长江经济带农业用水量与农业经济发展脱钩关系

阐明长江经济带农业用水量和农业经济发展之间的脱钩关系,对提高水资源利用效率,落实节水优先具有重要意义。基于2003~2021年长江经济带相关统计数据,运用Tapio脱钩模型,在揭示2003~2021年长江经济带水资源量时空演变特征的基础上,对长江经济带11个省(市)的农业用水量与农业经济发展的脱钩关系进行了实证分析。研究结果表明:总体上来看,长江经济带农业用水量供应充足,但受水资源空间分布不均的影响,农业用水供需存在空间上的不均衡现象;长江经济带11个省(市)农业用水效益存在明显差异,总体农业用水量与农业经济发展之间一直处于脱钩状态,并且长期处于比较理想的弱脱钩状态或强脱钩状态;在大多数时段内,各省份农业用水量与农业经济发展之间也处于比较理想的弱脱钩状态或强脱钩状态。研究成果可为长江经济带农业水资源高效利用及其相关政策制定提供参考。

土壤矿物驱动的反硝化研究进展

氮肥的大量施用虽然极大地推动了粮食的增产,但也引发了一系列生态环境问题。氮素在农田土壤中的转化规律长期受到研究人员的关注。本文介绍了农田土壤中除有机质以外的多种可以为反硝化提供电子的土壤矿物,如亚铁[Fe(Ⅱ)]和亚锰[Mn(Ⅱ)]的反硝化过程研究进展,探讨了可能影响土壤矿物驱动反硝化反应规律的因素。通过梳理发现,传统研究主要是在纯相条件下对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)驱动反硝化过程进行研究。近年来愈来愈多的证据表明,在农田土壤这种复杂的介质中,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)也可以为反硝化提供电子。然而,土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤反硝化过程中的作用存在不确定性,其内在机理以及对农田土壤氮循环和温室气体排放的作用机制尚不明确。本文指出土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤中的影响因素、作用机制以及该过程与有机质驱动的异养反硝化的相互关系是未来的研究方向。

丘陵灌区排水循环灌溉模式节水减排效果研究

【目的】揭示丘陵灌区较为普遍的排水循环灌溉过程及其节水减排效果。【方法】针对灌区典型灌排单元,采用原位试验监测农沟和斗沟中水量和氮磷质量浓度变化,分析回归率(回归水量/抽灌水量)、负荷削减量、负荷削减率时空变化规律,并通过相关分析、逐步回归方法求解负荷削减率的影响因素。【结果】监测到抽灌-回归过程24次,总回归率为89.93%。生育期总磷、总氮、硝态氮和氨态氮负荷削减量分别为0.28、3.27、2.35、2.35 kg/hm^(2)。总磷、总氮、氨态氮负荷的削减发生在田间和农沟,硝态氮负荷的削减发生在斗沟。控排措施使得降水后排水负荷中的硝态氮和氨态氮达到了稳定。4种负荷削减率都与其质量浓度之比(回归质量浓度/抽灌质量浓度)显著相关,总磷、氨态氮削减率与回归率显著相关,总氮、硝态氮削减率与抽灌当天及第2天降水量显著相关,硝态氮削减率还与温度显著相关。【结论】抽灌-回归-控排灌溉模式在节水、方便农户灌溉的同时,提高了水肥利用率,降低了排水给下游水体带来的风险,在灌排单元尺度上节水和控污减排效果良好。

南方丘陵灌区水田-塘堰-沟道系统水循环特征及回归水重复利用规律分析

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型,提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量,区分了回归水重复利用的发生场所,分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明,通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量,2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和-2.74%,表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中,渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求,整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量,渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势,沟道是回归水重复利用的主要场所,且回归水重复利用率是塘堰的2倍(80.86%)。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间,但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。

姜佩华,池泽涌,熊玉江,等.芳溪湖流域稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究[J].节水灌溉,2023(5):39-45.DOI:10.12396/jsgg.2022298.

为了探究平原圩区稻田氮磷流失机制,以江西省芳溪湖流域作为典型研究区,开展不同尺度稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究。结果表明:在时间尺度上,排水总氮、氨氮平均浓度最高值出现在5月和7月;硝氮变化趋势为先降低后升高,最低浓度出现在8月份;总磷浓度变化趋势为先上升后下降,最高值出现于8月;排水中氨氮/硝氮比例随时间总体表现出先升高后降低的特征,最大比例出现在8月份。在空间尺度上,排水总氮、氨氮和总磷浓度的中位值表现为干沟尺度>田间尺度>流域尺度>斗沟尺度。农田排水氮磷浓度的时空变化过程复杂,在水稻不同生育阶段和不同空间尺度上存在较大差异,施肥和降雨过程对流域氮磷浓度有较大影响,因此需要在种植过程中加强田间养分和水分管理,合理控制排水时间,建议在施肥16 d后排水;降雨过程整体呈现“降-升-降”的变化趋势,建议稻田涝水在2~4 d内排出。

暗管控制排水棉田氮素流失规律试验

为了研究不同排水出口埋深条件下田间氮素流失规律,2008年在湖北荆州丫角排灌试验站棉田进行暗管控制排水对照试验。结果发现,控制排水条件下,地表氮素累积流失量较暗管多。暗管排水量随控制排水出口埋深减小而减少,较自由暗管排水减少61.3%～86.9%。暗管排水氮素累积流失量主要受排水量影响。NH4+_N累积流失量随排水出口埋深减小而减少;当出口埋深为30cm时由于浓度增加,NO-3-N、TN累积流失量在两次降雨后较50cm处理和80cm处理增加。暗管排水出口埋深控制在30～50cm之间有利于减少排水量和氮素累积流失量。

控制排水和施氮量对旱地土壤氮素运移转化的影响

为了研究控制排水和氮肥共同作用对旱地土壤氮素运移转化的影响,在湖北荆州丫角排灌试验站进行微区对照试验,以控制水位水平(30、50、100cm)和3个施氮水平(H:68.25/145.6kg/hm2;C:52.5/112kg/hm2,L:36.75/78.4kg/hm2,前面数值是施磷酸二铵量,后面为施硫酸钾复合肥量)为试验变量,组合成H30、H50、H100、C30、C50、C100、L30、L50、L100等9个处理测定了土壤剖面分层NO3-N、NH4+-N含量。对观测结果进行分析表明,常规施氮水平下,自由排水处理各土层NO3-N含量最高、50处理各土层NO3-N含量最低;低施氮水平下30处理NH4+-N含量最高;同一水位处理高施氮水平NH4+-N含量最低。同一施氮水平下,控制水位30cm的NH+4-N含量大于50cm的NH+4-N含量大于100cm的NH+4-N含量。同一施氮水平下实行控制排水可以增加氮素稳定性;实行控制水位处理时,不需增加或减少施氮量、常规施氮条件下氮素稳定性保持最高;而在自由排水时,减少施氮量,能够增加耕层土壤氮素稳定性。

暗管控制排水棉田NO_3^--N和NH_4^+-N运移转化试验

为了研究控制排水条件下土壤剖面NH4+-N和NO3--N之间的转化运移规律,2008、2009年在荆州丫角排灌试验站棉花生育期内进行大田暗管控制排水对比试验:2008年全生育期内固定排水出口埋深、2009年分生育阶段调整出口埋深。结果发现:无论调整出口埋深与否,NO3--N含量在土壤垂直剖面上都随土层深度增加而减少。NH4+-N含量2008年随土层深度增加无明显变化规律、2009年在20、40cm处较60、80cm高。控制排水小区表层和20cm土层NO3--N含量较自由排水小区高;同层土控制排水小区NH4+-N含量比自由排水小区高。2008年各处理NO3--N含量高于2009年,NH4+-N含量低于2009年,NO3--N与NH4+-N同层土平均含量之比大于2009年。分生育阶段调整排水出口埋深可减小田间地下水位波动,更能使田间氮素形态稳定、减少氮素流失。

灌水量对枸杞不同生育期光合参数的影响

对温室大棚盆栽种植3年生“宁杞1号”枸杞树采用土壤控水方式进行水分胁迫试验,试验设置4个灌溉水平[常规灌溉水平W_0、轻度干旱W_1、中度干旱W_2、重度干旱W_3],通过分析叶片光合参数的变化规律,研究不同灌水量对枸杞开花期和果熟期生理特性的影响。结果表明:土壤水分胁迫加剧会导致枸杞叶片的净光合速率、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率出现明显下降;不同生育期叶片光合参数表现出差异,开花期枸杞叶片的平均净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率均高于果熟期,开花期内枸杞更容易受到水分胁迫的影响。

长江流域农田水利改革主要做法及存在的问题

为了全面了解近年来长江流域农田水利改革发展现状及存在问题,推动流域农田水利改革,加快流域农业现代化进程,选取湖北、湖南、四川、江西、江苏、贵州、云南等省份,对各省及省内相关地区农田水利改革主要做法进行了抽样调查。通过查阅文献、现场调研、统计分析等方式对各地农田水利改革现状、存在的问题进行了研究,对各省在农田水利改革组织发动机制、农田水利工程建设前期工作、农田水利工程运行管理、农业水价改革、农田水利改革资金筹措等方面的主要做法进行了介绍,探讨了各省在农田水利改革尤其是农业水价改革、改革资金筹措等方面的创新模式。同时,指出了当前长江流域农田水利改革存在的问题,分析了原因,并给出了相关的对策建议。对典型做法的总结及创新模式的探讨将给长江流域农田水利深化改革提供借鉴和参考。

暗管控制排水对棉田排水的影响

对几次较大规模降雨产生排水后排水量、排水氮素含量、地下水位等进行观测,结果发现暗管排水使得地表、地下排水量被重新分配,控制水位排水使地表排水量所占比例提高、而总排水量比常规排水减少36.4%～82.7%、地下排水峰值量较常规排水减少7.2%～85.4%。地表、地下排水硝氮质量浓度较低,一般低于4 mg/L;地表排水总氮质量浓度在2.3～11.5 mg/L之间,地下排水总氮质量浓度在0.6～9.1 mg/L之间。要减少氮素流失总量,减少排水量是关键。

棉田暗管控制排水和氮素流失研究

在湖北荆州丫角排灌试验站进行暗管控制排水和自由排水对照试验,结果发现,暗管排水累积排水量随时间呈线性变化;暗管排水氮素累积流失量随时间呈二次曲线变化。控制水位为30 cm的田块氮素累积流失量随时间而增加,而其他控制排水及自由排水田块氮素累积流失量随时间而减少。控制排水可以减少累积排水量和氮素累积流失量,且随控制水位增加排水量和氮素累积流失量减少。控制水位过高不利于减少氮素流失。

控制排水对土壤水分状况影响研究

为研究农田控制排水措施对土壤水分状况的影响,2010年在湖北四湖工程管理局排灌试验站进行大田控制排水和自由排水对照试验,在棉花生育期内观测土壤含水率,分析了控制排水对土壤含水率的影响,并对几次典型降雨前后土壤含水率进行了对比分析。结果表明:控制排水措施能保持土壤水分,减少土壤含水率的波动,尤其在降雨后保持田间水分的效果更为明显,但土壤含水率与控制水位间相关关系不明确。

通径法分析控制排水条件下影响棉花产量的因素

进行控制排水、自由排水及差异施氮对照试验,观测棉花各生育阶段生长指标和产量,用通径法分析得出影响棉花产量的主要因素是结铃数,其次是单铃重。无论施氮多少,自由排水和控制水位为80 cm处理结铃数较控制水位30 cm和50 cm处理的数量多,且控制水位为80 cm的处理结铃总数最多。控制水位80 cm的处理产量最高,其次是自由排水处理,控制水位为30 cm和50 cm的处理产量较低。施氮水平对棉花产量的影响不及控制排水措施明显;排水充分(控制水位为80 cm处理)但又不过度排水(自由排水),有利于增加棉花产量。

基于农业水价综合改革的灌区终端水价测算及分析

为了了解灌区不同用水户终端水价形成机制,为农业水价改革提供参考,于2016-2017年选取江西省赣抚平原灌区进行了成本、现行水价及用水户承受能力调研,生态用水作为灌区用水户之一纳入了调研。根据调研结果,将灌区用水户分为农业用水户、非农用水户、生态用水户三类,并分别测算了灌区三类用水户终端水价,分析了计入生态用水后大型灌区各类终端水价变化的原因,最后根据用水户承受能力提出了江西省可执行参考水价范围,为江西省灌区农业水价改革提供了参考。

基于红边参数的枸杞土壤水分反演模型研究

为了快速准确地诊断枸杞水分需求,利用地物光谱仪实测枸杞关键生育期不同灌溉水平的叶片反射高光谱数据,应用光谱一阶微分方程,获取枸杞微分光谱680~760 nm波段的红边参数,分析红边位置λ_(re)、红边面积S_(dre)、红边振幅D_(λre)、红边偏度D_(λre)和红边峰度K_(λre)在不同处理下的变化,探讨了不同生育期内土壤水分与红边参数的相关性。结果表明,同一生育期内红边位置不会随着灌溉水平变化而发生偏移,各处理同一生育期内红边位置基本相同;土壤水分在枸杞休眠期和开花期与红边偏度相关性最好,在新梢开花期与红边峰度的相关性最好,展叶期与红边面积的相关性最好,选择各生育期与土壤水分相关性最好的红边参数建立水分估算反演模型,反演方程分别为休眠期:Y=151.581 X-261.325 X^(2)-3.169;开花期:Y=e^((1.748-0.016/X));新梢开花期:Y=e^((-28.786-44.38/X));展叶期:Y=82.116X-116.648 X^(2)+13.037。

浅谈灌溉试验站建设与运行管理

灌溉试验是发展高效节水灌溉、促进灌区现代化建设的重要依据。根据多年从事灌溉试验和灌溉试验站管理经验,结合灌区现代化建设需求,对灌溉试验站建设与运行管理进行了深入探讨,认为:灌溉试验站应具备试验研究、资料收集、技术推广、技术培训、学术交流和节水科普等功能;建设内容包括大田试区、测坑试区、大型蒸渗器试区、气象观测站、实验室、水源工程及灌排系统、办公生活区等;应加强选址、设计、施工和验收等环节的建设管理。最后,从机构队伍建设、财政支持、科研合作、评价考核等方面提出了灌溉试验站运行管理的建议。研究成果可为新建试验站建设与规划和已有灌溉试验站的升级改造提供参考。

控制平原湖区棉田暗管排水水位对氮素流失影响分析

选取控制水位为地下0、30、50、80、100 cm的5块棉花地,测定分析生育期内土壤和排水中氮素含量,探讨不同的地下水控制水位对土壤氮储量和径流中氮素排放量的影响。结果表明,5块棉花地雨后地下水水位与控制水位显著线性相关,单位面积土壤中氨态氮储量随控制水位的降低而减少,暗管径流中氨态氮排放量与暗管排水量有明显的线性正相关关系,硝态氮的排放量有随控制水位降低而增加的趋势。

京津冀地区旱涝空间特征及其对农业用水的影响

京津冀地区地处海河流域,其干旱及水资源短缺状况对农业用水十分不利。基于京津冀地区24个气象站点1950-2013年逐月降水、气温数据,应用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量描述京津冀地区的干湿状况,利用反距离加权平均法(IDW)进行空间插值,分析京津冀地区旱涝的空间分布特征。根据研究区历年农业用水数据,分析了京津冀地区农业用水变化特征及旱涝事件对农业用水的影响,并提出了相应的对策与建议。

微润灌溉对脐橙生理生态参数的影响研究

为探明微润灌溉对脐橙生长过程中生理生态参数的影响,对微润灌溉、常规灌溉和雨养灌溉3种灌溉方式下的脐橙叶片最大光合速率(Amax)、叶片呼吸(Rd)、表观初始量子效率(α)、光补偿点(Lcp)、叶片的比叶面积(SLA)等生理生态参数进行了测定和对比分析.研究结果表明,在其他条件相似的情况下,采用微润灌溉的方式对脐橙叶片Amax、Rd、α、SLA的促进作用最为明显,常规灌溉次之,雨养灌溉下值最低.叶片的Lcp在微润灌溉方式下最低,常规灌溉和雨养灌溉下的该值依次递增.