黄土高原集水农业研究进展

回顾了黄土高原集水农业理论与技术体系的研究成果．分析评价了集水农业的研究进展。随着黄土高原集水农业研究方法的改进、研究内容的深入、研究领域的扩充．提出了广义性集水农业研究范畴。在黄土高原集水农业理论研究的基础上．应加强微集雨微灌溉应用技术、现代集雨技术、计算机控制技术与集雨网络等高新技术手段的技术集成．以提高雨水汇集与利用效率。同时．黄土高原集水农业的研究已经从微生境条件下的农业生态系统延伸至区域生态环境保育。利用汇集雨水合理调配生态用水．进行小流域综合治理。农林牧综合发展。生态环境重建的集水型生态农业是黄土高原集水农业的发展趋势。     

北方半干旱集雨补灌旱作区节水农业发展模式

内蒙古准格尔旗集雨补灌旱作节水农业示范区地处黄土高原北部砒砂岩区,是我国水土流失最严重地区之一,集雨补灌是缓解当地干旱缺水的唯一途径.目前该区很多地方雨水收集利用缺乏整体研究,工程规划和生产布局有一定盲目性.在分析准格尔旗示范区生态、经济、社会等条件的基础上,总结出以集雨补灌为中心的旱作增产技术体系,确定了集雨高效种植型、集雨生态畜牧型和庭院集雨经济型3种模式,提出了示范区雨水综合利用需水量标准,并对3种模式在示范区运行3年来的经济、社会和生态效果进行了评价.     

巴厘岛梯田景观苏巴克灌溉系统及其生态水文效应研究进展

灌溉系统通过调配水资源而改变农业景观中的生态-水文格局与过程,以便维持其稳定性。印尼巴厘岛苏巴克灌溉系统是当地人民有效调控梯田景观水生态格局与过程的智慧结晶,是巴厘岛梯田景观可持续发展的关键机制。本文以有关苏巴克灌溉系统的已发表文献为数据来源,阐述其在流域和灌区尺度提高农业水资源利用功能、保障梯田景观可持续发展的机制,并分析时空管理带来的生态水文效应。在流域尺度上,多层级水寺庙管理结构动态协调水资源的分配;而灌区尺度上,tek-tek分水制度和awig-awig管理制度保障水资源高利用率,并缓解社区用水矛盾。苏巴克灌溉系统通过灌溉设施和水资源的时空管理活动使其具有增加水文连通性、控制虫害和提高生态系统服务功能等生态水文效应。已有苏巴克灌溉系统的研究以社会学、人类学、历史学等社会科学的定性和静态研究为主,而生态学、水文学等自然科学研究相对较少,未来应加强自然科学及多学科交叉的量化和动态研究,为世界上其他梯田系统保护和管理提供启示。     

黄土塬地区集雨窖水水源地优选

为提高黄土塬地区窖水水质,保证窖水饮用安全,集雨水源地的选择势在必行。本文通过应用主成分分析法,研究了优质集雨水源地和决定水质的控制指标。结果表明,在不同类型集雨水源地中,水泥地面和瓦屋面的综合主成分得分分别为-3.350和-1.945,污染程度分级结果为轻度,是集雨的最佳场地;COD、NH4+-N、TP、SS和粪大肠菌群在主成分中具有高荷载值;集雨水受有机物质、地表尘土、人畜粪便污染明显,与人为活动密切相关。最后,就集雨水源地在政策法规、水质保护技术体系、水质检测和保护等方面提出了改善措施和建议。     

关中灌区沟垄集雨种植补灌对冬小麦光合特征、产量及水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了沟垄集雨种植结合不同补灌量处理对冬小麦光合器官、光合速率、产量和水分利用效率的影响.结果表明:沟垄宽度各为60 cm时,集雨种植不灌溉(T1)、返青期种植沟补灌375 m3·hm-2(T2)和种植沟补灌750 m3·hm-2(T3)3个处理较平作灌水750 m3·hm-2(畦灌,T4)处理的小麦籽粒产量分别提高2.8％、9.6％和18.9％,收获系数提高2.0％～ 8.5％,旗叶叶绿素含量提高41.9％ ～64.4％,整个生育期内0～ 40 cm土壤含水量增加了0.1％～4.6％;开花期和灌浆期的叶片光合速率分别较T4处理提高了22.3％～ 54.2％和-4.3％～67.2％,农田总水分利用效率较T4处理分别提高17.9％、10.4％和15.4％,比平作不灌水处理(CK)提高69.3％、58.6％和65.7％;降水利用效率较CK提高94.3％ ～ 124.5％;T2、T3处理各生育阶段叶面积均显著高于T4处理,灌溉水利用效率分别比T4处理提高119.1％和18.8％.在灌溉量减少50％的条件下,集雨种植比畦灌处理能维持较高的籽粒产量,显著提高灌溉水利用效率,尤其是在降雨量偏少的年份,可以显著提高小麦水分利用效率.     

基于SCS-CN模型的黄土高原丘陵区坡地微型集雨垄垄面径流量预测

为了探寻我国黄土高原丘陵区坡地垄沟集雨种植控制水土流失和增产机理,本研究利用试验期2019年坡地微型集雨垄收集的19次降雨-径流资料,率定不同坡度(0°、5°和10°)微型集雨垄SCS-CN模型的径流曲线数CN值和初损系数λ值,利用5次降雨-径流资料检验模型的有效性.结果 表明:自然降雨条件下,坡地微型集雨垄径流量随坡...     

模拟不同雨量下沟垄集雨种植对春玉米生产力的影响

为了探明沟垄集雨种植适宜的降雨量范围,使沟垄集雨系统更加有效,通过大田模拟降雨试验,研究了不同雨量下沟垄集雨种植对农田水温状况及春玉米个体发育、生物量积累、水分利用效率(WUE)和产量的影响.结果表明,在230～440mm雨量下,与平作处理相比,沟垄集雨种植处理后,沟内土壤10cm处温度增加了0.7～1℃,沟内120cm土壤平均储水量增加了5%～12%,玉米的出苗期提前1～2d,生育期普遍提前,株高、功能叶面积和生物量显著增加 (P＜0.05) .玉米籽粒产量及WUE在230mm雨量下分别增加了82.8%和77.4%,340mm雨量下分别增加了43.4%和43.1%,440mm雨量下分别增加了11.2%和9.5%.沟垄集雨种植春玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm以下.     

半干旱地区膜垄和土垄的集雨效率和不同集雨时期土壤水分比较

于 2 0 0 2年 4月～ 8月在兰州大学干旱农业生态榆中试验站进行研究 ,在平地上形成沟垄相间的微地形 ,采用 3种沟垄比和两种下垫面材料 ,垄作为径流区 ,沟作为集水区 (沟内不种任何作物 )。采用平均产流率法分析了不同垄型集水面的集水效率 ,结果表明 ,膜垄的平均集水效率为 90 % ,土垄的平均集水效率为 16 .8% ;通过对不同垄型集水面垄中、沟边、沟中的土壤水分进行比较发现 ,对于膜垄在集雨的各个时期沟中的土壤含水量高于垄中 ,沟边的土壤含水量介于沟中和垄中土壤含水量两者之间。如 7月 14日测定 ,沟中、沟边和垄中 0～ 2 0 0 cm土层土壤平均含水量分别为 10 .39%、10 .2 4 %和 9.4 2 % ;对于土垄 ,在集雨前期和集雨中期 ,沟中和沟边的土壤含水量相差不大 ,沟中和沟边的土壤含水量均低于垄中的土壤含水量 ,表现出和膜垄完全不一样的特性 ,如 7月 14日测定 ,沟中、沟边和垄中 0～ 12 0 cm土层土壤平均含水量分别为 8.98%、8.6 8%和 10 .0 3% ,在集雨后期 ,沟边和沟中的土壤含水量大于垄中土壤含水量 ,如 8月 13日测定 ,沟中、沟边和垄中 0～ 12 0 cm土层土壤平均含水量分别为 9.76 % A、9.38% B和 7.94 % C,该试验表明土垄在集雨后期 ,在集雨和土壤水分分配方面表现出和膜垄的相似的特性     

青山水库的渔业及其利用

青山水库在杭州市郊西面,库水来源于东苕溪。是一个以蓄洪为主、结合灌溉、发电、养鱼的水库。于1960年建成,1961年春开始放养鱼类。 该库集雨面积大、上游有临安县城、库底又多为农田,肥水来源充足、水质肥沃,并选择鱼易集中之处进行较彻底的清整,作为捕捞网基,为水库养鱼提供了方便。     

农田灌溉对气候的影响研究综述

过去200年全球灌溉农田面积迅速扩张,灌溉对气候的影响逐渐受到世界各国研究者的关注。回顾了过去有关灌溉对气候的影响研究,归纳了前人的研究手段,指出了目前研究中存在的问题和困难,并提出了未来灌溉对气候的影响研究应该注重如下几个方面:1)同时利用观测数据分析方法和模型模拟研究方法进行灌溉对区域气候的影响,并将两者的结果进行对比分析,以求做到互相验证;2)对于缺乏地面观测数据或者地面数据受其他因素(比如:城市化)影响大的区域,建议利用遥感观测数据进行灌溉对地表参数的影响研究;3)注意对灌溉四大属性(灌溉位置、灌水量、灌溉方式和灌溉时间)的精确模拟,可以考虑耦合气候模型和作物模型进行模拟研究,并注意区分灌溉旱地和灌溉水田。4)提倡利用多模式集合的方式研究灌溉对区域气候的影响,以减少灌溉对气候影响(强度和方向)模拟结果的不确定性;5)未来也应该考虑模拟灌溉和气候变化间的互馈影响。     

滨海半干旱地区海水灌溉对土壤安全和作物产量的影响

2001至2003年,连续3a在山东莱州地区布置田间试验,研究海水灌溉对土壤安全和作物产量的影响。试验共设4个处理,即CK(未灌溉处理)、25%、50%、75%的海水灌溉处理。结果表明:未灌溉处理土壤中的总盐量呈明显积累趋势,2003年较2001年增加了1.3倍;25%和50%的海水灌溉处理,2001年土壤盐分明显积累,此后两年有逐年脱除的趋势。2003与2001年相比,脱盐率分别达到34.9%和41.0%。连续3a海水灌溉后,除CK外,各处理耕层中的盐分较为稳定,且处于较低水平;CK和50%的海水灌溉处理,60~100cm的土层中的盐分明显积盐,而其它处理均未表现出积盐趋势。25%的海水灌溉处理土壤钠吸附比明显高于50%、75%的海水灌溉处理,但仍然未达到10mmol/L。2001和2002年,25%和50%的海水灌溉处理,较未灌溉处理增产效应显著。因此,25%和50%的海水灌溉耐盐作物菊芋,能够保证土壤安全和作物高产高效。     

灌溉方式对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨3种不同灌溉模式对土壤微生物群落功能多样性的影响。本研究采用Biolog-ECO板研究了双季稻田连续五年不同灌溉处理(长期灌溉,湿润灌溉,间歇灌溉)下的土壤微生物群落功能多样性。结果表明,不同灌溉方式处理的土壤微生物代谢活性强度为间歇灌溉湿润灌溉长期淹水灌溉。在不同的处理中,α-环式糊精和D-葡萄胺酸解释了主要的差异。氨基酸和糖类碳源是间歇灌溉和湿润灌溉灌溉模式下主要被利用的碳源,而酯类在长期淹水灌溉模式被利用的最多。通过评价3种灌溉方式下稻田土壤的代谢特征,证实了间歇灌溉方式有利于提高稻田土壤微生物的功能多样性,为稻田水分科学管理提供了理论依据。     

基于遥感的灌溉耕地制图方法研究进展

准确的灌溉耕地位置分布信息是地球系统科学和气候变化等研究领域的基础, 它关乎我们国家的粮食安全和水资源安全, 对水循环、能量循环研究具有重要的意义。遥感灌溉耕地制图研究主要分为局地研究、区域研究和全球研究三类。目前, 基于遥感的灌溉耕地制图研究大多数都集中在局地尺度上, 其中, 目视解译法和数字图像分类法是在局地尺度研究中最常见的方法; 在区域尺度上, 最常见的手段是使用中等分辨率的卫星图像进行多时段的时间序列分析, 从而实现灌区地图的绘制; 当前全球尺度的灌溉位置分布研究工作, 由于在数据获取方面受到的的客观限制, 使其在灌溉分类结果上存在较大的不确定性。近年来, 国际国内出现了一些灌溉产品, 由于各种原因, 这些灌溉产品存在精度不高、分类不可靠等问题。然而, 由于技术的进步, 数据融合技术、微波遥感技术及大量其他辅助数据在大区域绘制灌溉地图方面提供了更大的可能性。为此, 极有必要系统回顾灌溉耕地识别制图研究的发展历程, 总结当前研究的现状及存在的不足, 为进一步开展灌溉耕地制图方法研究和提高灌溉识别精度提供参考。     

灌溉与施氮对紫花苜蓿干草产量及水分利用效率的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域设计大田试验,研究了不同灌溉量[常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)]和施氮量(0、40、80和120kgN.hm-2)对紫花苜蓿(Medicagosativa)株高、干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:灌溉与施氮对紫花苜蓿植株高度产生一定的影响,但其效果不明显;各茬紫花苜蓿干草产量随灌溉量增加而增加,不同灌溉之间的干草产量相差显著,节水40%灌溉、节水20%灌溉和常规灌溉的全生育期(3茬)平均干草产量分别为7232、7603和7796kg.hm-2;节水40%灌溉的水分利用效率(15.56kg.hm-2.mm-1)显著高于节水20%灌溉(13.86kg.hm-2.mm-1),节水20%灌溉的水分利用效率显著高于常规灌溉(12.60kg.hm-2.mm-1),水分利用效率随灌溉量增加而显著降低;当施氮量达到40kgN.hm-2时,紫花苜蓿干草产量(8223kg.hm-2)和水分利用效率(15.18kg.hm-2.mm-1)达到最大值,总干草产量比0、80和120kgN.hm-2施氮处理分别提高15%、16%和7%,水分利用效率分别提高14%、14%和8%。在河西绿洲灌区石羊河流域第一年种植紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水40%灌溉和施氮40kgN.hm-2处理是较高干草产量和高水分利用效率取得一致的处理,应大面积推广。     

再生(污)水灌溉生态风险与可持续利用

作为一个农业大国,水资源贫乏及地域分布不均匀造成了我国严重的农业用水危机。为缓解我国农业用水危机,污水灌溉及再生水灌溉已成为解决农业灌溉水源不足的一项重要措施。在总结污水灌溉及再生水灌溉生态风险的基础上,针对国内研究现状,分析了我国再生水灌溉利用的可行性。研究发现,再生水灌溉的污染风险远小于污水灌溉,且再生水灌溉还具有回用成本低、减少农作物生产成本等经济效益,以及减少污染物向水环境中排放、改善土壤质量等环境效益。与污水灌溉相比再生水在农业灌溉上具有较大的应用前景,应加大其推广与应用的力度。最后,根据国内外的研究现状,提出了一些再生水灌溉可持续管理措施及其安全利用的相关建议。     

不同沟灌模式对沙漠绿洲区葡萄生长和水分利用的效应

在甘肃河西荒漠绿洲区研究了覆膜与不覆膜条件下隔沟交替灌溉、常规沟灌对葡萄生长和水分利用的影响.结果表明,隔沟交替灌溉可以保证作物一部分根区处于比较湿润状态,另一部分根区处于相对干燥状态,湿润与干燥区域的交替出现可诱导葡萄的补偿生长效应.隔沟交替灌溉条件下葡萄叶片气孔开度减小,光合速率略有降低或下降不显著,而蒸腾速率明显下降,水分利用效率增大.光合作用日变化也表现出类似规律.隔沟交替灌溉与地膜覆盖技术相结合能显著提高水分利用效率,为在田间实施气孔最优化调控提供了一种有效途径.     

灌溉对三种荒漠植物蒸腾耗水特性的影响

利用热平衡式茎流计和压力室对塔里木沙漠公路防护林不同灌溉量条件下3种荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)的液流变化、水势进行了测定。研究结果表明:(1)茎干液流速率因灌溉量和物种的不同而异,同一灌溉量条件下不同物种间表现为多枝柽柳>乔木状沙拐枣>梭梭,不同灌溉量条件下3种荒漠植物的茎干液流速率均随灌溉量的减少而显著降低。3种荒漠植物的夜间蒸腾占有一定比例,表现为梭梭(18.68%)>乔木状沙拐枣(17.48%)>多枝柽柳(12.82%),表明3种灌木均可通过夜间液流以补充植物体白天的水分消耗,表现出较强的抗旱性,但梭梭形成的叶片-冠-根的水势差相对较大,夜间补偿流较多,表现出更强的抗旱性。多枝柽柳和乔木状沙拐枣茎干液流日变化趋势基本相同,在灌溉量为35 kg·株-1.次-1和28 kg·株-1.次-1时均呈单峰曲线,液流速率较高且变化幅度较大,而灌溉量为17.5 kg·株-1.次-1时呈双峰曲线,液流速率较低;梭梭在不同灌溉量条件下其变化均呈单峰曲线,即当灌溉量降低到17.5 kg·株-1.次-1时多枝柽柳和乔木状沙拐枣可能出现了水分亏缺,通过调节气孔张开度或部分关闭降低蒸腾来适应其胁迫条件,但该灌溉条件下梭梭并没有出现水分亏缺,表明出较强的抗旱性。(2)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物的清晨水势和午后水势均随着灌溉量的减少而降低;整个生长季相同时间同一灌溉量条件下,3种防护林植物的清晨、午后水势表现为乔木状沙拐枣>多枝柽柳>梭梭,表明3种荒漠植物在相同的灌溉条件下梭梭因保持较低的水势表现出较强的抗旱性。(3)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物单株日耗水量均随着灌溉量的减少而减少,整个生长季各处理日平均耗水量的动态变化趋势均为单峰型,7月份耗水量最大,表明在塔克拉玛干沙漠腹地最炎热的7月份,3种防护林植物可以通过增加其蒸腾耗水量来适应干旱的环境条件。     

栽培模式、施氮和品种对冬小麦冠层结构和产量的影响

在黄土高原南部半湿润易早区土垫旱耕人为土上进行大田试验,研究氮肥、品种和栽培模式对冬小麦叶面积指数（IAI）和透光率（DIFN）及产量的影响。结果表明,小麦生长过程中IAI先增大后减小．在开花期最大。成熟期最小。施氮能够显著增加IAI;DIFN的变化规律与LAI相反。不同品种间IAI和DIFN差异显著。全程覆膜和覆膜150d的LAI极显著大于常规栽培、集雨面栽培和三密一稀栽培模式,DIFN与此相反;施氮后籽粒产量极显著增加。在不同栽培模式下,以全程覆膜、覆膜150d和集雨面栽培模式的产量较高,但从维持土壤质量角度考虑,则覆膜150d和集雨面2种栽培模式优于其它几种栽培模式;从冠层结构特征分析,这2种栽培模式更有利于增加群体光合能力。     

封面说明

<正>照片由山东农业大学农学院郭培武硕士于2018年4月3日拍摄于山东省兖州市小孟镇史家王子村(35°24'N,116°24'E)试验大田.该区位于黄淮海平原,山东省西南部,是全国重要的粮食主产区和高产区,属半湿润暖温带气候,年均温13.6℃,年降水量706.0 mm,试验田田面坡度为2.09‰.试验小麦田实施水肥一体化管理,水肥一体化是利用管道灌溉系统,将肥料溶解在水中,同时进行灌溉与施肥,适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求,实现水肥同步管理和高效利用     

气候变化对华北冬小麦生育期和灌溉需水量的影响

利用华北4个气象站点1981—2010年冬小麦的生育期数据和气象资料,研究了华北平原典型区域冬小麦在气候变化条件下的生育期及各生育阶段灌溉需水量。结果表明:(1)过去30a来,华北地区冬小麦播种期和出苗期均有推迟趋势,且高纬度站点的变化趋势明显,其他生育期则呈提前趋势,而冬小麦全生育期表现为缩短;(2)华北冬小麦灌溉需水量在空间上从北到南、自东向西逐渐递减趋势;在时间上,东西部地区灌溉需水量变化趋势相反,东部地区呈逐渐增加趋势,而西部地区呈减小趋势;(3)冬小麦生育阶段的灌溉需水量变化不相同,播种—出苗、拔节—抽穗和抽穗—乳熟期灌溉需水量表现为减少趋势,而出苗—拔节和乳熟—成熟期则表现为增加趋势。就冬小麦整个生育期而言,华北西部地区灌溉需水量(北京密云站和石家庄栾城站)有减少趋势,分别减少6.72mm/10a和8.3mm/10a;而华北东部地区(天津宝坻站和邢台南宫站)的趋势正好相反,分别增加2.6mm/10a和7.08mm/10a。6个生育阶段灌溉需水量的年际波动程度依次为:播种—出苗期乳熟—成熟期抽穗—乳熟期拔节—抽穗期出苗—拔节期播种—成熟期;(4)气象要素对灌溉需水量的影响较复杂,其中灌溉需水量同有效降水量、相对湿度呈负相关,且相关关系极显著,与生育期长度存在微负相关关系,与日照时数、平均温度和风速呈显著正相关。同时,影响各生育阶段灌溉需水量的气象要素也存在差异,主要包括有效降水量、相对湿度和风速等。