考虑生态耗水的干旱区绿洲灌溉用水效率评价指标与方法

针对现行干旱区绿洲尺度灌溉用水效率评价对生态服务效益考虑不足的问题,提出了在绿洲尺度上考虑生态耗水的灌溉用水效率评价指标和方法,并应用于宁夏引黄灌溉绿洲。结果表明:宁夏引黄灌溉绿洲农田蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达74.7%,生态系统蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达39.8%,灌溉水对生态系统的支撑作用显著;考虑生态耗水前后的灌溉用水效率差为0.052~0.074,占未考虑生态耗水灌溉用水效率的13.9%~16.1%,灌溉水的生态服务效益明显;提出的评价指标与方法合理可行,能客观反映干旱区灌溉用水的综合效益。

黄河流域自然保护地空间格局演变与影响因素研究——以青甘宁片区为例

自然保护地空间格局及影响因素的研究对于构建黄河流域以国家公园为主体的自然保护地体系具有现实意义。以黄河流域青甘宁片区国家级自然保护地为案例地,基于2003-2021年306个自然保护地点数据,借助ArcGIS 10.8空间分析工具,运用核密度分析、标准差椭圆等方法,从类型、密度等方面,对研究区域内自然保护地空间分布的时空格局进行研究;运用空间分析、相关性分析和地理探测器对影响因素进行探讨。结果表明,1)青甘宁黄河流域自然保护地空间结构类型为凝聚型和随机型;2)从分布密度上看,呈现出以省会及重点城市为核心,以黄河为轴的点状集聚与线状扩张并存的演变态势;3)自然保护地空间格局方向分布变化不显著,方向与黄河在该区域的流向一致;4)影响流域自然保护地空间分布的因素依次为社会因素(0.6260)>自然因素(0.5797)>经济因素(0.5413),影响因素存在双因子增强和非线性增强。社会因素成为首要因素与青甘宁地区的自然人文环境密切相关,影响因素在共同作用下最终形成了自然保护地空间格局。

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。

宁夏河东沙地土壤水分动态变化

[目的]探究沙地土壤水分动态变化特征,为沙漠化治理提供科学支撑。[方法]选择宁夏回族自治区河东沙地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、防护林)为研究对象,根据定位观测和自动观测系统数据,分析沙地土壤(0—150 cm深度)水分分布特征。[结果](1)各样地土壤含水量随时间变化趋势表现出良好的一致性,根据土壤含水量变化可分为3个时期:4—5月为土壤水分积累期,6—8月为土壤水分消耗期,9—11月为土壤水分平稳期;(2)不同月份0—10 cm土壤含水量差异明显,40—150 cm土层土壤含水量差异不显著;(3)0—20 cm为土壤水分活跃层,20—40 cm为土壤水分次活跃层,40—150 cm为土壤水分稳定层;(4)各样地之间土壤含水量表现为:流动沙丘>防护林(旱柳+新疆杨+樟子松林)>固定沙丘(花棒林)>固定沙丘(沙拐枣+柠条林)>半固定沙丘(沙拐枣+柠条林);(5)不同地形部位土壤含水量表现为:坡底>坡中>丘顶。[结论]宁夏河东沙地土壤含水量垂直分布分层特征明显,土壤含水量的变化除了受到降雨量、植被种类、植被分布格局的影响,还与沙丘微地貌形态有关。

生物炭对宁夏引黄灌区水稻产量及氮素利用率的影响

【目的】氮是作物生长发育所需的主要营养元素,随着宁夏引黄灌区农业生产集约化程度不断提高,氮肥投入亦不断增加,由此导致的土壤板结及氮素利用率低等问题日益突显。鉴于生物炭在改良土壤及提高氮肥利用方面的潜在可行性,本文通过大田试验研究添加不同用量生物炭对水稻产量和氮素利用率的影响,为生物炭在该地区的应用提供参考和依据。【方法】以宁夏灌区具有代表性的集约化水稻田为研究对象,以宁粳43号水稻为试验材料,采用裂区试验设计,施氮量设常规施氮量(N 300,N 300 kg/hm2)和不施氮(N0)2个水平;生物炭设高量炭(C3,9000 kg/hm2)、中量炭(C2,6750 kg/hm2)、低量炭(C1,4500 kg/hm2)和不施炭(C0)4个水平。旨在明确添加生物炭对灌淤土基本理化性质、水稻产量及氮素利用率的影响。【结果】1)添加生物炭种植一季水稻后对灌淤土土壤含水量没有明显影响,土壤p H值亦没有发生明显变化。2)施加氮肥情况下,C3处理较C0处理可显著提高灌淤土全氮、全磷和速效钾含量,但对速效磷含量没有影响,C2和C3处理下土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾都没有明显差异,但二者全氮和速效钾含量要显著高于C1处理;不施肥情况下,除C3和C2处理显著增加土壤速效钾含量外,其余处理对土壤养分含量没有影响。3)生物炭和氮肥配施可以显著增加水稻籽粒产量,并随生物炭用量(4500 9000 kg/hm2)增加而增高,增产率在15.26%44.89%之间,水稻籽粒产量与生物炭用量呈显著正相关关系(r=0.962),水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,同时,水稻地上部总吸氮量随生物炭用量增加而增加,C3处理较C0处理提高66.27 kg/hm2,各处理之间差异显著;不施氮肥情况下,添加生物炭(4500 9000kg/hm2)对水稻籽粒产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显,C1和C2处理可以显著提高水稻地上部总吸氮量,但C3处理对总吸氮量影响不明显,同时各施炭处理之间无显著差异。4)生物炭和氮肥配施时,氮肥农学效率和氮肥利用率均表现为随生物炭用量增加而增加,C3较C0处理氮肥农学效率提高10.87 kg/kg,氮肥利用率提高22.09个百分点。【结论】生物炭和氮肥配施可以提高宁夏引黄灌区水稻产量,本试验以施用9000kg/hm2(C3)的生物炭产量最高(增产率达44.89%),同时水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,生物炭和氮肥配施,氮肥农学效率和氮肥利用率随生物炭用量增加而增加;不施氮肥情况下,添加生物炭对水稻产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显。。

宁夏引黄灌区水体污染现状及污染源解析

随着点源污染的逐步控制,以农业生产为核心的农业非点源污染正在成为影响水体质量的主要因子。宁夏引黄灌区是我国商品粮生产基地之一,农业生产较为发达,农业的高投入对当地水体环境造成不良影响。本文分析了2002～2007年黄河宁夏段监测断面和引黄灌区典型排水沟的水质情况,发现黄河宁夏段水质受农田退水、工业废水和生活污水影响较大,境内沿程断面水质污染逐渐加剧,水质出境断面比入境断面平均降低1个等级,说明黄河流经宁夏后水质受到一定程度的污染。宁夏引黄灌区水体主要污染物是挥发酚、NH4+-N、CODMn和BOD5,2002～2007年几种主要污染物浓度总体呈下降趋势,综合污染指数也呈总体下降趋势,但污染形势仍然严重。2007年宁夏引黄灌区主要排水沟水质为劣Ⅴ类污染水质,断面超标率100%,主要污染物为NH4+-N、CODCr、BOD5。针对黄河宁夏段水体污染状况,对宁夏引黄灌区水体农业非点源污染源进行解析,结果显示,TN、NH4+-N污染主要来自种植业,其次是养殖业和黄河取水;TP污染主要来自于种植业与养殖业,COD主要来自养殖业。农田退水携带的大量污染物是导致灌区水体恶化的重要因素之一。

宁夏引黄灌区不同紫花苜蓿品种比较

【目的】筛选适宜宁夏北部引黄灌区种植的高产苜蓿品种。【方法】2012-2014年采用小区试验对8个紫花苜蓿品种进行了连续3年的产量性能研究。【结果】8个苜蓿品种在银川地区都能安全越冬,皇冠生产性能最强,年平均干草产量为19.64t/hm2,且鲜干比和茎叶比相对较大;三得利、WL343HQ、金皇后、柏拉图、阿尔冈金生产性能较强,3年平均干草产量为17.01~18.14t/hm2;中苜1号和固原紫花年平均干草产量较低,仅为14.66和11.35t/hm2。刈割茬次显著影响苜蓿的干草产量、鲜草产量、株高,随刈割茬次的增加3个指标明显下降,刈割茬次对鲜干比和茎叶比的影响相对较小。所测的5个指标中,除鲜干比与其他指标不存在显著相关性以外,其余各指标间均存在极显著相关性。【结论】皇冠在宁夏引黄灌区生产表现最好,适合大面积推广;中苜1号和固原紫花表现相对较差,不适合在宁夏引黄灌区推广种植。

宁夏自流灌区农作物氮磷低污染种植结构优化

针对宁夏引黄灌区农业生产中大量施用化肥对环境及农业退水污染严重等问题,在前期试验基础上,运用线性规划方法,以降低土壤氮磷流失量,兼顾产量效益条件下对宁夏自流灌区现有种植业结构进行了优化研究。结果表明:宁夏灌区主要种植模式的经济效益单作水稻及冬小麦-水稻较对照春小麦/玉米分别高36.8%和28.2%;氮流失量冬(春)小麦-青贮、冬(春)小麦-蔬菜、单作玉米、油葵较对照小麦/玉米分别低56.8%、50%、36.4%和36.4%;磷流失量冬(春)小麦-青贮、蔬菜、冬(春)小麦-油葵分别比对照低50%、42%和35.7%。优化的种植业结构播种面积为春小麦/玉米3.8万hm^2、蔬菜5.5万hm^2、玉米13.5万hm^2、水稻6.7万hm^2、冬小麦-青贮1.09万hm^2,油葵4万hm^2。在其播种面积条件下,结合灌区现有的种植条件与技术,进行作物间合理组配,可以在保证经济效益条件下同时较大幅度降低土壤氮磷流失量。

人工布设基质对农田排水沟水质的影响

本研究选择宁夏灵武农场的典型排水支沟进行人工布设基质,在沟中布设土壤、炉渣、秸秆、锯末4种基质处理及铲草处理和对照（不做任何处理）,研究分析了基质对农田排水沟水质的影响。对基质的组分分析表明,锯末显著地吸附盐分和全氮,吸附量分别达0.4 g.kg 1和0.3 g.kg 1,土壤、炉渣、秸秆均明显地释放盐分,释放量为5.3~50.8 g.kg 1;秸秆显著地释放有机碳,释放量达54.0 g.kg 1;4种基质对全磷吸附效果不明显。水质分析表明,除秸秆处理和对照外,盐分（TDS）在其他处理下显著减少,而化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）、NO3-N和NH4＋-N浓度在锯末和土壤处理下均有不同程度的减小。对于整条试验沟道,农田退水中TDS、TN、TP的浓度随着在沟道迁移距离的增加呈明显减小的趋势,至出水断面时浓度分别为0.60~0.80g.L 1、0.24~0.33 mg.L 1和0.04~0.09 mg.L 1。田间沟道试验说明,农田排水沟能有效地截留农田退水污染物,选择适合的基质进行人工布设实际可行,有助于发挥农田排水沟的生态功能。

施磷对宁夏引黄灌区水稻产量、氮磷吸收利用及氮素残留的影响

针对宁夏引黄灌区水稻磷肥施用不合理的问题,确定宁夏引黄灌区水稻生产适宜施磷量,以"节3号"水稻为试验材料,采用单因素随机区组试验设计研究了不同施P_2O_5量(0,75,150,225 kg/hm^2)对水稻产量、土壤矿质氮累积量以及水稻氮、磷吸收与利用效率的影响。结果表明:与不施磷肥相比,施磷肥显著(p<0.05)提高了水稻穗数、每穗粒数和结实率,进而提高了水稻籽粒产量;以施磷150 kg/hm^2处理下水稻籽粒产量最高,最高值为7 593.11 kg/hm^2(增产率为36.12%)。施磷肥显著降低了水稻0—100 cm土层土壤硝态氮和铵态氮的累积,施磷150 kg/hm^2显著提高了各生育期水稻氮素和磷素的吸收量。随着施磷量增加,水稻磷素生产效率和磷素吸收效率显著降低,氮素吸收效率、氮素收获指数和磷素收获指数的最大值出现在施磷150 kg/hm^2处理,而水稻氮素生产效率受施磷量影响不显著。施磷肥显著提高了宁夏引黄灌区水稻产量及氮、磷吸收量和利用效率,施磷量150 kg/hm^2为本地区适宜施肥量。

应用于水稻生产的增效减负环保型施肥技术比对--以宁夏引黄灌区为例

过量施肥及盲目灌溉导致宁夏引黄灌区水稻种植中氮素淋失严重,氮肥利用率低下。探索能够在保障水稻产量前提下减少氮素淋失、提高氮素利用率的环保型施肥技术是该区域实现农业可持续发展的现实需求。本研究在前期研究的基础上,就不同施肥技术对灌区水稻生育期内氮素淋失、氮素利用率及水稻产量的影响效果进行比对,旨在为后续工作中技术筛选及推广提供依据。试验共设置4个处理,分别是(1)无肥对照(CK):不施氮肥;(2)常规施肥(FP):施用氮肥300 kg N·hm-2,60%作为基肥,分蘖和孕穗期各追肥20%;(3)侧条施肥(SD):施用水稻专用控释肥120 kg N·hm-2,水稻插秧时将肥料一次性施入;(4)育苗箱全量施肥(NB):施用水稻专用控释肥,用量为120 kg N·hm-2,育秧时一次性全量施入育秧盘。结果表明,采用SD和NB在氮素用量较FP降低60%的情况下,水稻产量都不会下降。SD可以显著降低稻田氮素淋溶损失,FP水稻生育期内可溶性总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)淋失量分别为39.89、26.22 kg·hm-2和5.49 kg·hm-2,SD和FP相比,TN、NO3--N和NH4+-N的淋失量分别减少18.97、11.18 kg·hm-2和2.27 kg·hm-2;同时SD可以显著提高宁夏灌区水稻氮素利用率,较FP提高21.4%。NB和FP相比,TN、NO3--N和NH4+-N淋失量分别减少14.36、10.14 kg·hm-2和1.84 kg·hm-2,氮素利用率亦提高15.7%,但是TN、NO3--N和NH4+-N淋失量较SD处理分别增加4.61、1.04 kg·hm-2和0.43 kg·hm-2,同时氮素利用率亦减少5.7%。综合考虑水稻产量和环境效益,SD更适合在宁夏灌区水稻种植中推广应用。

生物质炭对稻田氮素淋失和氧化亚氮排放的影响

为降低农田面源污染和温室气体排放,通过田间试验研究了优化施氮情况下,添加不同剂量生物质炭(0、4.5、9、13.5 t/hm^2)对宁夏引黄灌区稻田土壤氮素淋失和土壤N_2O排放的影响。结果表明,添加生物质炭显著降低了100 cm土层处的硝态氮和铵态氮淋失量,降低比例分别为18.23%~26.02%和28.86%~52.05%。与C0处理相比,C1处理(4.5 t/hm^2)对土壤N_2O累计排放量影响不显著,但C2处理(9 t/hm^2)和C3处理(13.5 t/hm^2)土壤N_2O累计排放量显著降低了25.13%和28.88%。添加生物质炭可增加水稻产量和吸氮量,降低土壤硝态氮和铵态氮量以及土壤体积质量,是引起土壤氮素淋失降低和土壤N_2O排放减少的重要原因之一。综合考虑生物质炭对土壤氮素淋失和土壤N_2O排放的影响以及生产成本,宁夏引黄灌区的生物质炭推荐添加量为9 t/hm^2。

基于BMPs的宁夏黄河灌区农业非点源污染控制方案

【目的】在最佳管理措施(BMPs)基本原理的基础上,构建宁夏黄河灌区农业非点源污染防控方案,为宁夏黄河灌区农业非点源污染防治提供理论依据。【方法】在分析宁夏黄河灌区农业非点源污染特征的基础上,根据BMPs的基本原理,构建了基于BMPs的农业非点源污染综合防控方案。【结果】在农户、农村社区、农田、区域4个层面上,构建了工程型与非工程型BMPs相结合的宁夏黄河灌区农业非点源污染综合防控技术体系,并提出了一些建议。【结论】构建了基于BMPs的宁夏黄河灌区农业非点源污染综合防控方案。

宁夏引黄灌区干湿交替过程中土壤pH的动态变化及影响因素

地处干旱半干旱区的黄灌区干湿交替过程中引起土壤环境因素的周期性变化,从而影响农田生态系统关键过程。通过连续测定黄河上游宁夏引黄灌区稻田在灌溉淹水和落干过程中的土壤pH,研究在水稻生育期内表层土壤pH在高频次灌溉排水干湿交替过程中的变化规律。结果表明:在灌水之后淹水过程中,表层土壤pH升高;相反在淹水之后落干过程中表层土壤pH降低;但在最后一次灌水之后,经过长时间的落干烤田过程,土壤pH随表层土壤表层盐分积累过程逐渐升高。土壤电导率(EC)与土壤pH在灌溉淹水和落干过程中具有相同的变化趋势,具有显著正相关性(p<0.05),土壤氧化还原电位(Eh)与pH呈极显著负线性相关(p<0.01),而灌溉量、施肥量、降水、地表5 cm土壤温度对表层土壤pH的影响均不显著。

长期配施有机肥对宁夏引黄灌区水稻产量和稻田氮素淋失及平衡特征的影响

在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,通过4年的田间定位试验研究了长期配施有机肥对水稻籽粒产量、氮素吸收利用和氮素淋失特征的影响。试验共设置5个处理:不施用氮肥(T1)、常规化学氮肥300 kg·hm-2(T2)、优化化学氮肥210 kg·hm-2+有机肥氮肥90 kg·hm-2(T3)、优化化学氮肥240 kg·hm-2(T4)、优化化学氮肥195 kg·hm-2+有机肥氮肥45 kg·hm-2(T5)。用稻田退水采集装置收集20、60 cm和100 cm深度的淋溶水,计算氮素淋失量。试验结果表明:在常规施氮和优化施氮水平下配施有机肥,水稻籽粒产量没有降低,氮肥利用率分别提高了5.2、1.9个百分点;配施有机肥可以显著降低田面水中的总氮浓度和土体中氮素淋失量,20 cm土层中总氮淋失量分别降低了9.99%和6.02%,100 cm土层中总氮淋失量分别降低了17.9%和9.3%;氮平衡特征计算结果表明,同等施氮水平下配施有机肥氮素表观损失量分别降低了12.1%和12.5%。与常规只施用化肥比较,配施有机肥可以显著降低氮素的淋洗损失,优化施氮水平下配施有机肥(T5处理)为协调水稻产量和环境安全的合理选择。

气候变暖对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

对宁夏引黄灌区10个观测站1961—2004年春小麦生长发育期(3月上旬至7月上旬)的气温进行分析,结果表明:宁夏引黄灌区春小麦生长期的气候明显变暖。t检验结果表明,春小麦生长发育期日平均气温的突变发生在1989年,突变后的气温比突变前升高了0.7℃。在春小麦生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超出春小麦生长发育的适宜温度范围。引黄灌区春小麦的温度敏感系数在3月中旬至4月上旬及5月上旬至6月上旬为正值,这两个时段的气候变暖有利于春小麦生产;6月中旬至7月上旬及4月中下旬温度敏感系数为负值,这两个时段的气候变暖不利于春小麦生产。总体而言,气候变暖对春小麦单产的贡献为-2.6%。

宁夏引黄灌区参考作物蒸发蒸腾量及其气候影响因子的研究

根据1998年FAO修正彭曼-蒙特斯公式，利用宁夏引黄灌区8个气象站近50多年的气象资料，计算了各气象站逐月的参考作物蒸发蒸腾量ET0、各气象因子的长期变化趋势和各气象因子与ET0的相关东数。分析了ET0空间分布特征、年内分布特征和年际变化特征。分析结果表明：黄河以东各站的ET0值均大于黄河以西各站的ET0值；除石嘴山站外，各站5—7月份的ET0占全年比例在20世纪80年代后比80年代前有所下降；除石嘴山站外，各站的ET0均表现为逐年增加的趋势，尤其在1990年后更为明显；气温呈递增趋势、相对湿度呈减少趋势、温差在逐渐减小；相对湿度和重高／重低气温以及平均风速对ET0的影响比较显著。

黄河流域水权转让项目目标评估的MCA方法

为了解决黄河流域引黄灌区水权转让项目的目标评估问题,在分析和考虑水权转让项目特点、投入目标和产出目标构成、指标数据量纲差异的基础上,提出了MCA评价模型,并应用该模型对宁夏水权转让的5个项目进行实例验证。结果表明:在等权重和不等权重两种情况下,5个水权转让项目目标评估排序完全一致,权重的变化对评价结果分值的影响较小。MCA评价过程思路明晰,计算简便,评价结果直观准确,能有效地处理不同量纲的因素或指标的综合评估问题。

冬季增温对土壤水分及盐碱化的影响

为了研究冬季增温对土壤水分及盐碱化的影响,采用红外线辐射器增温法,在宁夏引黄灌区西大滩试验站进行了大田试验。结果表明,冬季增温0.5～2.5℃与未增温比较,土壤层0～20、>20～40、>40～60cm土壤含水率分别减少0.2%～3.9%、0.4%～1.4%、0.3%～0.6%;碱化度分别增加1.2%～4.4%、0.1%～0.4%、0.2%～0.6%;总碱度分别增加0.01～0.04、0.01～0.03、0.01～0.02cmol/kg;pH值分别增加0.1～1.0、0.1～0.5、0.1～0.6;全盐分别增加0.05～0.71、0.02～0.20、0.01～0.11g/kg。冬季增温加剧了土壤水分蒸发,增强了土壤盐碱化,导致土壤盐碱化危害加剧。

黄河流域宁夏段径流对LUCC的响应研究

宁夏段黄河流域因降水量少、水土流失严重、工农业用水量持续增加等原因导致水资源日益紧张。为了充分合理调度水资源以缓解该区用水压力,研究利用SWAT模型对径流进行了模拟,采用确定性系数(R2)和Nash-Sutcliffe效率系数(Ens)评价了SWAT模型在宁夏黄河流域的适用性。模型构建后,通过改变土地利用和土地覆被类型,研究了水田、水浇地、旱地、有林地、灌木林地、草地6种土地利用方式的面积分别增加5%、10%、15%、20%和分别减少5%、10%、15%、20%的条件下径流的变化情况。结果表明:草地和灌木林地面积增加,径流量增大;水田、水浇地、旱地、有林地面积增加,径流量减小。