Applying a salinity response function and zoning saline land for three fi eld crops: a case study in the Hetao Irrigation District, Inner Mongolia, China

Salinity is one of the major abiotic factors affecting the growth and productivity of crops in Hetao Irrigation District, China. In this study, the salinity tolerances of three local crops, wheat （Triticum aestinum L.）, maize （Zea mays L.） and sunflower （Helianthus annuus L.）, growing in 76 farm fields are evaluated with modified discount function. Salinity ecological zones appropriate for these local crops are characterized and a case study is presented for crop salinity ecological zoning. The results show that the yield reductions of wheat, maize and sunflower when grown in saline soils are attributed primarily to a reduction in spikelet number, 1 000-grain weight and seed number per head, respectively. Sunflower is the most tolerant crop among the three which had a salinity tolerance index （ST-index） of 12.24, followed by spring maize and spring wheat with ST-Indices of 9.00 and 7.43, respectively. According to the crop salinity tolerance results, the arable land in the Heping Village of this district was subdivided into four salinity ecological zones： the most suitable, suitable, sub-suitable and unsuitable zones. The area proportion of the most suitable zone for wheat, maize and sunflower within the Heping Village was 27.5, 46.5 and 77.5%, respectively. Most of the most suitable zone occurred in the western part of the village. The results of this study provide the scientific basis for optimizing the local major crop distribution and improving cultural practices management in Hetao Irrigation District.

Characteristics and Development of Agricultural Soil in Hetao Irrigation District,Inner Mongolia

Hetao Irrigation District is located in the cold and arid region of Hetao Plain,Inner Mongolia,where the agricultural soil has unique characteristics.Although the agricultural soil properties in Hetao Irrigation Districts have been reported,the overall characteristics remain unclear.Through literature review and investigation,the overall characteristics,development patterns,and related reasons were explored,consequently providing theoretical support for enhancing soil utilization and formulating sustainable soil development strategies.The results showed that the agricultural soil in Hetao Irrigation District originated from the sedimentary layer and anthropogenic mellowing produced by the diversions of the Yellow River.The soil has periodic secondary salinization characteristics,accompanied by a slightly increasing pH value over time.It has low soil organic contents with a stable changing trend,low nitrogen,and phosphorus contents but high potassium and sulfur content,uneven nutrient distribution,diverse production performance,weak but stable ecological performance,and heterogeneous soil quality with a stable change trend.These findings indicate that this kind of soil can be used to plant diverse crops tolerant to different saline-alkali and requiring various nutrients.This agricultural soil is sustainable,but it is also faced with the problems of increased saline-alkali,nutrient loss,and pollution.

Balance of Irrigation Water in Jinghui Canal Irrigation District of China

Jinghuiqu Canal Irrigation District is an old irrigation area with a long history.Due to natural and man-made factors,the inflow and rainfall of the irrigation area are decreasing,which seriously affects agricultural production water in the irrigation area and constantly threatens the safety of irrigation water in irrigation area.In this paper,natural and man-made factors of affecting irrigation water in irrigation area are analyzed,and it is proposed that main channels of solving safety of irrigation water are enhancing the utilization of canal water and optimizing the allocation of canals and wells.

现代化生态型灌区建设思考

灌区在保障国家粮食安全和重要农产品稳定安全供给中发挥着至关重要的作用。灌区是一个复杂的生态系统与社会系统,涵盖山、水、林、田、湖、草、沙等多个要素,随着新时代生态文明建设实践的深入,灌区生态问题与灌区高质量发展受到广泛关注。在总结近30年我国生态型灌区内涵发展的基础上,提出生态型灌区应该是高产高效、生态健康、经济效益显著、社会和谐发展的新型灌区。总结了我国生态型灌区评价指标体系的动态变化特征,结合新需求、新要求和新理念,从灌区工程建设标准、生态友好性、资源利用、农田内部生境以及与周边生态的协调性等多个方面进行综合考量,重构了现代化生态型灌区相关评价指标体系。针对生态型灌区建设与运行认知、总体规划、规范标准、建设范式、科技与人才以及管护与跟踪评价面临的挑战,从更新和完善建设理念与评价体系、科学制定相关标准与规划、加强科技研发和人才培养、完善规划建设与运行管理体制机制、拓宽投融资渠道等方面,提出生态型灌区高质量发展建议。

大型灌区土壤水盐运移模拟研究进展

土壤盐渍化是一种由自然和人类活动综合作用引起的土地退化现象,灌区人类活动频繁,影响土壤盐渍化的因素多样,深入理解土壤水盐运移过程将有助于灌区的土壤盐渍化防治。在对灌区土壤水盐运移的影响因素、国内外水盐模型特点和应用研究梳理的基础上,提出了灌区水盐运移模拟的可能发展方向。灌区盐渍化的形成与气候干旱、地形、土壤季节性冻融、地下水含盐量和成土母质等自然因素,以及不合理的灌溉管理措施、耕作方式和施肥制度等人为因素密切相关。水盐运移模型是研究土壤水盐运移过程的有效工具,目前常用的水盐运移模型包括水盐平衡模型、物理模型和统计模型。由于模型率定和验证所需的土壤水盐运移过程、作物生长过程观测资料较难获取,水盐运移模型多用于田间尺度的节水控盐策略和灌排管理措施优化研究,在区域应用较为有限。现代大型灌区的快速发展导致灌区土壤水盐运移时空分布规律变化较大,对模型的不断改进以及计算机技术的快速发展为探究大型灌区水盐运移时空演变机制提供了可能性。未来应加强基于生态安全的灌区土壤水盐运移机制研究,构建耦合气候模式或经济模型的多过程水盐运移模型。

位山灌区实施生态补水的实践与思考

位山灌区坚持生态优先、节水优先,实施生态补水,积极促进生态环境保护和修复,成效显著。针对仍存在用水指标不确定、黄河来水情况不理想、经费保障不足等问题,提出科学合理配置水资源,加强供水保障等建议,确保主要河湖水质达标,生态环境稳定向好。

新形势下济南邢家渡引黄灌区生态建设探讨

济南邢家渡引黄灌区作为全省六大灌区之一,位于济南市新旧动能转换起步区的核心位置,灌区生态建设在新旧动能转换与高质量发展的背景下显得尤为重要。灌区的生态建设需要坚持生态优先、绿色发展的原则;需要注重生态系统的整体性和协同性;需要强化科技创新和人才支撑;需要完善政策体系和管理机制。基于此,本文提出了邢家渡引黄灌区生态建设策略。

生态排水沟在乌梁素海水环境治理中的应用前景

本文针对现阶段河套灌区农业面源污染日趋严重、乌梁素海富营养化加剧和水环境变差的现状,基于“源头控制,过程阻断、末端治理”的湿地治理理念,建议在乌梁素海水环境治理中综合采用自然生态与人工强化的技术手段,通过在河套灌区原有土质排水沟的基础上增设生态护坡和控制性建筑物等工程措施构建生态排水沟,最大程度削减排入乌梁素海的污染物总量,减轻乌梁素海富营养化程度,从根本上改善乌梁素海水环境,并对生态排水沟构建的关键技术开展研究。

基于RSEI指数的泾惠渠灌区生态环境质量变化评价

生态环境问题是现代灌区高质量发展的重要内容,为探究泾惠渠灌区生态环境质量变化情况,究利用遥感生态指数(RSEI),评价了泾惠渠灌区2000-2020年的生态质量。结果表明,近20年泾惠渠灌区的RSEI值呈先降低后增大的特征;生态质量等级为优和良好的区域面积减少了30.19%,中等质量的区域面积增加了1.19倍,生态质量较差和差的区域上升了56.79%;灌区近20年生态退化区域占71.82%,无明显变化区域占15.61%,生态改善区域占12.56%;耕地RSEI值整体大于建设用地,耕地RSEI值下降了9.09%,建设用地RSEI值下降了9.26%。泾惠渠灌区自2010年以后,生态质量有所恢复,但总体水平依然不高,需要进一步大力改善。研究结果对泾惠渠灌区生态环境保护和农业可持续发展具有理论指导意义。

梅州市某生态灌区渠道断面节水改造设计研究

以广东省梅州市某生态灌区为例,针对灌区存在的渠道衬砌使得水系与附水生物环境相分离而致使相应自净能力减弱的问题,引入生态灌区建设理念,研究生态灌区断面的不同改造形式,在保证灌区渠道灌溉排水作用的同时,降低水资源浪费率,发挥其有利于保护生态环境的生态功能,解决渠道衬砌使得水系与其水生物环境相分离致使其相应自净能力减弱的问题。

Integrating MODFLOW and GIS technologies for assessing impacts of irrigation management and groundwater use in the Hetao Irrigation District,Yellow River basin

Due to severe water scarcity, water resources used in agricultural sector have been reduced markedly in Hetao irrigation district. Application of water-saving practices (WSPs) is required for the sustainable agricultural development. The human activities including WSPs and increase of groundwater abstraction can lower down the groundwater table, which is helpful to the salinity control. Meanwhile, an excessively large groundwater table depth may result in negative impact on crop growth and fragile ecological environment. In this paper, the Jiefangzha irrigation system in Hetao irrigation district was selected as a typical area, a groundwater flow model based on ArcInfo Geographic Information System (GIS) was developed and implemented to quantify the effect of human activities on the groundwater system in this area. The preand post-processing of model data was performed efficiently by using the available GIS tools. The time-variant data in boundary conditions was further edited in Microsoft Excel with programs of Visual Basic for Application (VBA). The model was calibrated and validated with independent data sets. Application of the model indicated that it can well describe the effect of human activities on groundwater dynamics in Jiefangzha irrigation system.

盘锦灌区节水灌溉对水稻及稻田生态环境的影响

盘锦市水资源形势严峻,在水稻生产中发展节水灌溉是应对水资源短缺的有效措施。总结了盘锦灌区应用的水稻节水灌溉模式,综述了节水灌溉对水稻生长发育、产量的影响及对稻田生态环境的影响,并对节水灌溉技术的研究趋势进行了展望,以期为水稻生产提质增效、水稻绿色栽培提供理论和实践依据。

基于FAHP法的宁夏现代化生态灌区健康评价体系研究与实证

为对现代化生态灌区建设情况进行科学合理的评价,针对指标选取中存在的随意性、重复性和不完整的问题,基于模糊层次分析法,结合国内大型灌区现代化建设内容与目标,从安全保障与服务能力现代化、工程设施现代化、创新能力现代化、管理体制现代化、节水高效与生产效益、生态环境优良化等6个方面构建了宁夏现代化生态灌区健康评价体系,采用指标优选模型,将评价指标由44项优化减少至27项,表达了90.37%的整体体系内涵,满足了指标数量少、完整性高的目标。并以宁夏现代化生态灌区试点县为评价对象,对评价体系进行了实证研究,结果表明利通区57.85%属于健康水平,与灌区实际情况相吻合,评价体系能基本反映试点县在推进现代化生态灌区建设进程中的主要成效及存在问题,也表明现代化灌区评价指标体系与评价方法可行、合理。

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。

生态节水型灌区建设的主要内容与关键技术

针对传统灌区建设中存在的重工程和经济效益、轻生态环境的现象,以及由此造成灌区面源污染严重、水生态环境恶化的问题,在总结分析国内外灌区理论研究和建设实践的基础上,提出生态节水型灌区的建设思路、构建模式和技术体系,旨在为我国灌区节水、减污、绿色、生态、智能的科学发展提供理论依据和技术借鉴。

生态灌区建设的理论基础及其支撑技术体系研究

在灌区建设中引入生态学原理和方法,探索性地将灌区范围视为一个有机的"人工—自然—社会"复合生态系统,界定了灌区生态系统及其服务功能、生态灌区的基本概念,并重点阐述了灌区水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、生态环境监测与管理等生态灌区建设的支撑体系关键技术内容,最后指明了未来的研究难点与方向。

河套灌区玉米耐盐性分析及生态适宜区划分

为了探讨河套灌区盐碱地玉米对根区土壤盐分的生态适应性,本文基于田间定位观测,运用非线性最小二乘数值逼近法建立玉米耐盐函数模型;同时根据耐盐性分析,提出玉米在该灌区不同生态适宜区的划分标准。结果表明,盐碱地地膜覆盖在生产上有较好的控盐效果,可以使玉米苗期0～10、0～20和0～40cm土壤盐分分别降低61.2%、53.8%、41.3%,能够增强玉米对盐碱地的生态适应性;分段式耐盐函数模型和S型耐盐函数模型均能较好地反应玉米相对产量对浅层土壤盐分变化的响应关系;浅层0～40cm土壤盐分作为玉米根层盐分来分析玉米的耐盐性最具代表性,其对应中玉9号玉米的耐盐指数为6.583;根据耐盐性分析,将区域耕地划分为玉米最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区,对应玉米苗期0～20cm膜外土壤盐分分别为低于1.178、1.178～2.036、2.036～3.465和高于3.465g/kg。本研究将为当地玉米种植合理布局、高效生产提供理论指导。

灌溉渠道生态护坡建设效果的监测与评价

生态渠道是节水生态型灌区建设的主要内容,而生态护坡是生态渠道的关键构成,对其建设效果开展现场监测和定量评价具有重要的意义。从功能性、安全性、生物性和景观性4个方面提出了灌溉渠道生态护坡建设效果的评价指标体系,并以江苏省周桥灌区空心砖护坡建设模式为例,开展了两次现场监测和分析评价。研究结果表明,周桥灌区渠道生态护坡建设满足灌溉输水能力与稳定性要求,渠道生物多样性较好,景观观赏性较高,具有应用推广价值,但其在景观时序性以及物种搭配等方面仍存在可改善的空间,由此提出了包括边坡植物搭配方式等改进建议。

生态型灌区理念及构建措施初探

灌区在我国经济社会发展进程中占有重要地位。在分析和总结不同历史条件下灌区的发展理念,以及在此理念指导下传统灌区建设基本特征的基础上,针对灌区建设受到生态环境约束的新形势,提出了生态型灌区建设的新理念。对生态型灌区的概念内涵、构建原则及建设内容等进行了初步探讨,并指出了生态型灌区理论研究和实践应用的发展方向,为新形势下我国灌区的建设提供了理论借鉴。

内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望

内蒙古河套灌区是我国重要的农业规模化生产和商品粮、油基地,灌区引水量逐年减少,种植结构、土壤水盐分布规律和生态环境逐年发生较大变化,在现代灌区建设中,存在许多机理不清的新的问题,需要理论支撑。兹从区域土壤水盐时空分布特征、土壤水盐运移规律、微咸水灌溉农田-作物效应研究、盐碱地改良与土壤结构改善、冻融条件下土壤水盐运移与秋浇制度等方面总结了2000年以来河套灌区的研究成果,总结发现在未来的研究中,应加强基于灌区生态安全的土壤水盐运移研究和基于多种方法对盐碱地改良的研究。