Sustainable Irrigation with Brackish Groundwater in Heilonggang Region,China

Saline groundwater is widely distributed in Heilonggang region. While deep confined water is being mined, saline water has not been used in most part of the region. Extension of saline water irrigation is of significance to resolve water shortage, slow down environmental degradation and support the sustainable development of the local agriculture. Four key points are proposed to be managed by comprehensive measures: (1) adapting salt resistant ability; (2) reducing salt input; (3) decreasing soil surface evaporation and salt accumulation in the root zone, and (4) washing away salt from the root zone. Experiments and farming practices demonstrated that brackish water with TDS (total dissolved solids) of 2-5 g/l can be used for crop irrigation. For example, winter wheat can be sustainably irrigated by brackish water with a water limitation of 120 mm every year. Irrigation in combination with different comprehensive measures can increase the efficiency of saline water irrigation.

黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响

明确玉米生长发育不同阶段气象因子与产量的关系,有助于确定区域最适播期。通过调整播期来改变玉米生育期内气候条件,对于抵御阶段性不良气象因子的胁迫并最终实现高产目标有重要意义。本研究以郑单958为试验材料,于2009年至2010年在黑龙港地区中国农业大学吴桥试验站进行分期播种试验,分析产量及产量构成因素与不同阶段气象因子的关系。结果显示:(1)由于年际间气象条件的差异,产量及其构成因素并非简单地随播期变化而变化。(2)在试验设定的高密度条件下,产量提升主要受千粒重的制约,穗粒数次之。(3)产量性状与不同生育阶段的多个气象因子显著相关。穗期、抽雄吐丝阶段的光照条件对穗粒数以及产量有影响;苗期、营养生长阶段气温日较差与产量显著正相关;抽雄吐丝前后的温度条件影响穗粒数;生育期总降水量影响穗粒数和千粒重的提升。该地区在调整播种时间、改进栽培措施时,上述关系应是考虑的重点。生产中可适当早播晚收,选用适宜的中晚熟品种,既可避开生育前期及籽粒形成阶段不利气象因子的影响,又可延长籽粒灌浆时间,充分利用该地区生育后期丰富的光热资源。

黑龙港地区夏播早熟玉米区气候资源研究——以河北省沧州市为例

对黑龙港地区沧州市夏播早熟玉米区气候资源的研究表明,该区夏播早熟玉米穗粒数和粒重决定期中温度是对产量影响最大的气候因子,降雨量次之,而粒重决定期综合气候生态作用相对更大,所引起的粒重变化是穗粒数决定期综合气象作用的2倍。玉米籽粒决定期日均气温、日照时数、降雨量与穗粒数分别为正对数、正指数及负幂函数曲线关系,玉米籽粒灌浆期间粒重与日均气温呈负线性关系,与气温日较差呈正线性关系,与降雨量呈二次曲线关系。该区种植早熟玉米品种粒数决定期一般年份雨水偏多,粒重决定期则多数年份降雨不足,灌浆期热量资源过盛。

黑龙港流域参考作物蒸散量的时序变化和分形特征

利用位于黑龙港流域的武强、深泽、饶阳、晋州、献县5站1957-2009年日最高气温、日平均气温、日最低气温、日平均相对湿度、日平均风速、日照时数资料,采用Penman-Monteith算法,计算各站不同时间尺度ET0,采用线性趋势分析法分析其趋势倾向,并应用滑动R/S分析方法研究该流域不同时间尺度ET0时间序列的分形特征。线性趋势分析显示,各站历史上自1957年以来的ET0年总值的气候倾向率在-33.81^-10.79mm.10a-1,即均呈下降趋势,但变化倾向率不同;各月ET0倾向率在-11.27~2.02mm.10a-1,大多数为负值,其中5、6月份各站的下降趋势最大;春、夏、秋、冬季ET0倾向率为-15.87~1.30mm.10a-1,且夏季各站之间的差异较大,尤以饶阳站与其他4站间的差异最大。气候要素倾向率的对比分析表明,5站参考作物蒸散量总体下降趋势的基本特征主要是由于风速下降、日照时数减少、日最高最低气温上升造成的;5、6月份下降趋势明显则主要是由于风速下降、日照时数减少、日平均气温上升减缓、相对湿度上升明显造成的;饶阳站与其他4站差异较大的主要原因在于2、3、11、12月风速下降和日照时数减少以及日最高最低气温上升趋势减缓、相对湿度和气压下降明显,以致这些月份的ET0倾向率大于0,形成秋季和冬季ET0倾向率大于0,年尺度ET0年际变化下降趋势不明显。R/S分析结果显示,5站全年和各季ET0时间序列的Hurst指数均大于0.5,相关系数均在0.98以上,分维数均小于1.5,说明各站全年和各季节ET0时间序列变化趋势在未来一段时间内具有持续性,即ET0在未来将呈较明显的下降趋势,这种趋势在除饶阳外的其他站月均有不同程度的表现。

黑龙港流域夏玉米产量提升限制因素

从产量构成因素及物质生产着手分析了黑龙港流域夏玉米产量进一步提高的限制因子。分析结果显示:穗数、穗粒数和千粒重均与产量显著相关,说明该地区夏玉米仍有继续增产的潜力;但在再高产过程中,单纯依靠穗数增加,产量增产幅度较小,应稳定在一定适宜的密度下,注重单位面积穗粒数和粒重的提高,但在穗数确定的情况下,穗粒数相对稳定,增加粒重成为再高产重要因素。因此,采取措施增强灌浆速率和延长灌浆时间是关键,即增强或稳定叶片在花后的有效光合能力。结果表明,增加叶片数量对产量贡献很小,而改善叶片质量、提高叶片功能,进而增加花后同化物合成至关重要。因此,茎秆和叶片的质量是再高产实现的关键技术突破点。同时,提高茎秆的花前物质转运比例也有助于提高千粒重,促进产量提升。在生产实践中,进一步挖掘产量必须搞清楚地上和地下两方面的关系,但目前对"根系-土壤"复合体的结构和功能研究相对较少。不合理耕作方式造成了土壤耕层太浅,严重影响了玉米根系生长发育,使生育后期吸收功能减弱,不利于产量形成。加之,吐丝前后阴雨寡照,造成穗粒数形成决定期的"源"不足,同时也限制了灌浆速率,提前播期,躲避灾害天气或推迟收获时期,延长灌浆时间等逆境栽培措施就显得尤为重要。

黑龙港流域气象生态因子对夏玉米粒重的影响

连续９年定点试验研究表明，在黑龙港流域生态条件下，灌浆时间长短对夏玉米粒重的作用大于灌浆速度；灌浆期间平均气温低、气温日较差大、降雨总量在２００ｍｍ左右，有利于延长灌浆时间，从而有利于提高夏玉米粒重，其中主要因子是平均气温。研究认为，此区域热量资源能满足夏播中熟玉米灌浆期间光合作用及干物质积累的生理要求。

黑龙港地区降雨与土壤含水率的动态变化

黑龙港地区土壤剖面含水率变化规律为双峰型,降雨对土壤含水率主要影响深度在0~30 cm土层;降雨前后土壤含水率的变化主要是受到土壤特性、土壤初期含水率和降水影响,其中降水对当地土壤含水率的主效应约为85%;0~190 cm深土壤内降雨入渗产生的土壤水分占自然降雨的85%~90%,在玉米生长期次降雨影响周期大约为5 d。

近30年吴桥县冬小麦生育期水分亏缺变化趋势分析

为了给地处黑龙港地区的河北省吴桥县制定冬小麦稳产灌溉制度提供理论依据,本文利用1981—2013年吴桥县的气象数据和SIMETAW模型,分析了冬小麦全生育期及播种—返青期、返青—拔节期、拔节—开花期、开花—成熟期4个生育阶段的降水量、需水量、耗水强度及水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势;同时利用5年滑动平均法将分析年份冬小麦实际产量分为趋势产量和气象产量,计算了不同降雨年型下冬小麦减产率的变异系数。结果表明,近30年河北省吴桥县冬小麦生育时期的水分亏缺指数和需水量均呈现轻微的上升趋势;冬小麦发生干旱的概率为93.75%,其中,中旱和重旱发生概率为65.52%。冬小麦生育时期的平均日降雨量呈现从冬小麦生育中期向后期转移的趋势,日耗水强度表现为从生育后期向生育中期移动的趋势,这是导致返青—拔节期和拔节—开花期水分亏缺指数较大的重要原因。冬小麦减产率的变异系数的绝对值在缺水年最大,为154.241;在丰水年最小,为1.999;正常年份为24.776。因此,冬小麦拔节—开花期的及时灌溉对于保障冬小麦的稳产增产具有重要作用。建议在缺水年份调整冬小麦的水分管理制度,在冬小麦拔节初期一次性充分灌溉或在拔节初期和中后期分次进行少量灌溉。

基于熵值赋权的黑龙港地区水土资源综合质量评价

区域水土资源综合质量评价是开展区域农业种植结构调整、资源优化配置和合理开发利用的基础。为促进黑龙港地区水土资源与区域经济协调发展,基于熵值赋权法,利用ArcGIS 10平台,将区域水资源与土地资源作为统一的系统,开展了单位像元尺度的水土资源综合质量评价。评价结果显示,黑龙港地区水土资源综合质量较低,多数地区综合质量值处于0.4～0.6之间,0.6以上相对优良区面积仅占总面积的2.5%,黑龙港地区总体趋势呈现中间及南部区域水土资源综合质量值较高,而东西两侧的边缘区域质量较低。研究结果还表明,在土壤资源质量相对差的区域,如果水资源质量较好,则土壤资源将被改良,区域水土资源综合质量也得以提升。

黑龙港区小麦玉米农艺节水技术集成模式综合评价及推广建议

黑龙港属华北缺水低平原区,水资源不足是限制该区农业生产发展的主要因素。该区主要种植模式为冬小麦-夏玉米一年两熟制,小麦、玉米高产主要靠超采地下水来维持。近年来,随着小麦节水技术的推广应用,粮田产量和水分效率在逐步提高,但节水高产潜力仍然巨大。特别是从周年水资源高效利用出发,建立区域特色的两熟一体化节水高效技术模式,十分必要。运用熵权综合评价法对"黑龙港及鲁北平原区小麦玉米减蒸降耗农艺节水技术集成与示范"项目形成的小麦玉米农艺节水技术集成模式进行评价,筛选出最佳的节水技术模式。得到的结论是:最少水肥投入模式最优,节水省肥模式次优,传统高水肥模式最差。节水省肥是未来发展现代农业的方向。应该进一步提高农户农业节水意识,利用多种手段,促进农户采用小麦玉米节水技术优化模式。

黑龙港平原区冬小麦、夏玉米节水技术模式适应性模糊评价研究

对3种节水技术模式以生产上的常规灌溉模式为对照进行了技术优属度评价,以期为黑龙港平原主流节水技术模式的推广应用提供理论依据。本研究以模糊集理论和熵信息理论为指导,构建模糊综合评价熵权数学模型,对节水技术模式进行评价。结果表明,黑龙港平原冬小麦夏玉米节水技术模式从优到劣排序为:春2水模式、传统模式(对照)、春1水模式、免春灌模式。春2水模式适宜在黑龙港平原推广应用。

河北沧州黑龙港地区粮食作物生产潜力估算

本文采用屡次分析法,运用1∶10万TM卫星图象对黑龙港类型区(沧州区域为例)农业生产水平类型划分的结果,分析计算了该区各种类型土地(高、中、低产田)的各级生产潜力和粮食作物生产潜力。得出沧州区域提高粮食生产潜力着眼点在高、中产田,主要措施是增加能量投入,合理用水,改良土壤。

黑龙港地区水土资源经济系统耦合协调评价研究

区域水土资源经济系统是一个具有复杂结构和功能的耗散系统,各子系统间存在着能量流、物质流和信息流的密切交换,各要素因子间相互依存,彼此影响,协同演化。从系统耦合与协同的角度,建立了区域水资源、土地资源和农业经济系统耦合协调模型,并利用熵值赋权法和ArcGIS 10平台,对黑龙港地区水土资源经济系统开展了耦合协调分析。结果显示,黑龙港全区水土资源经济系统耦合协调状况较差,主要属于初级协调—中级协调发展类型,部分地区属于勉强协调发展类型和濒临失调衰退类型。分析结果与黑龙港地区水土资源条件和农业经济发展状态相吻合,能够为区域资源开发和经济发展提供支持和借鉴。

黑龙港地区水土资源空间分布与农业种植结构优化研究

黑龙港地区是河北省重要的粮棉生产基地,但水资源的缺乏制约着该地区的农业经济发展,大量开采地下水来维持正常的农田灌溉用水,已造成地下水资源的严重破坏。纠其原因在于该地区农业种植结构现状与水土资源空间分布格局不适应。运用GIS技术客观、定量地分析了该地区的各县水土资源分布和农业种植结构,提出了该地区的农业种植结构优化方案,为该地区的农业区域规划提供了理论依据。

农户采用小麦玉米农艺节水技术意愿影响因素的实证分析——以河北省黑龙港区吴桥市为例

依据黑龙港区农户调查资料,运用二项Logit模型,对农户采用小麦玉米农艺节水技术意愿的影响因素作了实证研究。结果表明,黑龙港区小麦玉米农艺节水技术体系应该重点向劳动力占家庭总人口比重高、家庭年均总收入低、土地经营规模大、地块面积大、种植业收入占家庭总收入比重高、户主男性、户主文化程度高的农户示范、推广;应该加强引导示范户发挥其示范、带动作用;农民节水意识非常淡薄,急需通过各种途径强化对农民的节水宣传教育;政府应该制定合理提高农业水费的政策,促进农户节水;继续对农户进行扶持,并加大扶持力度;多采用报纸,村里喇叭广播,培训会,村干部、亲戚、朋友、邻居渠道传播小麦玉米节水信息。

黑龙港类型区气象生态因子与夏玉米产量性状关系的研究

本研究结果表明,在黑龙港类型区生态条件下,影响夏玉米子粒产量的主要产量性状是粒重,其作用约为每穗粒数的2倍。灌浆期间的日平均气温和气温日较差与粒重为线性关系,降雨量与粒重则呈二次曲线关系。子粒形成期间的日平均气温与每穗粒数之间为正对数曲线关系,日照时数与每穗粒数为正指数曲线关系,降雨量与每穗粒数为负幂函数曲线关系。影响夏玉米子粒产量性状最主要的气象生态因子是温度和降雨量。

黑龙港地区夏玉米生长期综合ET试验研究

为了研究人类活动影响下流域二元水循环中农作物耗水通量特征,在华北平原黑龙港地区夏玉米生长期内,使用FDR与中子仪对土壤表层和剖面含水率分别进行了田间测量,对玉米的不同生长阶段特性、生长期内降雨以及土壤含水率的变化进行了分析。并以此为基础,对玉米苗期,拔节,抽雄,灌浆等各生长阶段利用水量平衡法进行了蒸散发量(ET)计算和分析。结果表明:玉米生长期内的总蒸散发为383.0 mm,各生长阶段日均ET分别为1.2,3.6,5.7,6.5,2.8,1.8 mm/d。ET在不同生长时期与叶面积指数成明显的线形相关关系,最高叶面积指数为5.693,玉米生长期内平均蒸散系数为0.62。该结果可为研究强人类活动下的"二元"水循环过程的蒸发通量提供依据。

河北省黑龙港地区农业节水技术及其应用选择分析

文章在分析黑龙港地区地理状况和水资源缺乏现状的基础上,对该区域现行的农业节水技术应用现状进行了定性和定量分析,从农艺、工程、管理三方面有针对性地提出了适合该区域农业发展的农业节水措施。

黑龙港地区农业—水资源—环境系统分析

通过现状农业—水资源—环境系统分析与诊断发现，黑龙港地区农业结构失调，背离资源条件发展农业，超采地下水，已使该区面临水资源不能永续利用、环境不断恶化的威胁；认为①立足水资源条件发展农业，是建立协调优化的农业—水资源—环境系统，实现农业可持续发展的必要前提；②采用综合措施有效利用土壤水，科学灌溉微咸水，合理开发利用地下水和地表水，是提高水资源对农业贡献的关键；③加强综合科技投入和农村市场经济建设，发展集约化农业，是在有限水资源条件下提高农业生产效率的重要保证；④提高全社会对可持续发展的认识，进行相应的能力建设，是实现黑龙港地区农业—水资源—环境协调可持续发展的社会基础。

基于熵权法的黑龙港区咸水利用农艺节水技术集成模式综合评价

黑龙港属华北缺水低平原区,也是典型的中低产地区,水资源不足是限制该地区农业生产发展的主要因素。充分挖掘咸水利用潜力,以咸补淡对解决华北平原水资源短缺有着重要作用。现有研究基本实现了盐碱地的综合治理,但在咸水的农业资源化高效利用方面还远不能满足对技术的需求,表现在咸水利用节水灌溉制度的系统性研究很少,咸水利用节水灌溉技术体系还不完善,单项技术有所突破,集成创新欠缺,影响咸水利用节水灌溉技术应用效果。本文运用熵权综合评价法对"粮棉果蔬咸水高效利用的技术集成与示范"项目形成的小麦咸水利用农艺节水技术集成模式进行评价,筛选出最佳的节水技术模式。从生产、社会经济和生态环境等方面综合评价。得到的结论是:咸水直灌模式最优,旱地模式次优,淡水模式最差。