辽宁省春玉米生产水足迹的时空变化研究

为降低农业生产活动中农作物对水资源的高消耗,提高用水效率,借助辽宁省1987—2018年19个气象站点逐日气象数据及春玉米产量数据,全面计算绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹的真实消耗。结果表明：（1）辽宁省春玉米生产水足迹自2002年起变化幅度不明显,多年平均值是1424.21 m³/t,其中绿水足迹占54%,灰水足迹占27%,蓝水足迹占19%。（2）从绿水足迹看,辽宁省春玉米绿水足迹每年以6.28 m³/t速率减少,空间分布上2002年绿水足迹高值区主要集中在东部地区;2010年辽宁省整体绿水足迹较高。（3）从蓝水足迹看,每年以1.06 m³/t的速率增长;2002年辽宁春玉米蓝水足迹高值区主要分布在环渤海、宽甸及其周围地区;2010年,辽宁省大部分地区蓝水足迹较低。（4）灰水足迹整体以每年14.03 m³/t的速率降低,主要与农作物产量及氮肥施用量相关。     

基于实际耗水的固原地区马铃薯生产水足迹研究

通过水足迹理论准确评估固原地区马铃薯生产的水资源利用效率情况,为当地马铃薯产业发展提供理论依据。采用基于实际耗水的水足迹计算原理、Mann-Kendall检验、Sen斜率法、LMDI模型,研究了固原地区马铃薯生产水足迹的变化趋势和主要影响因素。研究结果表明：1981-2017年固原市马铃薯生产水足迹均值为1.48 m³/kg,下辖县(区)均值在1.17~2.04 m³/kg之间,全市和各县(区)马铃薯生产水足迹均呈显著减小趋势,全市年均变幅为-0.04 m³/(kg·a);固原市单位面积绿水消耗量和单产量均值分别为2 778.4 m³/ hm²和2.18 t/hm²,下辖县(区)分别在2 622.2~3 401.3 m³/hm²和1.65~3.19 t/hm²之间,各县(区)单产量均呈显著增加趋势,从西北到东南单产量和单位面积绿水消耗量增大,水足迹减少;固原市单产量全时段贡献率为80.8%,贡献量在0~-2.30 m³/kg之间,单位面积绿水消耗量贡献率为19.2%,各县(区)单产量贡献率为76.3%~84.0%,单位面积绿水消耗量贡献率为16.0%~23.7%。水足迹计算方法中考虑了实际耗水条件,比充分灌溉条件更能反映实际情况。固原地区马铃薯水足迹显著下降主要是由于单产量增加,单产量作为主要驱动因子仍有提升潜力,今后应该加强农业现代化发展,提高水资源利用效率。     

阿姆河流域耕地变化及水土匹配特征分析

基于中亚阿姆河流域4个分区1990—2015年间土地利用变化和水资源等数据,运用耕地变化速率、洛伦兹曲线和基尼系数法以及水土资源匹配系数对阿姆河流域耕地变化和水土匹配状况进行了综合分析。结果表明:1990—2015年阿姆河流域耕地以146.74 km²/a的速度在扩张,且各时期、各分区扩张的速度不同;在不考虑咸海来水不断减少、生态持续恶化的前提下,绿洲区匹配状况属比较公平和相对合理状况;阿姆河流域水土资源空间分布存在明显的错位现象;全流域生态用水被农业用水严重挤占,阿姆河流域灌溉面积、灌溉用水量成为影响咸海水量及面积变化的重要因素,是一种不可持续的用水方式。     

尼雅灌区水土资源开发与流域生态用水研究

介绍新疆尼雅河流域的水土资源情况和制约该流域经济发展的主要因素，计算了流域的生态需水量和灌区国民经济各业需水总量，两项需水合计为1.421×10⁸m³，小于径流总量2.124×10⁸m³。分析了尼雅河流域下游尼雅灌区的农业需水量、生态需水量，结果表明农业、生产、生活、工副业等水量供需是平衡的。通过对尼雅灌区水土资源开发与流域生态用水的研究，提出在生态用水优先的前提下，大力发展节水型农业，合理确定开发规模，实现尼雅灌区生态环境与社会经济的协调发展。     

湖南省水库与干旱情势空间匹配关系研究

根据湖南省地质、地形等条件,以县域为单元将湖南省划分为9个区域,对省内14 000多座各类型水库开展空间统计,分析了水库空间分布规律,并采用SPI-3指数法计算得到4-9月重旱及以上干旱频率的空间分布,对比研究了水库分布与干旱的空间匹配关系。结果表明：湖南省水库分布具有明显的空间分异特征,丘陵区水库数量密度一般要大于山地区,但受大型水库不足的影响,库容密度一般要小于山地区。洞庭湖平原腹地水库密度极低,而外围岗地区则拥有全省最大的水库分布密度。不同分区水库供水能力与人口、耕地的匹配关系也有很大差异。湘东南罗霄-南岭山地区单位面积兴利库容和人均兴利库容最大分别可达54 397.32 m³/hm²和3 286.53 m³,而在湘中南岩溶丘陵区、洞庭湖区等地区则分别不大于3 450 m³/hm²和210 m³。湖南省水库的空间分异特征主要受地质、地形等地理条件控制,山地区水库规模大、数量少,而丘陵区水库小、数量多。总体上看,湖南省水库供水能力与干旱的空间分布存在明显的失衡错位,如衡邵盆地不仅年均降雨量少、重旱频率高,而且水库供水能力也处于全省较低水平,再加上岩溶区“保水难”的特性,该区成为省内干旱情势最为严重的地区。     

长江流域水系统生态服务价值评价方法

为完善人类活动影响下的生态系统评价体系、实现对生态关键要素的价值识别与评估。本文通过将生态系统服务价值(ESV)评价与改进的水资源综合模拟与调配模型(WAS)耦合，量化识别“自然-社会”二元水循环对区域生态系统功能的支撑作用，提出水系统生态服务价值(ESV-W)评价方法。将该方法应用于2005—2020年长江流域水系统的生态服务价值评价中，研究结果表明：2005—2020年长江流域水系统生态服务价值(ESV)由31.04万亿增长到42.08万亿，高价值区域(>30万元/hm²)集中在长江中下游及两湖地区;水系统的生态服务价值(ESV-W)分项来看，单方水的生态效益从19.20元/m³提高到24.98元/m³，其中2020年的农业灌溉、生态补水和自然水循环的效益分别为8.21元/m³、194.93元/m³、43.13元/m³。     

不同水肥耦合对宁夏枸杞生长、产量及品质的影响研究

为了探讨不同树龄枸杞的生长量、产量及品质对水肥供给差异的响应特征并提出合理的水肥制度,2017—2020年连续开展大田试验,以宁夏中部干旱区宁杞七号枸杞为研究对象,设置灌水量和施肥量2因素3水平试验处理,定位监测各处理枸杞的基径、株高、新梢茎粗与条长等生长指标,以及干果产量、百粒重、粒度等产量指标和营养成分含量的品质指标,分析不同水肥供给对枸杞长势、产量及品质的影响,并提出合理的水肥耦合制度,为干旱区枸杞的田间水肥管理提供科学依据。结果表明：2017—2020年,各处理枸杞基径年均增长量为3.5~5.8 mm/a,BF2处理（中水中肥）基径的4 a累计增量最大,为19.9 mm,较对照组（CK）大31%;株高年均增长量为13.4~26.2 cm/a,CF2处理（高水中肥）的株高年均增幅最大,为30.9 cm/a;新发枝条茎粗增长量平均为2.3 mm/a,BF2处理的新梢条长4 a累积增长量最大,为148.8 cm;枸杞鲜干比为3.89~4.55,平均百粒重为20.77 g,2017—2019年粒度为305~330粒,果品均达到特级;BF2处理枸杞甜菜碱含量最高,为9.0%,CF3处理（高水高肥）枸杞多糖含量最大,为7.4%;蛋白质平均含量为11.09%~12.08%,氨基酸含量平均为7.35%。通过综合分析提出宁夏中部干旱带4~7年龄宁杞七号枸杞最优水肥制度：灌溉定额为3 750 m³/hm²（其中春灌为450 m³/hm²,生育期灌水为2 700 m³/hm²,冬灌为600 m³/hm²）,施肥量为720 kg/hm²（施肥8次,单次施肥量为90 kg/hm²）。     

基于水足迹的湿地生态需水保障对策

采用定额法核算白洋淀流域2003年、2007年和2011年的水足迹,重点分析白洋淀流域内农业、工业和第三产业的水足迹结构。结果表明,白洋淀流域的虚拟水足迹从2003年的83.86亿m³增加到2007年的95.87亿m³, 2011年的108.21亿m³。从消费比例来看,农业用水所占比例最大,平均值达到69%;第二产业用水占24%左右,第三产业用水占7%左右。 提出解决白洋淀流域不同类型湿地生态需水的策略:调整流域种植结构,减少高污染、高耗水部门,提高农业灌溉效率和水资源重复利用率等,每年可节约5.95亿m³的水量,可以保障白羊淀流域湿地生态系统基本的生态需水。     

粮食主产区水土资源匹配、承载力及影响因素分析

为客观分析粮食主产区农业水土资源的匹配状况,并正确认识其承载力水平及主要影响因素,根据水资源、耕地资源等数据,计算了农业水土资源匹配系数。同时,从农业水土资源、社会、经济和生态4个系统出发,构建了粮食主产区农业水土资源承载力评价指标体系,综合采用组合赋权的TOPSIS模型和障碍度模型,对2011～2018年粮食主产区的农业水土资源承载力变化特征及其影响因素开展了定量研究。结果表明:(1)粮食主产区2011～2018年的农业水土资源匹配系数为0.609 7万～0.887 8万m~3/hm~2,匹配程度整体有待提高;并且呈现出"中部最低、北部略低、南部最高"的空间匹配格局。(2)粮食主产区农业水土资源承载力整体以0.005/10 a的速率呈现微弱降低趋势,空间上呈现"中部最低、南部中等、北部最高"的分布特征。(3) 4个系统对粮食主产区农业水土资源承载力的影响强度相当,系统中的农业水土资源匹配系数、人均耕地面积、人均粮食产量、生态环境用水率和人均水资源量是影响农业水土资源承载力最强的障碍因子。     

南宁市设计降雨及其总量控制率时空异质性特征

针对当前我国海绵城市建设及成效考核中设计降雨及其控制率指标单一均化、难以有效定量指导不同下垫面LID设施建设并评价其效果等问题,以南宁市市区为例,基于2020年Quick Bird土地利用及子流域精细划分,根据1981-2010年南宁市0.1°CMFD格点日降雨序列资料,采用ArcGIS空间插值法、《指南》中设计降雨量与控制率关系法以及容积法,分析了研究区日降雨量、设计降雨量及其总量控制率的时空异质性特征,并讨论了现状下垫面调蓄及管网排水对控制率指标的定量影响。结果表明：南宁市市区日降雨频次、年分配、设计降雨量及其控制率均具有显著的时空异质性特征,按75%控制率对应各月的日设计降雨量变化范围为9.72（2月）~32.05 mm（7月）;南宁市主城区（面积占比31.99%）现状年降雨总量控制率普遍低于50%,仅靠绿色LID设施难以实现75%控制率目标,要实现该控制率目标,主城区还需增加调蓄容积120~211 m³/hm²,若考虑管网排水能力70~103 m³/hm²,则所需调蓄容积可减少30~108 m³/hm²。综上,为实现南宁市75%控制率目标,应针对现状下垫面水平,建立考虑时空异质性的不同控制率目标与调蓄容积、管网排水之间的定量函数关系,这是有效提升海绵城市调控雨洪径流能力的一个主要途径。     

黄河三角洲水土资源空间匹配格局探析

水土资源二者在空间上的匹配程度直接影响着区域农业的可持续发展、资源的可持续利用。本文以黄河三角洲中心城市东营市及所辖区县为研究区域,分析了该区域水土资源空间分布的差异、构建了水土资源匹配测算模型、测算了水土资源匹配系数、划分了水土资源空间匹配程度。结果表明:该区域水土资源总体呈现出"土地资源丰富,水资源缺乏"的态势;东营市水土资源匹配系数为0.19万m3/hm2,低于山东省平均水平0.30万m3/hm2,更远远低于全国平均水平1.72万m3/hm2,东营市各区县水土资源匹配系数利津县最低0.07万m3/hm2,广饶县最高0.42万m3/hm2,相差达到0.35万m3/hm2。研究区水土资源空间匹配程度总体呈现出"南高、北次之、中间低"的格局;地表水资源短缺、地下淡水资源非常有限,是导致黄河三角洲水土资源空间匹配程度差的主要限制因子。     

基于熵权-TOPSIS的滴灌春玉米灌水定额研究

为准确得到适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额,设置了W₁(225 m³/hm²)、W₂(300 m³/hm²)、W₃(375 m³/hm²)、W₄(450 m³/hm²)、W₅(525 m³/hm²)、W₆(600 m³/hm²) 6个水平的灌水定额,研究灌水定额对春玉米生长发育和产量的影响。选取部分生长指标、产量指标、节水指标作为评价指标,结合耗水规律和指标显著性进行分析,并采用熵权-TOPSIS综合评价法,优选适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额。结果表明：滴灌春玉米的关键生育期为抽雄散粉期,该生育期最优灌水定额为525 m³/hm²;耗水量和耗水强度...     

石羊河流域咸水灌溉下土壤水盐动态及春玉米产量模拟

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,利用春玉米咸水灌溉田间试验观测资料对SWAP(SoilWater-Atmosphere-Plant)模型参数进行了率定和检验,并利用率定参数后的SWAP模型模拟了较长时期咸水灌溉对土壤盐分动态及春玉米产量的影响。研究结果表明:土壤含水量、土壤含盐量和春玉米产量的实测值与模拟值吻合较好,均方误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)均在允许的误差范围之内,经过率定和检验后的SWAP模型可以用于研究区春玉米咸水灌溉的模拟;较长时期咸水灌溉模拟结果表明,在模拟期内,矿化度在3. 0 mg/cm~3以下的微咸水灌溉土壤盐分累积量在2. 8 mg/cm~3以下,春玉米减产幅度在20%以内,矿化度在6. 0 mg/cm3以上的咸水灌溉土壤盐分累积量在4. 0 mg/cm~3以上,春玉米减产幅度在38%以上。在研究区可以较长时期利用灌水矿化度低于3. 0 mg/cm~3的微咸水进行灌溉,土壤积盐量较少,对春玉米产量影响较小,可以达到合理利用地下咸水资源的目的。     

河套灌区间作系统根系土壤水盐运移机理及间作优势研究

为探究河套灌区春小麦/春玉米间作系统两作物间水分相互利用量、土壤盐分运移机理和地下部分对间作优势的贡献率及种间相对竞争能力等问题,采用根系分隔法进行了田间试验研究。结果表明:间作小麦利用了玉米侧214.0~224.5 m3/hm2的水量,间作玉米利用了小麦侧108.1~125.2 m3/hm2的水量。间作模式下根系在土壤空间的叠加利用效应可以降低0.2%~1.5%的小麦带土壤EC均值,2.7%~3.1%的玉米带土壤EC均值;水分的流通可使间作小麦带土壤EC均值降低4.4%~4.5%,使间作玉米带土壤EC均值降低3.4%~5.2%。河套灌区小麦/玉米间作系统的产量优势为27.7%~33.1%,其中20.4%~26.6%来源于地下部分的补偿作用,6.5%~7.2%来自于地上部分。间作产量优势中的10.0%~15.8%产生于间作根系对土壤空间的叠加利用,而水分与养分在小麦带与玉米带间的补偿效应为10.4%~10.8%。     

膜下滴灌不同灌水定额及水氮耦合对打瓜耗水规律的影响

为研究不同灌水定额和不同施氮量对北疆打瓜耗水规律的影响,2016-2017年在新疆阿勒泰地区灌溉试验站陆续开展2 a大田打瓜灌水试验,讨论连续2 a不同灌水定额及水氮互作下打瓜耗水规律。2016年试验设置5个不同的灌水定额分别为300、375、450、525、600 m~3/hm~2。2017年设置3个不同灌水定额分别为300、450、600m~3/hm~2,3个不同施氮量分别为0、138、276 kg/hm~2,共9个处理。研究结果表明:不同灌水定额和水氮互作下打瓜旬均耗水量变化规律均呈先增大后减小变化规律;耗水量、耗水强度和果实膨大期的耗水模数随着灌水定额增加而呈"增大-平缓"态势;打瓜作物系数随灌水定额增加而增大,且在0. 360～0. 431间变化,其中600 m~3/hm~2灌水定额耗水量、耗水强度和作物系数最大;合适的水氮供给量有利于打瓜耗水模数、作物系数、耗水量和耗水强度增大,作物系数在0. 317～0. 445间变化;与其他生育阶段相比,不同灌水定额和水氮互作均在果实膨大期对打瓜耗水量、耗水强度和作物系数的影响最大。研究可为理解大田打瓜的耗水特性和当地打瓜节水高效生产提供依据。     

宁夏半干旱区玉米滴灌灌溉制度试验研究

为了促进宁夏半干旱区节水灌溉技术的推广应用,本文针对宁夏扬黄灌区规模推广玉米大田滴灌缺乏相关滴灌灌溉制度的突出问题,采用大田小区对比试验与示范区技术应用监测相结合的方法,开展了玉米裸地滴灌灌溉制度试验研究。在综合分析玉米生育期灌溉定额、土壤含水率变化、耗水量、作物产量、水分生产效率的基础上,研究提出了玉米生育期滴灌11~12次、灌水定额300~450 m3/hm~2,灌溉定额4 200~4 425 m3/hm~2的滴灌灌溉制度。研究结果表明:玉米大田滴灌目标产量15 000 kg/hm~2,水分生产效率达到3.0 kg/m3,玉米滴灌较大田畦灌可提高经济效益3 735元/hm~2,同时节水1 800 m3/hm~2、节水30%以上。     

塔里木河流域绿洲水土资源匹配特征及稳定性分析

水土资源是维持干旱区绿洲可持续发展的关键要素,其时空变化直接影响绿洲的社会经济发展和生态安全.文章旨在通过水足迹与空间分析相结合的方法揭示塔里木河流域绿洲水土资源的时空匹配特征及其相互影响.1990-2015年间塔里木河流域农业水足迹增加了225.2亿m3,人工绿洲增加了1.30万km2,天然绿洲减少了0.16万km2...     

宁夏扬黄限额灌区降水资源高效利用技术研究

在宁夏中部干旱带年平均降雨量350 mm的限额灌溉区,以滴灌玉米种植为对象,集成覆膜微集雨、土壤保水、抑制蒸腾等技术,开展降水资源就地高效利用试验研究,通过对试验区玉米在不同模式下产量及水分生产效率的对比分析,从而提出深翻20～40 cm+半覆膜膜侧种植+保水剂(秦威加力7.5 kg/hm2)+喷施抗蒸腾剂(万代红1.05 L/hm2)为宁夏中部干旱带限额灌溉区适宜的玉米降水资源高效利用模式,产量达到13 785 kg/hm2,水分利用效率达到4.22 kg/m3。