,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压处理玉米籽粒产量平均达14 274.9kg·hm~(-2)和14 687.5kg·hm~(-2),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高18.2%和20.4%(P0.05)。绿肥地表覆盖免耕条件下,玉米穗数、穗粒数、百粒重分别较不复种绿肥翻耕处理(对照)平均高5.4%、9.6%、20.8%(P0.05),且较根茬还田处理(翻压、免耕)增幅显著。与此同时,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压显著增加玉米叶面积指数、干物质累积量和平均净同化率。绿肥地表覆盖免耕处理水分利用效率平均达24.4kg·hm~(-2)·mm~(-1),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高29.9%(P0.05),该处理较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高玉米播前土壤贮水量26.9%(P0.05),平均达280.7mm,且该条件下玉米全生育期耗水量显著低于其他绿肥还田处理。绿肥根茬还田处理(翻压、免耕)下,玉米平均水分利用效率分别较不复种绿肥翻耕处理显著高16.7%、16.0%(P0.05)。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥地表覆盖免耕获得玉米高产的同时,实现了水资源的高效利用。     

微咸水冰体融出水质及基于HYDRUS-1D的土壤淋洗特征研究

为揭示微咸水结冰融水时咸淡分离状况及对盐渍土盐分的淋洗效应,通过室内融冰试验研究不同解冻温度(10℃、15℃)和矿化度处理(纯净水、0.5g·L^–1、2 g·L^–1、4 g·L^–1)冰体的融化速度及融出水质,并借助HYDRUS-1D模型,模拟分析了不同处理融出水与微咸水直接入渗对剖面土壤盐分的淋洗效果差异。结果表明：微咸水冰体咸淡分离效果明显,各处理下的微咸水冰体融出淡水体积占比均超75%,矿化度越小融出淡水体积越大;微咸水冰体先咸后淡融出水入渗对盐渍土中的盐分有较好的淋洗效果,优于相同矿化度的微咸水直接入渗处理;10℃处理微咸水冰融出水对盐渍土的淋洗效果要好于15℃处理。研究结果对于探索内陆干旱区地下微咸水资源利用及新的非生育期节水控盐模式具有一定的指导意义。     

中亚农业水资源脆弱性及其变化特征分析

农业用水是链接自然环境和社会经济发展的重要环节,研究农业水资源脆弱性的时空变化对揭示水资源的可持续开发利用、保障水资源安全、应对洪旱灾害具有重要意义。为研究中亚地区农业水资源脆弱性变化特征,本文以中亚五国为研究区,基于气象、土地覆盖、地形和社会经济数据,依据脆弱性概念框架,从暴露度、敏感度和适应度3个方面选取18个指标,建立了农业水资源脆弱性评价指标体系,采用等权重法和主成分分析法确定指标权重,对1992-2017年中亚农业水资源脆弱性进行了评价及特征分析。结果表明:1)中亚农业水资源脆弱性空间分布表现为"南高北低"的特征,5国中土库曼斯坦农业水资源脆弱性最强,其次为乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦,而哈萨克斯坦农业水资源脆弱性最弱;研究时段内农业水资源脆弱性空间分布格局变化较小。2)中亚农业水资源脆弱性随时间变化表现为"前期升高,中期降低,后期稳定"的态势,整个研究期内研究区农业水资源脆弱性变化类型以相对稳定为主。不同地区农业水资源脆弱性随时间的变化存在差异,吉尔吉斯斯坦西部和土库曼斯坦的农业水资源脆弱性升高,乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦以及咸海地区水资源脆弱性降低,其他地区相对稳定。3)不同地区农业水资源脆弱性对各指标的敏感性不同,北部农业水资源脆弱性动态变化对农田灌溉定额和灌溉指数以负敏感为主,对其他指标以正敏感为主,而南部对各指标的敏感性正负均有;相关性分析表明,森林覆盖率、农业用水比例、农田灌溉定额、水分胁迫指数、灌溉指数和农业水分生产率是导致中亚农业水资源脆弱性空间差异的重要因素。4)为降低农业水资源脆弱性,中亚地区需发展集约型农业,调整作物种植结构,推广耐旱品种农作物,进行节水灌溉。研究结果可为中亚农业水资源规划管理、农业生产布局调整以及农业可持续发展提供参考依据。     

三江平原典型碟形湿地土壤氮素分布特征

以三江平原典型碟形沼泽湿地为研究对象,分析了湿地土壤氮素的分布特征和影响因素,及其与湿地演替的关系。结果表明:土壤TN和NH4+-N含量在碟形湿地内的分布规律是一致的,均表现为随着湿地水位的降低而逐渐降低,随着土壤深度的增加而降低。受水位波动的影响沼泽化小叶章湿地土壤NO3--N含量降低明显,而永久淹水湿地表层土壤该形态氮含量较下层高。碟形湿地土壤各形态氮素的分布受到土壤有机质含量、水分特征、生物量分布特征等多种因素的影响。     

“水土保持规划与设计”课程实践环节设计

针对原"水土保持规划"课程教学中存在的问题,提出的新"水土保持规划与设计"课程是根据我国目前生产实际的需求,在原"水土保持规划"课程基础上整合形成的一门实践性很强的水土保持与荒漠化防治专业骨干课程。新"水土保持规划与设计"教学实践环节体系设计了"规划整体"和"典型流域治理措施设计"2个方向共8个方面的具体内容,既可反映整体水土保持规划的要求,更好地完成教学大纲中规定的要求,又可使学生牢固地掌握规划编制的内容和深度,同时有助于提高课程教学质量和学生的实践能力。     

浙江省钱塘江流域生态环境需水量研究

从浙江省钱塘江流域现有的水资源开发利用中存在的生态环境问题出发,探讨了符合钱塘江流域生态环境特点的多年平均适宜生态环境需水内涵,并在此基础上,建立了河道内多年平均适宜生态环境需水和河道外多年平均适宜生态环境需水两个部分的计算模型.模型计算结果表明,钱塘江流域多年平均河道内生态环境需水量为1.59×10~(10)m~3/a,河道外生态环境需水量为6.70×10~9m~3/a,多年适宜生态环境需水总量为2.26×10~(10)m~3/a.研究结果可为浙江省钱塘江流域的生态环境保护、水资源的可持续利用以及湿润区生态环境需水研究提供决策依据.     

Feasibility of using FGD gypsum to conserve water and reduce erosion from an agricultural soil in Georgia

Crop production in Georgia and the Southeastern U.S. can be limited by water. Highly-weathered, drought-prone soils are susceptible to runoff and erosion. Rainfall patterns generate runoff producing storms followed by extended periods of drought during the crop growing season. Thus, supplemental irrigation is often needed to sustain profitable crop production. Increased water retention and soil conservation would efficiently improve water use and reduce irrigation amounts/costs and sedimentation, and sustain productive farm land, thus improving producer's profit margin. Soil amendments, such as flue gas desulfurization (FGD) gypsum, have been shown to retain rainfall and/or irrigation water through increased infiltration while decreasing runoff (R) and sediment (E). Objectives were to quantify rainfall partitioning and sediment delivery improvements with surface applied FGD gypsum from an Ultisol managed to conventional till (CT) and to assess the feasibility of using FGD gypsum on agricultural land in southern Georgia. A field study (Faceville loamy sand, Typic Kandiudult) was established (2006, 2007) near Dawson, GA managed to CT, irrigated cotton (Gossypium hirsutum L.). FGD gypsum application rates evaluated were 0, 1.1, 2.2, 4.5, and 9 Mg ha^− 1. Gypsum treatments and simulated rainfall (50 mm h^− 1 for 1 h) were applied to 2-m wide × 3-m long field plots (n = 3). Runoff and E were measured from each 6-m² plot (slope = 1%). FGD gypsum plots averaged 26% more infiltration (INF), 40% less R, 58% less E, 27% lower maximum R rates (R_max), and 2 times lower maximum E rates (E_max) than control plots. Values of INF and water for crop use increased, and R, E, R_max, and E_max decreased as FGD gypsum application rate increased. Values of INF, R, E, R_max, and E_max for 9 Mg ha^− 1 plots were as much as 17% greater, 35% less, 1.9 times less, 35% less, and 1.9 times less than those from other FGD gypsum plots, respectively; and 40% greater, 40% less, 2.2 times less, 52% less, and 2.9 times less than those from control plots, respectively. Applying FGD gypsum to agricultural lands is a cost-effective management practice for producers in Georgia that beneficially impacts natural resource conservation, producer profit margins, and environmental quality. Agriculture in the Southeast provides a viable market for the electric power industry to convert disposal costs of FGD gypsum into a profitable commodity.     

坡耕地保护性耕作冬小麦增产机理的研究

利用长期定位试验在豫西旱区坡耕地上对不同保护性耕作下冬小麦主要生育期的土壤温度、土壤养分、水分动态、干物质积累和小麦产量进行研究。结果表明:深松和免耕覆盖土壤含水量较高,深松与免耕覆盖技术能够提高土壤肥力,越冬期保护性耕作5 cm地温较低,而0~30 cm地温相差不大。深松覆盖在灌浆期土壤日均地温较低,有利于防御干热风对小麦的危害。小麦中后期深松覆盖和免耕干物质积累量较多,能延缓小麦植株衰老。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。