裂隙影响下的微润灌水分运移和分布规律

为研究裂隙发育对微润灌水分运移和分布特征的影响规律,进行了室内土箱水分入渗试验.通过人造裂隙方式,设置不同裂隙间距(6,8 cm)和裂隙深度(5,10,15 cm)处理,同时以无裂隙处理(CK)为对照,测定了入渗过程中入渗量变化、湿润体形态演变和入渗结束时水分分布特征.结果表明:裂隙对微润灌水分入渗速率基本无影响,各处理之间累积入渗量随入渗时间变化趋势接近,最终累积入渗量差异不显著.裂隙改变湿润体形态演变和水分分布特征,湿润锋到达裂隙区域后,在裂隙毛管阻隔效应影响下,水分水平运动受到抑制,向上运动得到加强,最终导致湿润体上部呈近似矩形、下部呈近似椭圆,剖面水分分布呈指状特征.裂隙深度对湿润体规则度、湿润锋向上运移距离和灌后水分分布均匀度影响显著,而裂隙间距对其影响不显著.相比CK,裂隙深度15 cm时湿润体分散度约增加了34.5%,湿润锋最终向上运移距离约增加了12.9%,水分分布均匀度约降低27.5%.综合考虑,在微润灌实际应用过程中应控制田间裂隙深度发育,以降低其不利影响.

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤养分的影响

【目的】探究施用生物炭对节水灌溉条件下稻田土壤养分的影响,为提升稻田土壤肥力、制定稻田水碳调控策略提供技术指导。【方法】在控制灌溉条件下,设置0、10、20、40t/hm2共4个生物炭施用水平,分别记为CK、CL、CM、CH处理,分析不同生物炭施用水平对节水灌溉条件下稻田土壤养分特征的影响。【结果】施用生物炭后,各处理稻田土壤有机质、有机碳量由大到小依次为:CH处理>CM处理>CL处理>CK。2018年,CH、CM、CL处理下的水稻生育期土壤平均铵态氮量分别比CK增加1.52、0.61、0.39 g/kg,2019年分别比CK处理减少2.01、1.71、0.99g/kg;施用分蘖肥后,CK条件下的稻田土壤铵态氮量上升速率最高,CH、CM、CL处理下的稻田土壤铵态氮量变化速率差异较小;施用穗肥后,2018年各处理土壤铵态氮量上升速率较为接近,2019年上升速率为CK>CL处理>CM处理>CH处理。综合2 a试验结果,CH、CM、CL处理下的稻田土壤硝态氮量的平均值比CK降低了32.34%、19.45%、9.21%。【结论】施用生物炭对节水灌溉条件下的稻田土壤有机质、有机碳量的提升效果与生物炭施用量呈正相关,且随水稻生育进程的推进而逐渐下降;新鲜生物炭可增加稻田土壤铵态氮量,而老化生物炭的作用效果则相反;施用生物炭可降低稻田土壤硝态氮量,且硝态氮量与生物炭施加量呈负相关;施用生物炭可在一定程度上减缓施肥后稻田土壤铵态氮量的上升速度,对施肥后关键期内稻田氮素损失量的控制具有积极作用。

节水型生态灌区建设与展望

节水型生态灌区的建设对于保障我国粮食安全和水资源安全具有重要意义。将水生态文明引入灌区建设中,探索性地将灌区视为一个自然、社会、经济与人"四位一体"的复合系统。在节水型生态灌区概念的基础上,分析灌区工程、灌水技术、生态系统、管理及文化的构建路径,提出节水型生态灌区建设评价指标体系与方法,指出灌区建设中存在水土资源配置不合理、未从机理角度寻求解决生态问题的措施、节水灌溉服务体系不健全、未能实现科学生产等主要问题,展望了灌区建设需要研究的课题以及智慧型灌区的发展方向。

灌区水综合管理的研究动态与发展方向

为保障我国粮食安全、水资源安全和水环境安全,增强农田生态系统功能,实现农业生态效益、经济效益和社会效益的协调与可持续发展,必须实现灌区水综合管理。界定了灌区水综合管理的概念,分析了水综合管理在灌区发展中的重要作用及其必要性与迫切性,探讨了国内外灌区在节水灌溉、控制排水、农田面源污染控制等方面的研究动态,指出了灌区水综合管理存在的未充分考虑时空变异尺度效应、工程与技术集成不够、缺少衡量的指标体系以及未能发挥灌排整体系统的协同运行效应等问题,提出了水资源高效利用模式下灌区水综合管理在节水、减排、控污及其相互耦合方面取得突破的发展方向和创新点,可为我国灌区的可持续发展及其相关研究提供新的支撑。

乡村振兴视域下农业灌溉困境与发展思路

发展农业灌溉是农村基础设施建设的重要内容,是水利支撑乡村振兴战略实施的关键保障。鉴于当前我国农业灌溉现状与乡村振兴战略目标还有较大差距,本研究采用驻村调研、问卷访谈、文献分析等方式,分析提出当前农业灌溉存在的工程建设资金投入不足、小农户灌溉意愿下降、高效节水灌溉推进困难、农民付费意愿及水费收缴率偏低、骨干工程与末级渠系“肠梗阻”等突出问题,从乡村振兴战略视域研究提出了农业灌溉的解困破局思路,并结合“三农”视角,提出农业灌溉发展要以区域组织为单元整体考虑,要把农民的主体性和群众的幸福观摆进去,以及要同步推进现代化建设。

基于DNDC模型的稻田氨挥发模拟及减排模式

【目的】优化稻田氨挥发减排的水炭调控模式。【方法】基于田间实测数据,利用DNDC模型构建并验证了水炭调控稻田氨挥发过程模拟模型,分析不同灌溉模式及生物炭添加水平对稻田氨挥发损失量的影响特征,最终优选出稻田氨挥发减排的水炭调控模式。【结果】基于DNDC模型构建的水炭调控稻田氨挥发过程模拟模型在稻田分蘖肥后1周、穗肥后1周、整个稻季的氨挥发量模拟值和实测值的相对误差均在±8%以内,能够较好地模拟控制灌溉稻田不同生物炭添加量后土壤氨挥发损失特征。随着生物炭添加量的增加,相同灌溉处理稻田氨挥发损失量呈小幅递减趋势;相同生物炭添加水平下,稻田氨挥发损失量随灌水下限的降低出现小幅下降。灌水和添加生物炭均显著影响稻田氨挥发损失量,灌水处理是主要影响因素,对稻田氨挥发的作用明显强于添加生物炭。【结论】I3B11处理为稻田水炭调控最优模式,在降低稻田灌溉下限的基础上适当增施生物炭可以有效降低稻田氨挥发量。

南方低山丘陵区小流域不同土地利用方式下面源污染分布特征

南方低山丘陵地区经水土保持综合整治后,水土流失得到了有效遏制,但面源污染问题依然突出。研究小流域面源污染的空间分布规律,对面源污染的治理尤为重要。以松溪河小流域为南方低山丘陵区典型代表,结合实地调研,选择小流域内最具有代表性的3种土地利用类型各自汇水范围内的水塘及松溪河下游和小流域出口处作为采样点,利用2016年6-11月采集的3次水样,分析不同土地利用类型对总氮(TN)、铵态氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)、总磷(TP)空间分布的影响。结果表明:总氮是小流域水体主要污染物,小流域出口处总氮浓度最高,为0.90~3.15 mg/L;居民点和农田对小流域面源污染贡献最高,这是因为南方低山丘陵小流域近年来经济发展较快,社会经济活动频繁但基础设施建设相对滞后;硝态氮浓度与总氮浓度的空间分布特征较一致,硝态氮、铵态氮与总氮在时间上的变化趋势相同;小流域氮素面源污染受到降雨的显著影响,磷素面源污染受到施肥习惯的影响。

基于Hydrus-1D模型模拟灌排调控稻田地下水补给过程

【目的】探究灌排调控稻田地下水补给特征及其响应机制。【方法】设置灌水下限分别为50%、60%、70%、80%饱和含水率的4种灌溉处理(分别记为I1、I2、I3、I4)和地下水埋深分别为30、50、70 cm的3种排水处理(分别记为D1、D2、D3)进行灌排组合,基于Hydrus-1D模型开展细化灌排情景下稻田土壤水分通量模拟。【结果】模型对稻田不同深度土壤含水率模拟结果的RMSE在0.0104~0.0884之间、NSE为0.0415~0.7612,稻季稻田土壤水-地下水转化量模拟值与实测值相对误差为4.6%,取得了良好的模拟精度,结合实测数据率定后的Hydrus-1D模型能够分析灌排调控稻田地下水补给特征。稻田地下水补给峰值及总量随灌水下限降低而升高,I1处理下,典型时段内稻田地下水补给峰值的平均值分别较灌水下限为I2、I3、I4稻田提高50.42%、50.42%和92.93%,而稻田地下水补给总量分别平均提高了2.15、1.78、4.82 mm。稻田地下水补给峰值及总量随地下水埋深的增加而降低,典型时段内D1处理稻田地下水补给峰值的平均值分别是D2、D3处理稻田的2.30倍、4.73倍,D3处理稻田地下水补给总量分别平均较D1、D2处理稻田降低了48.47、34.22 mm。【结论】地下水埋深、灌水下限均显著影响了稻田地下水补给总量,且地下水埋深的影响强于灌水下限。在现行的节水灌溉水分管理模式下,通过设置减小地下水埋深的排水措施,可增强农田地下水补给过程,进一步调控作物需水以提高水稻水分利用率。

干湿循环作用下稻田地下水补给过程变化特征

[目的]探究节水灌溉模式条件下稻田地下水补给特征。[方法]采用定地下水埋深的蒸渗仪开展试验,分析节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量变化过程,研究地下水补给对节水灌溉稻田作物需水的贡献及对土壤水分的调节作用。[结果]控制灌溉稻田地下水补给过程频繁,当稻田干湿循环过程中土壤水分降至一定限度时,稻田地下水补给量在复水后(灌水或降雨)1 d内出现峰值,稻季共出现16次峰值。控制灌溉稻田稻季地下水补给量达253.98mm,约占水稻需水量的51.1%。稻田干湿循环中,在稻田地下水补给与土壤水入渗的综合作用下,30 cm深度以下土壤含水率保持稳定,0~30 cm深度土壤含水率总体呈下降趋势。[结论]节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量显著增加,有效补给了水稻需水。浅地下水埋深条件下,稻田地下水补给过程直接影响水稻根区土壤水分变化。