伊犁察南灌区土壤盐分时空变异特征与运移机理研究

以伊犁河谷察南灌区为研究区,运用磁感式电导率快速获取技术及室内分析相结合手段,通过构建盐分解译模型,获取2015年及2016年秋季0~30 cm、30~60 cm、60~100 cm土壤盐分含量。对土壤各土层进行了盐渍化分级统计和半方差函数分析及空间插值分析。对研究区高程信息进行提取,并通过调查河流影响范围对河流进行缓冲区分析。旨在构建适用于研究区及同类型灌区磁感式盐渍土地快速精量诊断评估与利用规划技术体系,了解干旱、半干旱区灌溉农田土盐时空变异特征,并对土盐时空运移机理进行研究。初步研究表明,相比于2015年秋季,2016年秋季研究区非盐化土面积显著减小,中度盐化土面积显著增加,非盐化土、轻度盐化土呈现向中度盐化土演变的趋势;研究区土壤盐分呈现向中部及东部区域运移的趋势,盐化土面积增加,且盐分含量均值增大;另外,在空间大尺度范围上,河流是影响土盐运移的主要影响因素,在局域小尺度范围内,地势是影响土盐运移的主要影响因素。     

灌水量对不同年代宁夏春小麦光合特性及产量构成因素的影响

为揭示不同灌水量对不同年代春小麦光合特性及产量的影响,以5 个不同年代宁夏春小麦品种（系）为试验材料,在宁夏灌区4 种水分处理条件下,研究了灌水时期对不同年代宁夏春小麦品种光合生理指标及产量因子的影响。结果表明,不同时期灌水对春小麦叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)等生理指标均产生明显影响;T1、T2 处理,‘毛火麦’和‘宁春27 号’的叶绿素含量、Pn、WUE较高,在T1、T2 和T3 处理下其产量与其他品种（系）差异不显著。随着灌水量的增加,灌区品种（系）‘宁春4 号’、‘宁春50 号’和‘J63’的叶绿素含量、Pn、WUE高于‘毛火麦’和‘宁春27 号’且产量正常灌水条件下显著高于其他处理。因此,宁夏灌区在保证分蘖期和拔节期灌水,增加抽穗期灌水,各品种（系）既保持较高水分利用效率,又可以获得较高的产量。     

紫花苜蓿耗水规律及灌溉制度优化研究

为研究河套灌区紫花苜蓿的耗水规律,同时对现有灌溉制度进行优化,在田间试验的基础上,设置不同灌水水平对前两茬苜蓿进行了研究。结果表明:现蕾期和开花期是紫花苜蓿耗水的旺盛阶段,该阶段土壤水分亏缺会直接影响苜蓿产量的形成。通过多元线性回归的方法求解得到了两茬紫花苜蓿各生育期的敏感性系数,分别在0.103~0.731和0.041~0.375之间,且以现蕾期和开花期为最大,说明这两个生育阶段为苜蓿生长的关键阶段。以Jensen模型为基础,采用最小二乘法初步优化了两茬紫花苜蓿生育期内的灌溉制度,第1茬灌溉定额以1 400 m3/hm~2为宜,第2茬以2 300 m3/hm~2为宜,两茬灌水次数分别以4次和5次为最优。     

不同灌水方式对砂姜黑土小麦中后期生长及产量的影响

在人工防雨篷下研究了前期不同灌水处理对砂姜黑土小麦中后期生长、光合生理及产量的影响,以期为该区小麦增产和水分高效利用提供科学依据和理论帮助。结果表明,灌1水条件下小麦叶片长宽和单茎干物重随灌水日期的推迟呈先增加后下降的趋势,并以生育前期水分充足处理CK最高,W5100d(出苗后100 d灌水)处理次之,且总灌水量一致下小麦生育前期灌1水和灌2水效果间的差异不显著。生育前期适当推迟灌水日期有利于增加小麦生育中后期的叶面积指数和叶绿素含量,且灌浆中期W5100d处理的叶面积指数和叶绿素含量高于CK。小麦生育前期适当推迟灌水日期亦有利于降低植株蒸腾速率改善小麦光合特性,其中W5100d处理的光合速率比对照CK增加了11.4%。W5100d与CK处理的产量差异不显著,分别为6 955.40,7 102.67 kg/hm2,但两者产量明显高于其他灌水处理。相关分析表明,小麦叶片叶绿素含量、光合速率与单茎干物重和产量间皆呈直线显著正相关关系。研究得出,小麦生育前期适当延长灌水日期有利于改善小麦中后期生长发育、光合特性及产量,且总灌水量一致下灌水次数效果间的差异不显著。     

畦灌灌水技术要素组合优化

以杨凌区进行的畦灌大田试验为基础,采用WinSRFR软件对各试验点的灌水质量进行了模拟,并分析了畦长、田面坡度、入畦单宽流量和改口成数对灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es的影响;在此基础上,结合均匀试验设计与多元回归分析的方法,构建了包含灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es在内的单目标优化模型,以入畦单宽流量和灌水时间为变量,采用遗传算法对模型进行求解,提出了试验点不同计划灌水深度条件下畦灌灌水技术要素的优化组合,结果表明其可获得高的灌水质量,达到常规畦灌节水的目的。     

U形渠道流速分布特性分析与试验

依据室内试验和田间实测资料,分析了U形渠道水流流速分布特性,建立了U形渠道水流横向流速分布指数律、垂向流速分布双幂律,给出了相关参数的确定方法,并提出了基于U形渠道水流分布规律的明渠测流计算断面中线“三点法”.实测资料验证表明:中线“三点法”在室内不同工况计算流量相对误差均在±4％范围内;除个别测点外,现场实测计算流量相对误差也在±5％范围内,说明中线“三点法”计算精确.与流速-面积法需9个测点相比,中线“三点法”节省了60％以上的测流工作量.     

灌区用水效率与效益评价——以天津市里自沽灌区为例

以天津市宝坻区里自沽大型灌区的基本资料为基础.选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率、节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,2004-2008年,里自沽大型灌区综合评价指数分别为3.299、3.423、3.624、3.679、3.687整体上呈现明显的上升趋势,其用水效率状况处于较好阶段.利用模糊综合评价法,对灌区用水效率与效益进行了评价.结果表明,工程状况与管理水平对于灌区用水系数的影响较显著.必须加大灌区节水改造以及灌区管理体制改革力度,进一步提高农业灌溉水的利用效率和效益,促进水资源的可持续发展.     

不同局部灌溉方式对玉米叶片生理指标的影响

以畦漫灌为对照,对隔行喷灌、隔行沟灌、膜上灌溉和穴灌4种局部灌溉方式下玉米的叶片生理指标变化规律进行了分析。结果表明,局部灌溉对玉米叶片的生理活性产生了一定的影响;膜上灌溉叶片的脯氨酸含量和细胞膜相对透性均不同程度低于畦漫灌,叶绿素、丙二醛含量,细胞间隙CO2浓度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等指标均有不同程度提高。隔行灌溉、隔行喷灌生理指标接近于畦漫灌,穴灌与畦漫灌相比,生理指标变化与膜上灌溉正好相反。     

基于地下水合理埋深的井渠结合灌区水资源联合调控

以泾惠渠灌区为例,针对井渠结合灌区地下水超采及地下水位上升而导致的农田灌溉水环境等问题,从水位调控水量的角度出发,提出了基于地下水位合理埋深的水资源调控模式。在确定不同水文地质单元和不同植被类型条件下地下水位合理埋深上下限的基础上,结合PSO-RBF神经网络对地下水位埋深预测的结果,设计了基本、节水两种水资源联合方案,对不同保证率下的灌区水资源进行了联合调控。结果表明:泾惠渠灌区地下水位合理埋深上限介于1.76~3.50m,下限介于8.7~25.0m,不同水文地质单元、植被类型的水位埋深上下限值差异较大;水资源联合调控时,局部地区出现地下水超采,需加强节水灌溉和多水源的联合调控。     

宝鸡峡灌区小麦水足迹时空变化特征与归因分析

基于水足迹理论,计算了实际耗水和施肥情况下宝鸡峡灌区小麦水足迹的各项指标,分析了小麦水足迹各指标的时空变化特征,利用对数平均迪氏指数分解法推导了总水足迹变化量分解公式,细致定量了气候变化和人类活动因子对总水足迹变化的贡献。结果表明:灌区小麦总水足迹1994—2010年均值为6.73亿m~3,Mann-Kendall检验呈显著下降趋势,年均变幅为-0.17亿m~3/a,水足迹结构由蓝水主导演变为灰水主导。单位产量的小麦生产水足迹、生产绿水、蓝水和灰水足迹多年平均值分别为1.04、0.36、0.32、0.37 m3/kg。生产水足迹、生产绿水和蓝水足迹在灌区内从西向东呈递增趋势,生产灰水足迹以兴平为中心向两侧递增。归因分析表明,影响灌区小麦总水足迹变化的主导因子为人类活动,其贡献率和为-113.57%,而气候变化因子的贡献率仅为13.57%。人类活动因子中,贡献率从大到小依次为灌溉定额(-56.58%)、总种植面积(-55.78%)、小麦种植比例(-43.76%)、单位面积施氮量(39.96%)、灌溉水有效利用系数(2.59%)。