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。

黄河流域河套灌区农业面源污染模拟的难点与重点分析

黄河流域河套灌区农业面源污染问题突出,使用模型模拟是对河套灌区农业面源精准溯源、准确预测、评估治理措施治理效果和生态环境影响的有效途径,也是全面应用“监测-溯源-核算-治理-管理”农业面源污染全链条防控技术体系的关键核心步骤.经梳理发现,目前河套灌区农业面源污染模型由于缺乏对“源-汇”关系的精准表述和输移转化机制的阐明,导致存在一定的“假拟合”现象,致使后续使用模型模拟得到的结论存在较大的误差和不确定性,其结果在溯源、核算、评估等方面均无法完全成为具有实际指导意义的工具;除此之外,目前河套灌区现有的水文水质数据监测网络一定程度上难以满足日益增长的农业面源模型建立、率定和验证的需要,因此率定与模拟的结果很难具有更高的时空分辨率,导致对月尺度以下发生的面源污染行为和相应的环境危害评估与实际情况具有较大偏差.因此,建议建立流域层面农业面源污染监测网和数据分享平台以获取来自河套灌区具有更高时空精度的实测数据,并通过实地实验的方式阐明在河套灌区这一特殊“农业-环境”系统中面源污染物的输移转化机制,并在此基础上开发新的可以复现并模拟该机制的机理-大数据耦合模型来为区域内的科学研究与政策决定提供帮助.

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。

二十世纪五六十年代黄河下游引黄灌溉失序原因重探——以人民胜利渠为中心

新中国成立后,以兴建人民胜利渠为标志拉开了黄河下游引黄灌溉的序幕。“引黄灌溉”作为一种利用黄河水资源,抵御干旱、保障农业生产的重要方式,在1949年后的黄河水资源开发利用史上具有代表性。二十世纪五六十年代,黄河下游引黄灌溉陷入“失序”状态,具体表现为:引黄工程蜂拥上马和灌区用水“大引大灌”,最终导致了严重的内涝和次生盐碱化问题。黄河下游引黄灌溉不得不按下“暂停键”。究其缘由,与完成粮棉高产指标和缺乏有效监管不无关系,根本上则暴露了黄河水权制度建设的缺陷,为开发利用黄河水资源敲响了警钟。随着黄河下游引黄工程的复灌,水权和黄河水资源管理也逐渐确立和规范起来。回顾这段历史,既是对新中国治水兴水艰辛历程的再回顾,也有助于我们理解当前黄河流域生态保护和高质量发展战略所要求的水资源集约节约利用的历史必然性。

水资源约束下河套灌区农业高质量发展路径探究

内蒙古河套灌区地处黄河中上游干旱区域,农业灌溉依赖从黄河引水,黄河水资源对其农业发展水平有较大影响。为探究水资源约束下河套灌区农业高质量发展的路径,该文通过分析巴彦淖尔市河套灌区农业高质量发展的现状,厘清现有水资源对灌区农业高质量发展的限制机理,进而探讨河套灌区农业高质量发展的可能路径。结果显示,目前河套灌区农业高质量发展虽然取得一定成效,但仍存在着诸如用水结构不合理、农业退水水质差等问题。因此要在水资源约束下实现河套灌区农业的高质量发展,可以通过加强沿黄地区生态环境治理、推进灌溉技术升级、加快盐碱地治理和提高农业从业人员综合素质等途径,走“以水而定、量水而行”的农业高质量发展之路。

黄河下游引黄灌区水系连通条件下水环境变化效应模拟

赵口引黄灌区二期工程新建总干渠—运粮河—涡河和东二干渠—陈留分干渠—惠济河输水通道,以提升灌区连通性,形成有效的输配水网络。为分析水系连通条件下灌区水环境变化效应,基于灌区二期工程范围内河、沟、渠基本构架及水文、水生态环境多项指标监测数据,利用MIKE11软件中水动力模块和对流扩散模块,构建灌区水动力-水质耦合模型,模拟灌区水系水量、水质动态变化,解析水系连通工程对灌区退水受纳水体涡河和惠济河水环境的影响。结果表明,水系连通后涡河和惠济河TN、TP、NH+4-N和NO-3-N的浓度降低,水环境容量增大。水系连通工程建设可促进灌区水系水循环,提升水体可再生性,提高灌区退水受纳水体水环境质量。

引黄灌区土壤水盐运移模式及变化特征研究

为了研究引黄灌区土壤水盐运移模式及变化特征,以黄河下游开封市黑岗口引黄灌区为研究区,设置不同灌溉方案、排水方案、施肥方案,研究灌区土壤20~100 cm土层的水盐运移模式及变化特征,并使用灰色关联法,分析影响土壤水盐运移状态的敏感因素。研究结果显示:20~100 cm土层范围内,随深度增大,含水率先变小后变大,全盐量先变大后变小。具体变化特征是:定额浸灌相比定额喷灌模式而言,浸灌时土壤含水率较高、土壤全盐量较少。排水周期较短时,土壤含水率、全盐量变少。施肥量对土壤含水率影响不大,不施肥时全盐量最少,施肥量增多时全盐量增多;影响土壤水盐运移状态的敏感因素排名是:灌溉模式>灌水定额>排水周期>排水强度>施肥量。研究结果可作为调控土壤水盐运移状态的参考依据。

引黄灌溉入渗条件下的地下水化学演变特征

研究引黄灌溉入渗引起的地下水化学变化特征,对区域地下水水质调节和改善有着积极的指示作用。通过田间原位入渗试验,进行水田、旱田回灌过程中回灌水-地下水监测和分析,利用AquaChem水化学分析和SPSS数理统计揭示地下水化学演变规律。由试验可知,地下水化学变化特征呈现“前期骤变活跃带—中期渐变过渡带—后期平缓稳定带—停灌潜在回升带”四个演变过程,主要受回灌水的物理混合作用,伴随着水-岩物理吸附离子交换、化学溶解和溶滤等作用,特别是水田的回灌水量大,回灌水决定了地下水化学演变方向;同时,受水-岩溶滤作用,地下水化学组分Na^(+)、Cl^(-)浓度有较好的线性变化,相关系数在0.93以上,Ca^(2+)、Mg^(2+)与SO_(4)^(2-)、HCO^(-)_(3)浓度有一定的线性相关性;在停灌后,地下水蒸发浓缩作用强烈,水中各离子呈增加趋势,特别是Na^(+)、Cl^(-),停灌后需及时排水、降水。研究表明引黄灌溉不仅丰富了地下水水源,而且可以改善地下水水质。

引黄灌区多目标水资源优化配置-调度双层模型

为合理优化调配水资源,实现灌区综合效益最大化,以赵口引黄灌区二期工程为研究对象,构建多目标水资源优化配置-调度双层模型。采用遗传算法,优化求解得到2030年50%、75%、95%设计频率的灌区各用水户(居民与牲畜、农业、工业、服务业、环卫绿化和河湖生态)最优分配水量及渠系调水方案。研究结果表明:不同设计频率的最优水量分配方案均能满足灌区各用水户发展基本需求,居民与牲畜用水、工业用水、服务业用水均能优先得到满足,农业用水供需比保持在0.76以上;50%、75%、95%设计频率的灌区各渠道引黄水占比分别为46.61%、42.28%和48.58%。

宁夏引黄灌区农业水价改革存在问题及解决对策——以宁夏平罗县为例

为全面贯彻落实习近平总书记“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”的重要指示,文章围绕如何进一步优化用水结构、转变用水方式、提高用水效率,强化水资源刚性约束,推动用水权改革各项措施展开了讨论,并以宁夏平罗县为典型案例,针对宁夏引黄灌区农业水价改革中存在的问题提出了相应的对策。

聊城引黄灌区破解信息化发展瓶颈建议

引黄灌区的信息化发展是提高灌区管理水平、提高灌溉效益的有效手段。目前,灌区水利设施的信息化发展涉及面广、影响大,本文立足聊城引黄灌区,分析在信息化建设中存在的问题,从规划、建设、管理和人才队伍建设等方面提出具体应对措施,以进一步提高聊城黄河灌区的信息化管理水平。

鄄城县引黄灌区量测水信息系统建设分析

以鄄城县引黄量测水信息化建设为例,对量测水原理、设备性能、灌区现状、方法优缺点、信息平台等进行阐述,分析存在问题,提出解决办法。对于引领灌区量测水技术,把引黄灌区打造成“旱能浇、涝能排”、按方计量收费的现代化节水灌区意义重大。

山东某大型灌区续建工程水土流失预测及防治措施

为评价山东某大型引黄灌区续建工程建设过程中可能带来的水土流失问题,并进行科学合理防治,首先对灌区水土流失进行预测,其次针对灌区工程建设,分析灌区水土流失防治目标,据此提出针对性的防治措施与监测建议。运行期监测措施尤为重要,应按设计要求及时采集分析监测数据,以期为水土流失防治提供准确依据。

新自然主义理念下的花境设计应用--以宁夏引黄古灌区世界灌溉工程遗产展示中心景观设计为例

随着人们审美需求的提升,花境设计被更多地用于场所景观环境改善中,在博物馆建筑景观环境中,好的花境设计能使景观与建筑更和谐,采取更加生态的种植方式也能让景观的氛围感更强。文章结合宁夏引黄古灌区博物馆景观环境设计,基于西北干旱的生境条件,探讨新自然主义的花境设计理念。首先从地域性原则、科学性原则和艺术性原则进行剖析;其次,根据当地特定的生境提出自然主义生态的种植理念,认为观赏草可映衬建筑,与景石结合塑造自然氛围,与建筑共生相容,营造自然野趣的艺术感受;最后认为新自然主义设计手法能够营造出凸显建筑文化且观赏性强的花境景观。

阳谷县引黄灌区节水工程水土保持措施研究

大型水利工程建设,工程扰动范围大,极易引起水土流失。阳谷县引黄调水工程是山东省的大型水利工程,水土保持设计工作十分重要。根据灌区节水工程施工特点,科学合理划分水土流失防治范围,明确防治要求和标准,确定项目等别和水土保持基本措施,进而对工程进行了科学、全面的水土保持防治措施设计,最大限度地保护生态环境,减小了水土流失危害,为类似水利工程水土保持措施设计提供参考。

灌区稻田控制排水对排水量及盐分影响的试验研究

宁夏银南灌区每年从黄河引水约16亿m3,其中超过一半的水量以排水形式退回黄河或湖泊湿地。监测数据显示目前排水的含盐量较低,排水过量现象严重,不仅导致了水资源的浪费,而且加剧了黄河及湖泊湿地的污染。造成这种现象的主要原因之一是现有灌区排水系统能力过剩。本文介绍了在该灌区水稻田进行的一项控制排水试验,研究了在生长期内抬高排水沟出口对田间排水和盐分变化的影响。试验结果表明,将深度为1m的排水农沟控制到60cm时,生长期内农沟地下排水量减少了50%左右。排水量减少后,田间地下水含盐量增长幅度仅为3.7%,远远低于影响作物生长的临界含盐量。因此,控制排水措施具有节约灌溉用水和减少农业非点源污染的重要意义。

基于典范对应分析的甘肃引黄灌区土壤盐渍化特征研究

【目的】研究甘肃引黄灌区耕地土壤全盐量(TS)、pH和盐分离子组成的空间分布特征及数量关系,并探讨它们之间的相互关系、影响程度以及对盐碱地类型、分布的影响。【方法】以兴电和景电两个典型灌区为研究取样区,样点布局既涵盖了上游新垦盐碱荒地、中游轻度盐渍化耕地、下游中重度盐渍化耕地和弃耕盐碱荒地,又兼顾了耕地土壤盐渍化类型(硫酸盐型、氯化物-硫酸盐型、硫酸盐-氯化物型)和程度(轻度、中度、重度)的差异。运用常规统计学方法研究了土壤TS、pH、盐分离子的剖面分布特征,运用典范对应分析方法(CCA)研究了土壤TS、pH与盐分离子含量之间的数量关系及各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差。【结果】甘肃引黄灌区耕地土壤为轻度至重度盐化,0—40 cm土层含盐量随土层深度的增加而降低,40—80 cm土层含盐量随土层深度的增加而增加。剖面中的阳离子以Na+为主,阴离子以SO42-为主,土壤pH介于7.93—9.98之间。不同土层内,K+与HCO3-、Ca2+与Mg2+始终有较好的关联性,Na+与Cl-之间的关联性越往下层越强,SO42-与Na+之间主要是负相关,K+与Na+以及SO42-、Cl-、HCO3-之间的关联性不强。在0—100 cm全剖面上,pH的空间分布受HCO3-的影响较大,TS受Na+、Cl-、SO42-的影响较大。分层与全剖面的情况有所不同,0—20 cm土层内TS和pH的空间分布主要受控于SO42-含量,20—40cm土层内主要受控于Cl-和Na+含量,40—60 cm土层内受Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-的共同影响,60—80 cm土层内Mg2+是主要影响因素,80—100 cm土层内主要受控于Mg2+和Cl-。CCA第1排序轴反映了TS的变化情况,第2轴反映了pH的变化情况,第1轴特征值在0.53—0.70,解释方差在38.7%—57.7%;第2轴特征值在0.36—0.64,解释方差在30.6%—44.7%。【结论】甘肃引黄灌区的盐渍化耕地中同时存在盐分表聚和底聚两个过程,上游新垦盐碱荒地和中游轻度盐渍化耕地以底聚为主,下游中重度盐渍化耕地和弃耕盐碱荒地以表聚为主。60—80 cm的泥质胶结砂层含盐量高达93.7 g·kg-1,对水盐运移和盐分离子分布产生了重要影响,是造成灌区发生土壤次生盐渍化的主要原因之一。盐渍化耕地的钠质化现象只在重度次生盐渍化区发生,TS、Na+和SO42-是决定项目区盐碱地类型和分布的主要因素。典范对应分析通过箭头连线的长短、所处的象限、箭头之间的夹角以及与角符号间距离的远近等,在CCA二维排序图上可以直观地给出各盐分离子之间以及土壤TS、pH值与盐分离子之间的关系,并通过各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差等,来确定不同土层的主控因子和影响甘肃引黄灌区盐碱地类型和分布的主要因素,是一种更加科学的区域盐碱地特征及改良利用情况评价方法。

不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响

为了探明不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响,2014-2017年在连续翻耕8a的玉米地上设置翻耕(CT)、旋耕(RT)、深松(ST)、免耕(NT)4个单一耕作处理和翻耕-免耕(CT-NT)、深松-免耕(ST-NT)2个轮耕处理开展了研究。结果表明,连续免耕(NT)显著增加了0～40cm土层有机碳含量和有机碳储量(P<0.05),平均比CT增加4.45%和5.27%,比RT增加7.23%和8.50%;连续深松(ST)也有较好的固碳效果,在4个单一耕作措施中仅次于NT;连续翻耕(CT)和旋耕(RT)显著降低了土壤有机碳含量和有机碳储量(P<0.05),RT的降低幅度大于CT。CT-NT和ST-NT2个轮耕处理既有较好的固碳效果,又符合当地农民操作习惯,有机碳含量分别比CT增加2.44%和4.82%,比RT增加5.12%和7.55%;有机碳储量比CT增加2.50%和5.47%,比RT增加5.64%和8.70%。不同耕作制度会使土壤有机碳发生层化,但有机碳含量的层化更多表现在不同土层之间,相同层次各处理之间变化不大;而有机碳储量只在耕层以下发生了层化,相同土层各处理之间也表现出比较明显的层化特征。因此,综合分析认为,任何一个单一耕作措施都有其局限性,CT-NT和ST-NT是比较理想的耕作模式,在该区域农业可持续发展中具有一定的应用价值。

引黄灌区水资源联合利用耦合模型

随着引黄水量日益减少,如何有效利用有限的地表水和地下水,成为内蒙河套灌区亟待解决的问题。该文以引黄水量最小和地下水开采量最大为目标,以控制各用水区地下水位在适宜范围作为约束条件,通过动态耦合地下水模拟模型与地表地下水联合利用优化模型,建立了灌区水资源联合利用耦合模型,最后应用此耦合模型对灌区2020和2030年的引黄水和地下水进行了优化分配。结果表明:通过合理调整产业结构和有效利用地表地下水,灌区2020和2030年的引黄水量分别为39.15、38.54亿m3/a,可以达到国家规定的40亿m3/a指标。研究成果可为黄河流域乃至全国其它干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考。

半偏减法集对势在引黄灌区水资源承载力动态评价中的应用

为有效处理、充分挖掘水资源承载力动态评价中评价样本与评价标准之间的不确定性,分析识别区域水资源承载状态及其变化的物理机制,构建了引黄灌区水资源承载力动态评价的半偏减法集对势方法(SSSPP)。SSSPP在河南省大功灌区的应用结果表明:从承载力系统角度看,灌区总体承载状态得到改善,且从2013年起更为明显,2017年灌区5县均为水资源临界超载,其中距离黄河干流越远的县承载状态越差;从承载力子系统角度看,各县的承载支撑力均呈小幅恶化态势,这是限制灌区承载力提升的主要原因,承载压力在波动中减小、承载调控力显著增强;从承载力评价指标角度看,各县的支撑力指标人均水资源可利用量、水资源开发利用率长期处于反势,压力指标人均GDP、缺水率长期处于反势或偏反势,这些均是灌区承载力调控的重点对象,而部分县调控力指标灌溉水有效利用系数、生态环境用水率由反势逐步发展为偏同势或同势,这是承载力提升的重要原因,反映其对农业和生态用水的管控。可见,SSSPP可分别从承载力系统、子系统和评价指标三个层次定量解析引黄灌区水资源承载状态及其演变特点,既可测度灌区承载力的强弱,又可诊断影响承载力的重要子系统和关键指标。半偏减法集对势的内涵更具解释性、方法直观、计算简便,是减法集对势与一阶效应全偏联系数相结合的一种改进减法集对势,为准确判别资源、环境、生态承载力动态评价等集对系统所处状态及其发展趋势提供了新的有效途径。