不同水分条件下保水剂对黄瓜根系和叶片生理特征的影响

[目的]研究不同土壤干旱生境中保水剂对黄瓜根系和叶片生理特征的影响,探讨其生长效应与土壤水分的内在联系,为保水剂的合理施用和农田科学灌溉等提供一定的技术参考。[方法]利用盆栽模拟试验,通过定量灌水,系统研究在3种不同的土壤水分条件下,保水剂对黄瓜根际水分、根系形态特征、叶绿素荧光参数和叶片气孔性状等生理特性的影响。[结果](1)不同水分条件下,保水剂处理的黄瓜根系生长受到明显抑制。与对照相比,保水剂处理组在土壤含水量为田间持水量70%(FC₂)和55%(FC₃)时的总根长、平均根系直径、总根体积、根表面积和根干重均显著降低,分别降低了3.4%,24.2%,62.1%,41.0%和51.6%以上。(2)随着干旱胁迫的加剧,保水剂处理叶片的有效光合效率(F_v′/F_m′)和实际量子产量[Y(Ⅱ)]较对照出现先升后降的变化趋势,非光化学淬灭(NPQ)则呈相反的变化;尤其在FC₂和FC₃处理时,保水剂处理促使黄瓜叶片的光化学淬灭(q_P)较对照分...     

基于成本视角的水质水量双向调节生态补偿量研究

[目的]以黄河流域陕西片区为实例进行水质水量双向调节的生态补偿量研究,为解决黄河流域上下游生态权益分配矛盾,实现流域区域间公平发展提供理论依据。[方法]同时考虑成本、价值和奖惩3个方面,以基本补偿标准为基础,采用水质改良系数法和水量贡献度法,构建基于水质水量的补偿标准测算模型开展研究。[结果]黄河流域陕西片区生态补偿量的基本补偿标准为13.74亿元;基于水质、水量调节值分别为-5.66和6.84亿元;2018年陕西省获得生态补偿金额为14.92亿元。[结论]相比以往的测算模型,该模型的测算结果更符合实际情况,同时也更适应于外部环境要素的变化。     

抽水蓄能电站建设期水土流失及其次生灾害风险评价

[目的]对抽水蓄能电站建设期水土流失及其次生灾害风险进行评价,对涉及的要素特征进行筛选分析,为提高工程建设期绿色安全施工水平提供科学支持。[方法]采用层次分析法结合模糊综合评价法,从3个维度共选取了8个一级指标和34个二级指标进行分析评价。[结果]构建了抽水蓄能电站建设期水土流失及其次生灾害风险评价模型,并划分为5个风险等级,将模型应用于安徽省绩溪抽水蓄能电站的研究表明该电站在建设期水土流失风险灾害等级为3级,属一般安全等级。结合该工程建设期的实情,验证了模型的可行性。[结论]抽水蓄能电站选址在很大程度上决定着工程建设期水土流失及其次生灾害风险等级。采用该方法评价风险等级为3级及以下的工程,可在确保工程水土保持措施按照要求落实建设的基础上,增强建设期水土保持监测水平。应重点关注建设期弃渣堆置不合规及取弃土过程中的潜在土壤流失量,防微杜渐,避免水土流失及其次生灾害现象的发生。     

粤北某离子吸附型稀土矿地下水丰枯水期变化及污染评价

[目的]探究离子型稀土矿区地下水的污染状况及其在时空尺度下的变化特点,为区域地下水污染防控及居民健康生活的保障工作提供科学依据。[方法]以粤北某离子吸附型稀土矿及其周边为研究区,分别在丰、枯水期采集该区域地下水样品各10组,在检测水样6种常规指标和7种重金属指标的基础上,运用多元统计的方法和修正内梅罗综合污染指数法对地下水的污染现状进行分析与评价。[结果]地下水超标组分包括硫酸盐(10%)、硝酸盐氮(30%)、氨氮(35%)、氟化物(40%)、硫化物(40%)、Mn(55.5%)、Pb(20%)和Cd(10%),其中氨氮和Mn污染程度明显更严重,超标组分中仅硫化物和氟化物浓度具有明显的时期特征,均表现为：丰水期>枯水期。地下水受污染极不均匀且整体污染程度非常严重,丰水期地下水水质较枯水期更差,污染在样点DXS₀₄,DXS₀₆和DXS₀₇所在位置有较大程度的集中。[结论]各污染指标均与稀土矿使用的化学药剂存在运移转换关系,研究区地下水受稀土矿开采影响已不宜作为生活饮用水源。     

中国城市水土流失的现状、对策及研究展望——以广东省深圳市为例

[目的]总结城市水土流失的概念、危害、成因、特点和防治对策,分析城市水土保持工作存在的问题和未来研究方向,旨在为中国城市水土流失治理及研究工作提供参考依据。[方法]根据多年的研究工作经验和文献资料,综合分析国内外城市水土流失及水土保持研究的成果。[结果](1)城市水土流失的概念蕴涵自然和人为两种动力,水和土两个流失主体,城市和周边及地表与地下两类分布空间;(2)城市水土流失危害主要包括管道淤积、风沙扬尘、水源污染、资源衰退、环境破坏等多方面;(3)城市水土流失防治对策主要包括法律、机制、宣传、监管、兼治和科研等6个方面。[结论]人们对城市水土流失的认识尚存不足,城市水土保持理论、技术及法规体系有待完善。城市水土流失及城市水土保持工作应从理论研究、应用优化以及经验推广等方面深入开展。     

1996—2020年海南岛水源涵养量时空变化及地理探测

[目的] 分析影响海南岛水源涵养量时空变化的主要驱动因素,为海南岛生态系统水源涵养功能重点区域识别及保护,水资源管理及区域可持续发展等方面提供决策依据。[方法] 基于InVEST模型产水量模块,定量分析海南岛1996—2020年水源涵养的时空变化,并对海南岛的水源涵养影响因素展开地理探测分析研究。[结果] ①1996—2020年海南岛水源涵养总量略微上升,多年平均水源涵养量为41.77 mm,水源涵养总量为1.42×10⁹ m³。空间上,海南岛水源涵养分布呈现东高西低及北高南低的特征。各地类中,林地的水源涵养能力较强,且面积占比大,对海南岛水源涵养量的贡献显著。②水源涵养量有较强的空间正相关性,呈现明显聚集特征,水源涵养重点区域主要分布于海南岛东中部、东部沿海海岸带以及海口市西部的火山熔岩湿地。③各因子对水源涵养影响力从大到小依次为降水量、土地利用类型、实际蒸散发和高程;因子交互作用,尤其是降水与土地利用的交互显著增强水源涵养分布的解释。[结论] 气候作用和人类活动主导了海南岛水源涵养量空间格局。未来既要充分考虑气候变化对水源涵养的影响,通过建立有效措施确保海南岛生态系统水源涵养功能有效适应全球变化,又要通过土地资源的合理利用与管理,确保土地生态安全。     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征比较研究

[目的] 探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法] 利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果] ①不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595～12.020 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617～3.690 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576～3.495 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地; ②不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关; ③各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为：Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论] 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。     

具有排气功能的毛管末端自动冲洗阀设计与结构优化

该研究创制一种具备自动排气功能（Auto-Exhaust function, AE）的毛管末端自动冲洗阀,以提高冲洗时长和冲洗水量。选取延时流道齿长和齿宽、上腔体容积和冲洗阀进口压力共4个因素,采用L18（37）正交试验设计18种规格的AE冲洗阀,并设置4种无排气装置（Non-Exhaust function, NE）的冲洗阀为对照,探究排气装置提升冲洗阀水力性能的作用机理和AE冲洗阀性能参数对试验因素的响应规律。结果表明,当进口压力为0.06～0.14 MPa时,AE冲洗阀的冲洗时长、冲洗水量和冲洗流速分别为18.2～67.7 s、3 904～12 367 mL和0.88～1.40 m/s。冲洗时长和水量与流道齿长、齿宽和上腔体容积均为正相关关系,与进口压力为负相关关系,冲洗流速只与进口压力有关,为正相关关系。流道齿长、齿宽和上腔体容积对冲洗时长和水量影响显著,进口压力对冲洗时长和流速影响显著（P<0.05）。AE冲洗阀能自动排出上腔体中的空气,增加蓄水容积,使其冲洗时长和水量分别比NE冲洗阀提高83.5%与75.4%以上。综合考虑延时流道抗堵塞性能、冲洗时长和水量等因素,推荐AE冲洗阀流道齿长、齿宽、上腔体容积和进口压力分别为1.2 mm、2.2 mm、19.1 mL和0.06 MPa,其冲洗时长和水量分别是NE冲洗阀的2.8和2.7倍,是进口冲洗阀的7.4和7.0倍,为67.7 s、12 194 mL。研究结果可为具有排气功能的毛管末端自动冲洗阀的研发提供依据。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

微咸水加肥灌溉下陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器的抗堵塞性能

为探求微孔陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下抗堵塞性能的差异及堵塞机理,本研究选择了微咸水(A1)、肥水(A2)、微咸水加肥(A3)3种不同水质,分析管间式微孔陶瓷灌水器和6种常用的迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下的平均相对流量变化规律,并用X射线衍射仪测定堵塞物质组成成分,用场发射扫描电镜观测堵塞物质表面微观形貌及动态生长过程。结果表明：各灌水器的流量随着灌溉运行时间的推移均发生不同程度的下降,其中A1处理下陶瓷灌水器的流量下降最慢,表现出优于迷宫流道灌水器的抗堵塞性能,A2、A3处理下陶瓷灌水器的平均相对流量下降速度先慢后快,试验结束时平均相对流量降幅最大,抗堵塞性能较差;A1处理下堵塞物质的主要成分是CaCO3,A2、A3处理下堵塞物质的主要成分是(NH4)2SO4;A1处理下各灌水器堵塞物表面微观形貌的生长过程为晶体颗粒不断团聚,A2、A3处理下堵塞物的动态生长过程为絮状物不断黏合成板块状或膜状。陶瓷灌水器堵塞发生在内壁上,堵塞物未进入到灌水器内部微孔中,随着堵塞物质增多且变得紧密复杂逐渐覆盖了内壁上的孔隙导致堵塞;迷宫流道灌水器是由于堵塞物质在流道内沉积导致过水断面减小,从而造成堵塞。研究结果可为陶瓷灌水器的应用及改进提供参考。