玉米种植改变了引黄灌区盐渍化土壤细菌多样性与功能

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究。结果表明:玉米种植能够增加盐渍化土壤细菌物种数(OTU, Operational Taxonomic Unit)和多样性,各土壤细菌总物种数和特有物种数(OTU)从高到低依次为:非根际土壤>根际土壤>荒地土壤;土壤细菌多样性(即ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数)由大到小均依次为:根际土壤>非根际土壤>荒地土壤, 3种土壤细菌多样性之间差异不显著。玉米种植改变了盐渍化土壤细菌群落结构和功能多样性,玉米种植显著提高了变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)两种优势菌门的相对丰度;丛毛单胞菌属(Comamonadaceae)、丝状菌属(Hyphomircobiales)和根瘤菌属(Rhizobiaceae)为3种土壤组间差异贡献最大的物种;玉米种植增加了盐渍化土壤中细菌参与新陈代谢功能与遗传信息处理功能物种的相对丰度,且有效磷、全磷、速效氮、全盐和pH是影响二级功能相对丰度的重要因子。玉米种植后其根际和非根际土壤细菌群落在生态位上与荒地之间存在明显分异。种植玉米修复盐渍化土壤能够改变土壤细菌群落结构、功能和多样性,对改善盐渍化土壤微环境,促进盐渍化土壤微生物功能发挥和盐渍化土壤种植结构优化具有重要意义。

宁夏引黄灌区饲用小黑麦复种青贮玉米高效栽培技术

随着农业产业结构的调整,宁夏畜牧养殖业发展迅速,对饲草饲料的需求量显著增加。为了有效缓解灌区饲草产量低、栽培技术落后、季节性青饲料极其短缺造成的草畜发展极不平衡现状,通过2020—2022年连续3年的大田试验,从饲用小黑麦播前准备、品种选择、机械播种、轮灌区组划分、水肥管理、越冬管理、适时收获和复种青贮玉米从播前准备、品种选择、机械播种、水肥管理、病虫草害防治、适时收获等方面总结出了宁夏引黄灌区饲用小黑麦复种青贮玉米一年两熟高效栽培技术模式。改变了传统的种植模式,提高了土地、光热和养分等资源利用率及饲草产量和经济效益,为灌区多熟种植改革及草畜产业高质量发展提供了理论支撑。

宁夏引黄灌区果园生草处理对土壤理化性质的影响

本研究选用多年生黑麦草、紫花苜蓿、高羊茅、长柔毛野豌豆4种功能草种,以清耕和自然生草作为对照,探究不同生草处理对果园土壤理化性质的影响。结果表明,与多年生黑麦草生草处理相比,紫花苜蓿与长柔毛野豌豆生草处理可以显著提高0~20 cm土层土壤总孔隙度和0~20 cm、21~40 cm土层田间持水量(P<0.05),显著降低0~20 cm土层土壤容重(P<0.05)。与处理前相比,2022年10月紫花苜蓿与长柔毛野豌豆生草处理的土壤有机质含量、全盐含量、碱解氮含量(0~20 cm土层)、有效钾含量(0~20 cm土层)显著提高(P<0.05),土壤pH(0~20 cm土层)显著降低(P<0.05)。因此,在干旱和半干旱地区可以选择苜蓿和长柔毛野豌豆进行果园生草处理。本研究结果为改良果园土壤,提高水果产量提供了理论依据。

基于时序Sentinel-2影像的引黄灌区作物结构提取和供需水分析

在黄河流域用水指标严格控制的背景下,以山东省东营市垦利区引黄灌区为例,利用2022年时序Sentinel-2遥感影像构建作物生育期的NDVI时间序列,采用决策树分类方法提取灌区作物种植结构,基于垦利站气象资料和Penman-Monteith公式,分析了1973—2022年各作物的需水特性,利用遥感影像解译的各作物种植面积,计算了2022年灌区作物在不同降水保证率(5%、25%、50%、75%、95%)条件下的灌溉总需水量,结合2023年分配给灌区作物的灌溉水指标探究了灌溉水资源供需之间的平衡。结果表明:基于NDVI时间序列构建决策树分类方法可有效提取作物的种植结构,总体分类精度为85.07%,Kappa系数为0.819,能够满足作物灌溉需水量的研究。作物净灌溉需水量年际波动较大,水稻和冬小麦补充灌溉水量在所有作物中位列前两位,均值分别为913 mm和410 mm;处于雨季生长的夏玉米、夏大豆补充灌溉水量较小且灌溉需求均值较小。研究区2023年分配的灌溉水指标在降水保证率为50%时研究区灌溉水亏缺量为235.5万m^(3),在降水保证率为75%和95%时灌溉水亏缺量分别为1 754.5万m^(3)和2 261.5万m^(3)。

减氮对引黄灌区春玉米氮素吸收利用和淋失的影响

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉1225为供试玉米品种,设置了5个氮水平,施氮量分别为常规施氮420 kg·hm^(-2)(N-420)、减氮14.29%(N-360)、减氮35.71%(N-270)、减氮57.14%(N-180)、不施氮处理(CK),对春玉米产量、氮素吸收利用和氮素淋失损失量进行测定分析。两年数据均表明,农户常规施肥与减氮14.29%处理籽粒产量没有显著差异(P<0.05),减氮35.71%处理较常规施肥处理产量降低。2021年减氮35.71%、减氮14.29%处理较常规施肥处理籽粒产量分别降低了8.60%和3.59%,2022年减氮35.71%处理籽粒产量较常规施肥处理降低11.46%,而减氮14.29%处理与常规施肥处理相比籽粒产量增加1.42%。氮肥表观利用率、氮肥农学效率、地上部氮素收获指数两年数据均显示减氮35.71%处理高于减氮14.29%处理和常规施肥处理。氮肥偏生产力随着施氮量的增加逐渐降低,与减氮57.14%处理相比,减氮35.71%、减氮14.29%和常规施肥处理分别降低19.57%、33.81%、42.59%。总氮淋失量随施氮量的增加而升高,减氮35.71%、减氮14.29%处理总氮淋失损失量较常规施氮处理降低42.51%和18.09%。各处理氮素淋失中,硝态氮是主要形式,占总氮的45.50%~54.68%。相关性分析表明,施氮量与总氮淋失量呈正相关,随着施氮量的增加,总氮淋失量呈指数型增加(R2=0.9986)。研究表明,与常规施氮量相比,减少35.71%施氮量下,春玉米产量平均减少10.03%,总氮淋失量平均降低42.51%,氮肥表观利用率、农学效率和偏生产力均提高。综合考虑认为,施氮270 kg·hm^(-2)可作为协调引黄灌区春玉米产量和环境安全的合理选择。

多源传感雷达流量计在引黄灌区用水计量中的应用

流量监测技术在水利领域有着重要应用。当前主流的流量监测设备有:超声波时差流量计、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)及雷达流量计等。本文剖析不同测流方式的原理,分析其优缺点,并以引黄灌区项目为例,阐述多源传感雷达测流技术应用的实例。

播期对宁夏引黄灌区不同品种青贮玉米光能利用及生物产量的影响

为探究播期对宁夏引黄灌区麦收后复种不同品种青贮玉米光能利用和生物产量的影响,采用裂区试验设计,选择早熟‘科沃028’(Z)和中晚熟‘利合629’(W)2个青贮玉米品种为主区,设置麦收后3(S1,6月28日)、6(S2,7月1日)、9 d(S3,7月4日)3个播期为副区,共计6个处理,研究不同播期对不同品种青贮玉米光能利用、干物质积累及生物产量的影响,并拟合推测不同品种青贮玉米的最适播期及收获期。结果表明:Z较W处理整体上有更高的叶面积指数(LAI)、光能利用率(LUE)、光合生产潜力开发度(r)、干物质积累量(DM)和生物产量(BY)。Z处理整个生育时期LAI大小顺序均为ZS1>ZS2>ZS3。在生育后期(麦收后95 d),ZS3处理的植株底部透光率(BLT)和LUE较ZS1和ZS2处理分别显著提高13.81%、5.40%和15.02%、23.49%(P<0.05);麦收后107 d,ZS1和ZS2处理的BY与麦收后100 d相比分别显著下降22.47%和17.37%(P<0.05)。各处理在其最适收获期收获,产量大小顺序为ZS1>ZS2>ZS3>WS2>WS1>WS3。相关性分析结果表明2个品种LUE均与其BY呈极显著正相关关系(P<0.001),而与r呈极显著负相关关系(P<0.001)。主成分分析发现ZS2处理综合评价最优。综上所述,建议宁夏引黄灌区早熟品种生长85 d后(麦收后6~8 d播种)收获,而中晚熟品种生长86 d后(麦收后5~6 d播种)收获。

引黄灌区连续减施化肥对春小麦产量稳定性的影响

【目的】探索宁夏引黄灌区连续减施化肥对土壤氮、磷、钾养分供应及春小麦产量的影响,并分析影响产量稳定性的因素,为化肥合理减施、春小麦高产稳产提供理论依据。【方法】以宁春4号春小麦为供试作物,2019-2022年连续4年开展化肥减施田间定位试验,试验设置常规施肥(CF,N 270 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)150 kg·hm^(-2)、K_(2)O 75 kg·hm^(-2))、减量施肥下限(RF1,N 180 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)45 kg·hm^(-2)、K_(2)O 30 kg·hm^(-2),与传统施肥相比减N 33.3%、减P_(2)O_(5)70.0%、减K_(2)O 60.0%)、减量施肥上限(RF2,N 225 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)75 kg·hm^(-2)、K_(2)O 45 kg·hm^(-2),与传统施肥相比减N 17.0%、减P_(2)O_(5)50.0%、减K_(2)O 40.0%)及不施肥(CK)处理,分析春小麦生育期间气候因素,播前土壤水分含量,播前和收获期土壤矿质态氮、速效磷、速效钾含量,收获期春小麦地上部干物质累积量、籽粒产量及产量构成因素的差异及相互关系。【结果】2019-2022年播前土壤水分含量存在年际差异,其中2022年的较低,平均值仅为19.5%;除2020年受施肥处理显著影响外,其余年份各施肥处理之间无显著差异。播前和收获期土壤矿质态氮、速效钾和速效磷含量均以常规施肥(CF)处理较高,RF2处理次之,且两者之间无显著差异,而RF1处理的趋于降低。2019年,地上部干物质累积量和产量均以CF处理最高,分别为23261.7和9449.0 kg·hm^(-2),较RF2处理增幅分别为2.8%-4.5%和3.2%-16.0%,而2020-2022年均以RF2处理较高,但与CF处理之间无显著差异,且4年籽粒产量表现最稳定;从年际变化来看,所有施肥处理的公顷穗数、千粒重、产量均呈逐年下降的趋势,因此施肥量并不是造成产量年际差异的主要原因,而是与播前土壤水分、降水量、气温、湿度和风速有密切关系,其中2022年产量的降低主要与较低的播前土壤水分、灌浆期的干热风现象及氮肥基追比的改变有关。【结论】宁夏引黄灌区连续适量减施化肥(N225 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)75 kg·hm^(-2)、K_(2)O 45 kg·hm^(-2),相对常规施肥减N 17.0%,减P_(2)O_(5)50.0%,减K_(2)O 40.0%)不会显著降低土壤氮、磷、钾的供应能力,且一定程度上提高了春小麦公顷穗数、穗粒数和千粒重,促进地上部干物质量向籽粒的转移和积累,从而趋于提高春小麦的籽粒产量。但是,春小麦产量受降雨、风速、湿度等气候因素和土壤墒情、连作障碍、氮肥追施比等的影响而存在年际差异,其中,气温、相对湿度和风速是影响小麦产量差异的主要因素,其对施肥效果的影响需做进一步研究。

潘庄引黄灌区土壤盐分空间变异特征及影响因素

针对引黄灌区土壤次生盐渍化等问题,以山东省潘庄引黄灌区为例,通过野外分层取样与室内实验获取研究区土壤盐分数据,运用地理信息系统和地统计学相结合的方法分析研究区土壤含盐量的空间变异特征,研究土壤盐分空间分布的规律,采用地理探测器分析影响研究区土壤盐分分布的主要因素。结果表明:从剖面尺度来看,研究区土壤盐分整体呈现两端聚集型的分布特征,表层、中层和底层土壤的盐分含量均处于中等变异水平,其中底层土壤含盐量的变异系数为0.811,变异性最强;在空间尺度上,研究区土壤含盐量呈现从东北、西南区域向中部区域明显增加的趋势;研究区土壤盐分分布与高程、含水率和酸碱度的相关性较强,各影响因素交互作用后对研究区土壤盐分空间分布解释力均有不同程度的增强。

浅谈引黄灌区农业水价综合改革

以山西省尊村引黄灌区为例,通过对灌区农业水价改革项目实施、经验做法和主要成效三个方面进行分析。扎实推进了灌区农业水价综合改革,逐步建立农田水利良性运行机制,进而促进农业节水、减轻农民负担、保证灌溉工程良性运行。

宁夏引黄灌区农业灌溉测控闸门应用现状调查与评估

测控设施作为灌区用水管理的重要工具、数字化灌区建设的基础硬件支撑,可有效帮助管理者准确掌握水源来水及用户实时用水量情况,也可为灌区水费收取、用水总量控制与定额管理提供有力保障。以宁夏引黄灌区测控闸门为例,系统分析其应用现状,重点从提高灌区管理水平、夯实用水权确权成果、提高水费计收透明度等方面总结凝练了取得的主要成效,从设备硬件水平、规划设计、运行维护等方面提出了应用中存在的关键问题,并对今后测控设施选型设计提出了相关意见和建议。

引黄灌区水资源承载力多目标决策模型

开展灌区水资源承载力多目标决策研究,探究灌区水资源、社会经济以及生态环境三者之间的互动关系,对可持续性灌区建设具有重要意义。以赵口引黄灌区二期工程为研究对象,以灌区经济效益最大、缺水率最小、承载人口总量最多、污染物排放量最小以及粮食产量最大为目标,综合考虑灌区供需水能力、灌溉面积、污染物排放等多维临界约束,构建了赵口引黄灌区二期工程水资源承载力多目标决策模型,运用第3代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)进行求解,获得Pareto最优解集,并依据不同的目标偏好和熵权法从中选取多套决策方案。研究结果表明:文中经济效益最大、社会效益最大、生态效益最大、人口总量最大以及粮食产量最大5个目标相互制约,Pareto非劣解侧重于追求其中一方效益最优的同时,必然会引起其他目标值(至少一个)变劣。因此,文中得到的多种决策方案可为灌区未来水资源承载力的提升提供科学理论指导。

宁夏引黄灌区盐渍化土壤在改良剂作用下的水力特性试验

为了研究宁夏引黄灌区盐渍化土壤在施加有机改良剂和无机改良剂后的水力特性,选取宁夏引黄灌区典型区域进行土壤改良并进行种植试验。将改良后的土壤分5层取样在实验室中进行土柱入渗试验,利用压力膜仪和自循环达西渗流试验仪,测量了土壤含水率与压力水头之间的关系和渗透系数;根据实测数据,选取van Genuchten(VG)模型进行参数反演,对不同改良剂处理后各层土壤水分特征曲线进行了对比分析。研究发现:(1)各层土壤在水吸力相同时,施加不同改良剂后的土壤含水率一般大于对照组,而有机改良剂处理组要大于无机改良剂处理组;(2)改良后水分特征曲线及相应VG模型中的参数发生了较大变化;(3)有机改良剂处理后土壤容重有所减小,而无机改良剂处理后土壤容重变化不太明显;(4)不同改良剂处理后土柱中水分入渗的湿润锋推进速度和土壤渗透系数有不同程度增大,有机改良剂处理组增大幅度大于无机改良剂处理组。综上所述,不同改良剂对土壤容重、含水率、水分入渗速度及其他水力参数都有较大影响,说明改良剂在一定程度上改变了土壤结构。土柱试验及种植试验均表明,有机改良剂(牛粪和糠醛渣)处理组的性态要优于无机改良剂(脱硫石膏和粉煤灰)处理组。

宁夏引黄灌区典型排水沟排域面源污染现状研究

以宁夏引黄灌区第六排水沟排域为研究对象,采取调查和监测相结合的方式,开展第六排水沟排域农业生产方式网格化调研和沟道退水水体监测与评价,旨在揭示排域内氮磷流失的时空变化规律,评估排域内农田面源污染对排水沟退水的影响。结果表明:排域内化肥施用强度在82~86 kg/667 m^(2),化肥施用量、流失量均以氮肥最高;5-9月排域退水污染物浓度的变化总体上呈逐渐下降趋势,总氮和总磷除5-7月份属于Ⅲ-Ⅳ类水质标准,其余时段均优于Ⅲ类水,氨氮除5月份属于Ⅲ类水,其余时段均优于Ⅱ类水;排域输出污染负荷结果显示,排域内氮肥施用过量。

复合改良剂作用下宁夏引黄灌区低洼农田盐渍化土壤改良效果研究

宁夏引黄灌区低洼地区地下水位较高,导致土壤出现严重盐渍化现象,而添加土壤改良剂是解决土壤盐渍化问题的一种有效途径。为研究不同改良剂对宁夏引黄灌区低洼区域盐渍化土壤改良效果,在位于银北地区南梁农场的一块地势低洼的盐渍化耕地,选用不同改良剂进行改良试验。设置对照组、单一施用糠醛渣、单一施用脱硫石膏、复合施用糠醛渣+脱硫石膏及不同用量,共10个处理组,将研究区域分成若干小区,每个小区施用不同处理组改良剂,并种植油葵作物,比较分析不同处理组下油葵生长指标和产量及油葵收获后土壤全盐量、各盐分离子、pH,探究该区域盐渍化土壤的最优改良方案。结果表明,在表层土壤,施用糠醛渣+脱硫石膏复合改良剂后全盐量下降较为明显,低、中、高3种不同施用量下与对照组相比盐分含量降低了10.44%、10.14%、0.88%,单一施加脱硫石膏和糠醛渣一种改良剂盐分降低不明显。总体而言,施用糠醛渣+脱硫石膏复合改良剂对降低土壤全盐量、钠吸附比和提高作物产量效果较为显著,糠醛渣与脱硫石膏的最佳配合比为7:3,最佳施用量为17960 kg/hm^(2)。

引黄灌区支斗渠水量计量与测控技术研究

【目的】提高引黄灌区支斗渠用水高峰期灌溉效率,优化支斗渠灌溉管理。【方法】在分析引黄灌区支斗渠水量计量与测控技术的基础上,提出了适用于引黄灌区支斗渠水量计量与测控的新技术,引黄灌区支斗渠水量计量与测控技术以智能技术、传感技术、信息化技术为核心,在核心技术框架之上建立支斗渠水量计量、闸门测控、支斗渠闸门流量测控等多个模块,各模块的功能展示可以在App以及系统软件等多种交互平台上实现,可有效完成水量计量和测控工作。【结果】应用支斗渠水量计量与测控技术,能够实现支斗渠闸门精准控制、流量精确测控等多项功能,且各项功能经实践验证均可良好实施,符合支斗渠水量计量与测控要求。【结论】该技术适合应用于引黄灌区支斗渠水量计量工作,可提升水资源联合调控能力和水资源利用率。

保水剂在引黄灌区农业生产中的应用与推广措施

引黄灌区通常气候相对干旱,农业生产过程中面对许多困扰,保水剂技术的应用能够有效解决这些问题。为促进保水剂在农业生产中的推广和应用,文章分析了保水剂的作用机制及特性,提出了引黄灌区农业生产保障对策。研究结果表明,保水剂技术在引黄灌区农业生产中的应用,可以提升作物实际灌溉水平、保障肥效,为土壤水分充足性提供保障,提升引黄灌区农业产量。

河南省引黄灌区节水农业推进中的利益冲突与协调策略

加快推进黄河流域节水农业建设是促进流域水资源高质量可持续利用的关键。河南省引黄灌区具有悠久的灌溉历史,但是目前节水农业建设不仅面临农业用水占比高、用水效率低、灌溉工程老化等历史难题,还受到用水集体和个人、水管单位、环保部门等相关方利益冲突的影响。基于外部性理论和利益相关者理论,揭示了节水农业推进过程中,各利益相关方的行为和利益冲突,进而从制定动态灵活的农业节水目标,促进灌区之间的沟通联动,实施参与式水资源管理政策,提高农户的政策制定参与度等方面为协调利益冲突提出政策建议,以期为推进黄河下游引黄灌区农业高质量发展和农业用水高效利用提供科学参考。

引黄灌区农业水资源高效利用与优化配置研究

【目的】实现水资源的合理配置,解决引黄灌区不同区域、不同生态保护水平条件下的农业用水需求和用水效率问题。【方法】在分析引黄灌区基本情况和农业水资源利用现状的基础上,探讨了提升引黄灌区农业水资源利用水平的方案,针对引黄灌区在农业水资源利用时存在灌溉技术、基础设施落后等问题,需要对灌区开展灌溉技术优化以及基础设施建设,以提升灌溉效率。【结果】该方案可以提高水资源集约利用水平,高效利用水资源,助力农业高质量发展。【结论】提高水资源利用效率对实现农民增收具有重要意义。

测控一体化闸门在引黄灌区的应用研究——以甘肃省景电灌区为例

【目的】提高引黄灌区的用水质量和效率,实现灌区现代化管理。【方法】结合景电引黄灌区实际,基于自动化控制、网络通信、测量等现代化技术,设计了测控一体化闸门,并将其应用于引黄灌区。【结果】测控一体化闸门能够自动监测、采集和计算灌区流量数据,同时有效储存、查询和展示数据,远程自动化管控渠道流量,提高了灌区管理效率,减少了现场维护次数,节约了设备运行成本。【结论】测控一体化闸门在景电引黄灌区的应用,对实现水资源充分利用、节约生产成本等具有重要意义,具有深入研究和推广的价值。