干旱灌区灌溉水利用效率若干问题分析

灌溉水利用系数是表征农业灌区灌溉工程基础和运行管理水平重要的综合性技术指标,本文基于干旱新疆农业灌区灌溉工程和用水管理生产实践,采用投入产出模型农田灌溉用水测验等方法,在分析研究灌区投入与目标产出影响效应,田间灌溉用水定额适宜尺度等技术问题的基础上,提出了改进式灌区灌溉水利用系数测算方法,为进一步探究改进农田灌溉水利用系数测算方式,促进灌溉水资源利用效率评估分析水平提供技术参考。The irrigation water utilization coefficient is an important comprehensive technical indicator that characterizes the foundation and operational management level of agricultural irrigation engineering. Based on the irrigation engineering and water management production practice in arid Xinjiang agricultural irrigation areas, this article uses input-output models and agricultural irrigation water testing methods to analyze and study the impact of input and target output in irrigation areas, the appropriate scale of field irrigation water quota, and other technical issues. Based on this, an improved calculation method for irrigation water utilization coefficient in irrigation areas is proposed, providing technical reference for further exploring and improving the calculation method of irrigation water utilization coefficient in farmland, and promoting the evaluation and analysis level of irrigation water resource utilization efficiency.

微咸水滴灌对黄瓜产量及灌溉水利用效率的影响

试验主要研究了华北半湿润地区微咸水滴灌条件下,滴头正下方0.2 m深度土壤基质势分别控制在-10^-50kPa时,不同盐分浓度微咸水(2.2~4.9 dS/m)对黄瓜产量、灌水量及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。研究发现当灌溉水电导率(EC)大于1.1 dS/m时,黄瓜的产量随着EC的增大而降低。当滴头下0.2 m深度土壤基质势控制在-25^-35kPa时,黄瓜表现出来的耐盐性最强,EC每升高1 dS/m产量大约降低3%。总的趋势是土壤基质势控制越高(-10 kPa)处理的灌溉量越多,IWUE越低,而土壤基质势控制越低(-50 kPa)处理的灌溉量越少,IWUE越高。通过研究,在年降雨量大约为600 mm的半湿润地区,当没有足够的淡水用于作物灌溉时,可以在采用一系列灌溉与栽培管理措施条件下,利用2.2~4.9 dS/m的微咸水来灌溉黄瓜等对盐分中等敏感的作物。

修正灌溉水利用效率指标体系的研究

建立科学的灌溉水利用效率指标体系有助于准确评价灌溉水的利用效率,从而为节水灌溉项目决策及灌溉管理提供科学的依据。本文分析了目前灌溉水利用效率指标体系存在的问题,并作了系统的修正,提出了由渠道水利用效率、渠系水利用效率、田间水利用效率、作物水利用效率和灌区灌溉水利用效率组成的灌溉水利用效率指标体系,并分别给出了这些指标的定义及计算方法。

灌溉水利用效率指标研究进展

回顾了灌溉水利用效率评价指标的发展历史,分析了现有灌溉水利用效率评价指标的不足,总结了其适用条件。结果表明,目前还没有一套在任何条件均适用的灌溉水利用效率评价的量化指标,原因在于:一是不同灌溉水利用效率指标术语内涵不明确,导致在不同条件下很多指标被混用;二是部分指标即使理论框架比较清晰,但在实际运用时,许多计算要素难以确定或是无法确定,不利于在灌区水管理中推广。指出对现有灌溉水利用效率指标进行科学的界定和评价,规范不同指标的使用范围,研究它们之间的相互关联规律、影响因素,探讨节水潜力评价方法的重要性。

地下滴灌不同土壤水分调控对马铃薯产量和灌溉水利用效率的影响

为了探索地下滴灌作物适宜的土壤水分调控方法,以马铃薯为研究对象,大田试验地下滴灌在滴灌带埋深为30cm的条件下,控制地下20cm处4个不同土壤基质势下限(-10、-30、-40、-50kPa)对马铃薯产量、块茎质量分级占比和灌溉水利用效率等的影响。结果表明,马铃薯的株高随着土壤基质势的降低而降低;土壤基质势分别控制在-10、-30和-40kPa以上时,马铃薯产量在处理间不存在显著差异,当土壤基质势降低到-50kPa之下时,马铃薯产量较-40kPa处理降低46.8%;-50kPa处理的灌溉水利用效率最高,其次是-30和-40kPa处理;-30kPa处理的马铃薯块茎高质量占比大幅高于其他处理。因此,当滴灌带埋设于地下30cm时,控制地下20cm深度处的土壤基质势下限为-30kPa时,可以取得最佳效果。该研究可为指导地下滴灌灌溉计划制订方法提供参考。

灌溉水利用效率随尺度变化规律分布式模拟

为评价农田灌溉水利用状况并揭示灌溉水利用效率的尺度变化规律,应用改进的分布式水文模型(SWAT)模拟了漳河灌区三干渠灌域的水循环过程和作物产量。以子流域嵌套方式将研究区划分为9个尺度来计算灌溉水利用效率指标,并分析其随尺度变化的特征及原因。结果表明,灌溉水分生产率受降雨、气候条件的时空分布特征影响较大,而且随尺度增大明显,其尺度关系可以近似应用幂函数描述,函数的形式和参数与分形思想接近。排水率在中等尺度上的数值最大,但随尺度变化不显著。因此,在一定精度条件下,灌溉水分生产率的尺度转换模式可以尝试应用幂函数形式。漳河灌区在中等尺度上的节水潜力最大。

不同灌溉方式对紫花苜蓿产量及灌溉水利用效率的影响

通过监测不同灌溉方式灌溉后水分的运动变化规律,调查不同土层中紫花苜蓿(Medicago sativa)根系的分布特征。结果表明:地下滴灌的水分主要集中于10~35 cm的土层,喷灌集中分布于10~40 cm的土层,漫灌水分可以渗透至60 cm以下。地下滴灌、喷灌和漫灌处理的苜蓿干草产量依次为21030,19035和17295 kg·hm^(-2);在0~30 cm土层中的根量为总根量分别为87.86%,85.72%和80.96%。地下滴灌、喷灌和漫灌处理灌溉水利用效率分别为33.0,23.3和13.3 kg·mm^(-1)·hm^(-2)。与漫灌相比,地下滴灌和喷灌的节水率分别达到了50.8%和37.5%。

区域灌溉水利用效率测算分析

在对内蒙古通辽市科尔沁左翼中旗水资源利用现状和农业灌区用水现状进行实际调查与分析的基础上,根据首尾测算分析法的计算原理,选择代表不同灌溉方式的典型样点灌区,开展相关的田间测试试验,分别用水量平衡法和田间测试法对典型样点灌区灌溉水利用效率进行客观、科学的计算,从而得出科尔沁左翼中旗灌溉水利用效率。通过测试与评估农业灌溉中不同类型田块及不同灌溉技术下的灌溉水有效利用系数,得出样点灌区主要灌溉方式低压管灌、喷灌和膜下滴灌的灌溉水利用系数分别为0.865,0.874,0.906。在2014年的水文气象条件、灌区灌溉系统状况以及灌区的管理等综合因素条件下,科尔沁左翼中旗的灌溉水有效利用系数为0.880。计算结果符合灌区实际情况,为进一步提高灌区灌溉水有效利用效率、更好的发展灌区节水灌溉提供决策依据。

灌溉水利用效率的空间分布特征及等值线图研究

基于全国各行政区的现状灌溉水利用效率数据,采用地质统计学及空间自相关分析方法对灌溉水利用效率的空间分布特性进行分析。结果表明:空间自相关法得到现状灌溉水利用效率在1500 km范围内各方向上存在着较明显的自相关关系,总体上没有较显著的方向性,但在ES-WN方向上的自相关性起主要作用。灌溉水利用效率各向同性条件下变异函数可用指数模型描述,在1900 km空间范围内存在着显著的相关性,除ES-WN方向外,并未体现明显的各向异性,与空间自相关分析结论基本一致。理论变异参数的分析结果表明,灌溉水利用效率的空间变异主要是结构性因素起决定作用,结构性变异达到91%左右。对比灌溉水利用效率及代表影响指标的空间分布格局可知,ET0均值、年均降水量对于灌溉水利用效率的影响是间接的,灌溉水利用效率与节水灌溉工程面积比存在显著正相关关系。

基于回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力计算方法

提出了考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力计算方法.以柳园口灌区为背景,基于灌区地表水-地下水耦合模型进行不同节水措施下水平衡要素的模拟成果,计算分析了不同节水措施下是否考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标及节水潜力.结果表明:考虑回归水重复利用的灌溉水利用效率指标明显大于传统灌溉水利用系数,在回归水重复利用较高的井灌区差异更明显;在回归水重复利用不明显的引黄区,两种计算方法得到的节水潜力差异不大,总体表现为传统方法略大;在回归水利用较明显的井灌区,针对提高回归水重复利用不明显的节水措施,传统方法会高估节水潜力,而针对提高回归水重复利用明显的节水措施,传统方法会低估节水潜力.

不同灌水和蛭石处理对一品红生长和灌溉水利用效率的影响

为探讨不同灌水和蛭石处理对盆栽一品红生长和灌溉水利用效率的影响,试验设计两个灌水处理(W1,总灌水量3.6L;W2,总灌水量7.2L);3个蛭石铺设方式(Z0,无蛭石;Z1,蛭石铺在花盆底部;Z2,蛭石铺在花盆表面)。结果表明:在相同蛭石处理时,与W1处理对比,除一品红根、茎干重外,W2处理显著(P<0.05)提高了一品红叶数,极显著(P<0.01)提高了干物质质量和蒸腾量。在相同灌水处理时,与Z2(Z0)处理对比,Z1处理下一品红红叶、总叶数、蒸腾量、干物质质量和灌溉水利用效率分别提高了13.11%、5.00%、59.91%、5.50%和12.87%(4.76%、25.24%、103.95%、3.10%和26.01%)。因此,W2Z1处理为本试验最佳组合模式。

不同空间尺度下灌区灌溉水利用效率研究——以察尔森灌区为例

根据察尔森灌区2013-2014年实测数据,应用实测法与水量平衡法计算了田间水利用效率,通过典型渠道测试法计算了渠道水利用效率,在此基础上计算了察尔森灌区不同空间尺度下灌溉水利用效率;同时应用首尾法测算了察尔森灌区的灌溉水利用效率。结果表明,察尔森灌区从田间到斗渠尺度以及支渠到干渠尺度灌溉水利用效率降低明显,下一步灌区节水改造的重点是斗渠及干渠的工程建设和运行管理;首尾法所得灌区尺度下的灌溉水利用效率略大于典型渠道测试法,原因在于首尾法考虑了部分回归水的利用。

滴灌条件下土壤基质势对豇豆产量和灌溉水利用效率的影响

研究了华北半湿润区滴灌条件下不同土壤基质势对露地栽培豇豆产量和灌溉水利用效率的影响。试验共有5个处理,分别控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-10、-20、-30、-40和-50 kPa。研究分析发现,土壤基质势对豇豆的产量没有明显的影响,并且随着土壤基质势控制的降低,豇豆整个生育期的灌水量明显降低,灌溉水利用效率显著升高。因此,在华北半湿润区,在保证豇豆安全度过苗期之后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-50 kPa来制定豇豆的滴灌灌溉计划。

微纳米气泡水滴灌对设施甜瓜产量、品质及灌溉水利用效率的影响

【目的】提出适合设施甜瓜栽培的微纳米气泡水(Micro-nano Bubble Water,MNBW)滴灌模式。【方法】以设施甜瓜为供试对象,采用地下滴灌系统进行MNBW灌溉,研究了MNBW和传统地下水(Conventional Groundwater,CGW)4种水源、2种施肥水平(100%和80%滴灌施肥水平)、3种滴灌频率(1/3、1/7、1/15次/d)等因素耦合对甜瓜产量、品质和灌溉水利用效率(Irrigation Water Use Efficiency,IWUE)的影响。【结果】使用MNBW滴灌可以实现肥料减施,削减20%传统滴灌施肥量可以大幅提高甜瓜的产量(增幅最高可达56.4%)和IWUE(增幅最高可达67.7%),可溶性糖量、维生素C量、可溶性固形物量也提升显著;灌溉频率也会影响MNBW滴灌的应用效果1/3次/d的高频滴灌下甜瓜的品质提升最为显著,与滴灌频率为1/15次/d相比,甜瓜的可溶性固形物量提高21.5%~28.0%、维生素C量提高11.6%~14.8%、茎粗提高8.5%~14.2%。如果未恰当采用未腐熟牛粪作为底肥,MNBW滴灌反而会大幅降低甜瓜的产量、品质与IWUE。【结论】推荐滴灌频率为1/3次/d的MNBW滴灌结合80%滴灌施肥水平作为设施甜瓜微纳米气泡水滴灌模式。

海日苏灌区水稻灌溉水利用效率影响因素分析

以内蒙古赤峰市海日苏草原灌区为背景,针对灌区灌溉需水量最大的农作物水稻的灌溉水利用效率进行测量分析,在不同的基准年下,对海日苏草原灌区节水灌溉方式、灌溉发展状态以及节水工程的程度进行客观的分析评价,并得出结论:根据主成分得分确定节水灌溉投资、渠道衬砌率、水稻种植面积比等为灌溉水利用效率的正负影响因素,而自然因素的影响程度相对较小。建立了多元线性回归模型,开展灌溉水利用效率预测模型的研究,促进计划用水和节约用水。

灌水频率和灌水量对温室黄瓜产量、品质及灌溉水利用效率的影响

【目的】研究灌水频率和灌水量对黄瓜根系土壤水分分布及生长的影响,构建合理的日光温室滴灌技术体系。【方法】以黄瓜品种黄乳4号为材料,在滴灌条件下设置1d(D_(1))、3d(D_(2))、5d(D_(3))3个灌水频率和W_(1)(150 m^(3)/667 m^(2))、W_(2)(200 m^(3)/667 m^(2))、W_(3)(250 m^(3)/667 m^(2))3个灌水量的田间试验,在生育期内测定黄瓜各项生长指标。【结果】全生育期中,黄瓜耗水呈现初瓜期少,盛瓜期大,末瓜期少的规律;黄瓜株高、叶面积、果实干物质和产量随着灌水量的增大,均呈现增加趋势,随着灌水频率的增大,均呈现下降趋势,黄瓜产量在D_(3)W_(3)处理下达到最大,为11380.1 kg/667 m^(2);灌溉水利用效率则随灌水量的增大呈现先增大后减小趋势且随灌水频率的增加逐渐降低,在D_(3)W_(1)处达最高,为67.21 kg/m^(3)。黄瓜品质除可溶性固形物、果长、果径外,其他均随灌水量的增大呈现先增加后减小的趋势,在中水灌溉时达最大。【结论】D_(3)W_(2)(5d,200 m^(3)/667 m^(2))处理得分最高,表现为高产优质,且水分利用效率较高,为最佳滴灌频率和灌水量。

不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响

【目的】研究西北干旱半干旱地区苜蓿种植适宜的灌溉方式。【方法】设计滚移式喷灌W 1、指针式喷灌W 2、浅埋滴灌W 33种灌溉方法,并对比研究各种灌水方法对土地水分和紫花苜蓿产量以及灌溉用水效率等的定量影响。【结果】浅埋滴灌处理在苜蓿生长期内0~100 cm土壤含水量都显著高于滚移式喷灌处理和指针式喷灌处理(P<0.05),浅埋滴灌能够有效提高土壤水分含量。浅埋滴灌四茬总产量为15094.10 kg/hm^(2),较滚移式喷灌和指针式喷灌提高了7.15%、6.67%。四茬平均灌溉水利用效率提高了40.59%、41.29%。浅埋滴灌的纯利润为6263.56元/hm^(2),较滚移式喷灌、指针式喷灌分别提高了37.86%、34.69%。【结论】浅埋滴灌可以明显改善土壤水分状况,提高紫花苜蓿产量和灌溉水利用效率,增加种植紫花苜蓿的利润,水资源短缺地区选用浅埋滴灌作为灌溉方式。

不同类型土壤下不同增氧灌溉方式对甜椒生长生理指标、产量和灌溉水利用效率的影响

增氧灌溉可有效改善地下滴灌导致的低氧胁迫,具有节水高效和提质增产的作用。然而,增氧灌溉的改善效果因土壤类型的不同而存在差异。以甜椒为供试作物,选取河南省3种典型土壤(黏土、粉壤土、砂壤土)为供试土壤,以常规地下滴灌为对照,研究纯氧曝气、循环曝气对甜椒生长生理指标、产量和灌溉水利用效率的影响,测定不同增氧灌溉方式下温室甜椒的根鲜质量、根干质量、根系活力、株高、净光合速率、产量和灌溉水利用效率,并运用主成分分析法对不同处理的实施效果进行综合排序。结果表明:①不同类型土壤下,循环曝气灌溉和纯氧扩散器曝气灌溉处理下的甜椒的根鲜质量、根系活力、株高、净光合速率、产量和灌溉水利用效率均较常规灌溉处理的有显著的提高(P<0.05),相同类型土壤下增氧灌溉的提高效果由高到低的顺序为循环曝气、纯氧曝气;②不同类型土壤下,循环曝气灌溉和纯氧扩散器曝气灌溉对甜椒生长生理指标、产量和灌溉水利用效率的提高效果由高到低的顺序为黏土、粉壤土、砂壤土;③在9个处理中,黏土条件下循环曝气灌溉处理的实施效果最好。

世行可持续农业发展项目灌溉水利用效率测算与影响因素分析

以甘肃省世行贷款可持续农业发展项目区灌溉水利用效率(Irrigation water use efficiency,IWUE)测算和分析预测为研究对象,通过田间实测法监测评价了2014—2017年甘肃省六个项目区IWUE的变化规律。结果表明:项目实施以来,IWUE逐年提高;灰色预测表明随着世行项目的持续推进,IWUE后期会呈逐步上升趋势,其对各项目区IWUE拟合精度达到99.96%以上。研究结果对于灌溉水利用效率测算和预测分析方法的完善及世行项目IWUE的持续提高等具有重要的理论和实践意义。

空间尺度对灌区灌溉水利用效率影响分析

通过两种方法对灌区的灌溉定额及田间水利用效率进行计算,分析不同空间尺度对其计算结果的影响,并对照首位法计算结果,验证本研究计算结果的准确性。结果表明,实测法与水量平衡法对计算田间水利用效率与灌溉水利用效率的不确定度较低,计算结果较为准确。通过首位法计算的灌区灌溉水利用效率大于上述两种方法的计算结果,其原因主要在于灌区内的水会经过多次利用,而首位法在计算时考虑了这种情况的发生,所以其计算结果偏大。