近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300~400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效率由3.31 kg/(hm²·mm)增至15.91 kg/(hm²·mm);夏玉米水分利用效率从3.72 kg/(hm²·mm)提高到23.36 kg/(hm²·mm);③拔节-乳熟期是冬小麦耗水强度和耗水量最大的一个时期,华北平原需要通过多次灌溉满足作物水分供需平衡,拔节-灌浆期是夏玉米耗水强度和耗水模系数都比较高的时期,适逢华北地区雨热同期,一般不需要进行补充灌溉;④大气相对湿度增加和日照时数减少是蒸发能力减弱的主因,进而导致作物耗水量呈现下降趋势。     

关于单株玉米耗水量的探讨

一株玉米一生究竟需要消耗多少水,目前尚无定论。国内外许多著作中,一株玉米一生蒸腾耗水量常常引用"200kg"这一数据。在《中国玉米栽培学》中,则提出了蒸腾耗水量为80kg/株,两者相差2.5倍。文章通过中国科学院禹城综合试验站大量的玉米农田蒸发实验数据,分析了生长在自然条件下单株玉米的蒸腾耗水量和玉米平均总耗水(包括蒸腾量和棵间蒸发量),得到如下结果:①单株春玉米的总耗水量为100kg/株左右,蒸腾耗水量为60kg/株左右;②华北平原夏玉米总耗水量为50~80kg/株,蒸腾耗水量为30~40kg/株;③只要土壤水分不出现长期干旱,土壤水分状况不会对单株玉米耗水量产生大的影响;④种植密度对单株玉米需水量产生重大影响,当玉米种植密度由5.0×10⁴株/hm²增至10.0×10⁴株/hm²时,总耗水量仅增加13.18%,而单株耗水量减少了44.48%。这些数据可供参考。     

亚热带红壤区湿地松生长与耗水耦合关系研究

采用热扩散式探针(TDP)对湿地松(Pinus elliottii)树干液流密度及其周围环境因子进行长期同步测定,同时辅以树干解析、枝条解析等树木生长量调查方法,以期探索不同尺度上湿地松水分耗失与碳蓄积特征。结果表明,液流密度与冠层温度、相对湿度、光合有效辐射总量都呈显著的线性相关关系。液流密度与上述3个因子的多元线性回归方程和回归系数的相关性检验均达极显著水平。湿地松日均耗水量与边材面积间线性相关性显著。处于低龄期的湿地松,边材面积与胸径可用二次函数很好地拟合。根据2004年湿地松树干液流观测结果和生物量调查结果,推算出湿地松在生长过程中每形成1.773 1g干物质需要消耗约1kg水分。文末还根据生物量数据推算了树木生长过程中的耗水量。     

北京地区渗灌条件下冬小麦田间土壤水分动态及节水机理的研究

根据对渗灌条件下冬小麦田间土壤水分、冬小麦生长发育状况及产量的观测 ,研究了渗灌条件下冬小麦田间土壤水分动态及节水机理。试验结果表明 ,渗灌条件下田间土壤水分动态变化与灌溉、冬小麦生长发育状况及气象条件密切相关 ;渗灌用于冬小麦灌溉可以明显起到节约灌溉用水的作用 ,并有利于冬小麦的生长发育及产量形成。在冬小麦的整个生育期 ,采用渗灌比喷灌田间耗水量减少了44 4mm ,灌溉用水节约了1200m3/hm₂ ,而最终产量提高了714kg/hm₂ ,渗灌条件下作物水分利用效率为21 11kg/(hm₂·mm) ,比喷灌条件下高4 49kg/(hm₂·mm)。渗灌用于冬小麦灌溉的节水机理主要表现为两个方面 :①每次灌溉后 ,地表湿度较喷灌条件下要小得多 ,减小了土壤水分的无效物理蒸发 ;②渗灌利于冬小麦根系向地中供水层 (20～120cm )延伸 ,提高了冬小麦根系对灌溉供水层的水分利用     

不同水分管理方式下水稻生长季N_2O排放量估算:模型建立

我国水稻生产中往往采用多种水分管理方式,如持续淹水、淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉等. 水分管理方式的不同会引起水稻生长季N2O排放的显著变化. 本研究收集和整理了2005年以前17篇国内外文献报道的有关我国稻田N2O季节排放通量的71组田间原位测定资料,每组资料包括稻田氮肥施用的种类和施用量、水分管理方式、N2O季节排放量等数据,旨在建立不同水分管理方式下水稻生长季N2O直接排放量的估算模型. 分析结果表明,持续淹水稻田N2O季节排放量与施氮量无明显相关关系,在淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,两者呈极显著线性正相关关系. 持续淹水稻田N2O季节排放总量相当于施氮量的0.02%. 基于普通最小二乘法(OLS)分析技术建立的线性回归模型估算结果表明,淹水-烤田-淹水的水分管理方式下稻田肥料氮的N2O排放系数为0.42%,但N2O季节背景排放量不显著. 在淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,水稻生长季肥料N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量分别为0.73%和0.79 kg·hm-2. 残差分析和效能分析显示模型具有较好的适切性. 综合3种水分管理方式,我国稻田水稻生长季N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量平均分别为0.54%和0.43 kg·hm-2. 相对于旱作农田而言,水稻生长季肥料N的N2O排放系数较低,意味着水稻生产较旱地作物可能更有利于减缓我国农业N2O排放. 本研究建立的模型可以用于我国稻田水稻生长季N2O直接排放量的估算.     

毛乌素沙地地下水浅埋区田间水分动态

毛乌素沙地种植区地下水埋深较浅,地下水与土壤水分之间联系紧密,为揭示春玉米生长过程中水分运移关键过程,本文基于原位监测,利用Hydrus-1D建立模型研究毛乌素沙地的田间水分动态。结果发现:在包气带中,40 cm深以上土层水分受根系吸水和气象条件影响变化剧烈,50 cm深以下土层水分变化受地下水影响显著;在玉米整个生长期内,蒸发量占蒸散量的比例为31%,地下水对玉米生长的水分贡献总量为220.09 mm,占玉米耗水总量的37.9%;为了减少深层入渗,实现节水灌溉,在当前地下水埋深条件下,可将每次的灌溉量减少为原水量的72%;地下水位的下降会减少玉米对地下水的利用,并增大灌溉需求量,模拟发现,当平均地下水埋深下降至147 cm深时,玉米生长将不再利用地下水。研究成果可为毛乌素沙地的农田水分利用及生态环境保护提供重要的理论依据和参考信息。     

不同土壤水分条件下三个速生用材树种幼树的耗水特性比较

试验采用盆栽控水的方法,分析、比较了巨桉、竹柳和桤木3个速生用材树种幼树在3种水分条件下(土壤含水量分别保持在田间持水量的85%~80%、55%~50%、35%~30%)的耗水特性。结果表明:①相同天气和水分条件下,蒸腾速率、各时段耗水量、日耗水量和总耗水量绝大多数均表现为巨桉>竹柳>桤木;②相同处理下,巨桉与竹柳的日耗水速率并无显著差异(P>0.05),但都明显高于桤木;③巨桉明显较大的整株叶面积及其在水分亏缺时采取的不同避旱策略是其耗水量高于其它2个树种的重要原因;④树木的耗水能力是与其同化能力、生长速率密切相关的,随土壤含水量下降,各树种的净光合速率、叶面积、株高和地径生长量下降,蒸腾耗水也随之降低,但巨桉同化与耗水能力更不易受到干旱的影响;⑤巨桉和竹柳更适宜于在雨量充沛且季节分布均匀的地区发展,而在水分不足或季节性干旱频繁的地区则适合发展耗水量最小的桤木。     

典型黄土区油松树干液流变化特征分析

蒸腾耗水是植被水分利用的重要方式和重要过程之一,对植物养分输送、生长发育、应对和缓解干旱胁迫以及改善区域微气候等都具有重要意义.研究以半干旱黄土区的油松植被为例,基于四针式热扩散探针法监测树干液流的动态变化,探讨其蒸腾耗水规律,分析油松树种的水分利用方式及对生存环境的适应能力.结果表明,油松的液流速率具有明显的季节性差异,不同月份的液流速率以4月最低,其次为10月、9月和8月,分别为0.024、0.057、0.062和0.071 m L·(cm2·min)-1.液流速率的日变化在各个时期都呈现昼高夜低趋势,夜间液流速率较低,但不为零.在降雨事件影响下,夜间液流量在日液流总量中的比重明显增加,是晴朗天气的3.9倍,而白天液流量所占比重下降31.8%.寒潮期间液流速率表现出相似的变化趋势,对突变环境具有较强的适应能力.油松液流速率与气象因子显著相关,对液流速率影响的大小顺序为:太阳辐射水汽压亏缺相对湿度大气温度.     

荒漠绿洲调亏灌溉条件下辣椒耗水规律研究

以陇椒2号和美国红为试验材料,在民勤荒漠绿洲大田条件下研究了辣椒的耗水规律、产量、水分利用效率和生物量对调亏灌溉的响应。结果表明,辣椒耗水量与灌水量显著正相关,制干专用品种美国红的耗水量(434.63 mm)显著小于鲜食品种陇椒2号(482.10 mm)。两品种耗水强度均表现为结果盛期>定植—坐果期>结果末期,美国红3个时期各处理的平均耗水强度分别为4.30、3.89、2.82 mm/d,陇椒2号分别为4.85、4.03、3.57 mm/d。耗水模数表现为结果盛期>定植—坐果期>结果末期(结果盛期调亏处理除外),充分灌水条件下,两品种耗水模数相当,3个生育期分别约为46%、40%、14%,各生育期进行调亏灌溉均会显著降低其耗水强度和耗水模数,结果盛期最为明显。产量和生物量对结果盛期中度和重度调亏灌溉最为敏感,其次为定植—坐果期重度调亏,美国红产量分别较对照降低25.24%、40.71%、14.17%,单株生物量分别降低7.43、14.18、21.38 g;陇椒2号产量分别降低22.93%、32.37%、16.77%,生物量分别降低9.15、15.87、23.34 g。定植—坐果期中度调亏对产量和生物量的影响均不显著,产量水分利用效率分别增加0.51 kg·m^-3和0.40 kg·m^-3,因此,在定植—坐果期进行中度调亏灌溉(土壤相对含水量为55%~65% θ_f, θ_f指田间持水量),其他生育期充分灌水(土壤相对含水量为75%~85% θ_f),可以实现节水高效。     

广西不同石漠化等级下SPAC水势梯度及其环境效应

以野外观测为基础,对广西不同石漠化等级(无石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化)下土壤-植被-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continuum,简称SPAC)系统中的水势日变化、气象因子日变化过程进行了研究。结果表明:随着石漠化程度的增加,大气水势降低,大气水势对不同石漠化程度的反应敏感。岩溶区石漠化等级下植物和土壤水势较低,不同石漠化条件下的植物叶水势在-7.79±0.43~-2.68±0.11 Mpa之间,土壤水势在-4.00±0~-0.08±0.04 Mpa之间,重度石漠化等级下植物处于萎蔫状态。植物在正午受到的水分亏缺程度为:重度石漠化中度石漠化无石漠化轻度石漠化。无石漠化下植物叶片水势与大气温度呈正相关关系,与大气相对湿度呈负相关关系,轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化下植物叶片水势与大气温度呈负相关关系,与大气相对湿度呈正相关关系。水分在SPAC系统中运移,其能量消耗主要集中在叶片-大气的过程。叶-气水势差差值大小为:中度石漠化重度石漠化轻度石漠化无石漠化。随着石漠化程度的增加,SPAC水势梯度提高,各介质层水势差的增大,提高了水分循环和能量交换的强度。     

再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响

为揭示再生水回灌农田所引入的阴离子表面活性剂对土壤结构性质与水流运动特征的影响,通过室内灌水入渗试验研究了再生水中阴离子表面活性剂浓度（0、0.001、0.01和0.1倍临界胶束浓度）、灌水频率（1d1次、2d1次、3d1次）、再生水-清水交替灌溉模式（纯再生水灌溉、再生水-清水交替灌溉）条件下受灌土壤容重、非毛管孔隙比、团聚体稳定性、土壤斥水性、地表入渗性能和入渗水流运动非均匀特征的变化规律.结果表明,随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流运动非均匀程度增大,从而也增大了农田灌水管理难度;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了土壤优先流运动的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率.     

再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响

为揭示再生水回灌农田所引入的阴离子表面活性剂对土壤结构性质与水流运动特征的影响,通过室内灌水入渗试验研究了再生水中阴离子表面活性剂浓度（0、0.001、0.01和0.1倍临界胶束浓度）、灌水频率（1d1次、2d1次、3d1次）、再生水-清水交替灌溉模式（纯再生水灌溉、再生水-清水交替灌溉）条件下受灌土壤容重、非毛管孔隙比、团聚体稳定性、土壤斥水性、地表入渗性能和入渗水流运动非均匀特征的变化规律.结果表明,随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流运动非均匀程度增大,从而也增大了农田灌水管理难度;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了土壤优先流运动的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率.     

不同下垫面土壤凝结水特征及其影响因素

凝结水是干旱区生态系统重要的水分来源。2010年6-7月采用底部连通和不连通的微渗计对塔里木河下游地区胡杨林、柽柳丛和裸地3种典型下垫面土壤凝结水的变化特征、形成时间及其影响因素进行了研究。结果表明:①观测期间研究区裸地土壤凝结水总量最多,其次为柽柳丛的,而胡杨林的最小,其凝结水总量分别为2.60、2.49、1.26 mm,方差分析显示,不同下垫面类型土壤的日均凝结水量之间存在极显著差异(P<0.01);②凝结过程一般从22:00持续到次日8:00,晴天日出后一定时间范围内凝结现象仍继续发生,3种下垫面土壤凝结水量的变化趋势均呈双峰曲线,2:00~4:00左右达到第1个峰值,第2个峰值出现在8:00左右;③连通微渗计产生的凝结水量显著高于不连通微渗计的(t<0.01)。凝结水量主要受气温、大气相对湿度、地温、风速以及下垫面等因素的影响。     

油脂对红壤结构性质与水流运动特征的影响

本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水油脂浓度（0,1.0,3.0和10.0g/L）、灌水频率（1d1次,2d1次,4d1次）和灌溉模式（纯清水灌溉,纯含油脂灌溉水灌溉,含油脂灌溉水-清水交替灌溉）对受灌土壤结构性质与水流运动特征的影响.结果显示,随灌水进入到受灌土壤中的油脂主要集中在优先流通道中快速运动,优先流湿润锋处的土壤油脂浓度较高且不受灌溉水中油脂浓度的影响,表明即便是采用较低油脂浓度的灌溉水灌溉,依然对地下水系统存在较高的污染风险;高频率、低定额的含油脂灌溉水灌溉有利于进入到受灌土壤中的油脂向深层土壤运动,使得斥水性土层厚度增大,从而导致入渗水流运动的不确定性及地下水系统的污染风险均增大;油脂对受灌土壤团聚体的再团聚作用只有在其浓度较高时才能形成,含油脂灌溉水-清水交替灌溉因降低了受灌土壤的油脂浓度反而导致土壤团聚体分散和破碎.研究成果对再生水和原污水农田灌溉制度设计具有参考价值.     

盘锦市有机食品基地水质状况分析

通过对盘锦市有机食品基地进行监测，结果表明：水稻全生长期灌溉水质均符合标准，以氟化物、硫酸盐、氯化物为首要污染物，稻田水质好于上水线水质，成熟期水质好于其它生长期。     

塔里木河干流荒漠河岸林的空间分布与生态保护

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。论文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为研究对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,结合实地调查,应用缓冲区梯度分析方法,对现有林地水平分布结构进行分析。结果表明:①塔里木河干流荒漠河岸林面积为58.42×10⁴ hm²,占研究区总面积的14.07%,自上而下5个河段的林地面积分别占总面积的2.94%、3.75%、3.95%、1.99%和1.44%,并且北岸河岸林面积较南岸明显多,南岸受沙漠化威胁,河岸林退化严重,水资源时空分配不均匀是荒漠河岸林分布特征的重要原因;②荒漠河岸林多沿河道地形分布,随离河道距离的增加呈波动下降趋势,河流对荒漠河岸林显然具有重要影响,径流主要起到补给地下水的作用,近河床区林地分布较集中,波动幅度小,在远离河床区林地易于退化,河流北岸影响范围为38.33~45.51 km,南岸为15.21~39.33 km;③塔里木河干流总体林地率不高,林地分布不均匀,荒漠河岸林形成以河道为中心的带状分布,分布范围达10~80 km,重要保护范围在0.8~12.3 km,恢复范围在2.2~24.5 km,重建范围在4.7~30.1 km。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

贵州盘县老厂竹根水的成因分析

贵州省盘县老厂竹根水, 分布面积10 km2 左右, 砂岩和玄武岩的地质环境下大面积竹林的存在是其形成的生态环境条件,雨水经过竹林-土壤-岩石的水循环过程和由此引起的含水介质的元素迁移为其水质、水量的主要原因。竹根水具有广阔的开发前景,但需要进一步涵养水源和加强对水质的保护。     

再生水灌溉对土壤化学性质及可培养微生物的影响

通过室内土柱模拟实验,探讨再生水灌溉对土壤化学性质和可培养微生物的影响,从而为再生水回用评价提供数据支持.结果表明,在土壤化学性质方面,再生水灌溉可显著提高土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量,而对土壤总磷(TP)、速效磷(AP)和pH值无显著影响.在微生物数量方面,再生水灌溉可显著提高表层0~20 cm细菌和放线菌数量,而对20~40 cm和40~60 cm土层三大微生物类群数量影响较小.在微生物种类方面,不动杆菌属(Acinetobacter)是再生水灌区的优势菌属,芽孢杆菌属(Bacillus)是自来水灌区的优势菌属;自来水灌区特有种属4个,再生水灌区特有种属6个;再生水灌溉对表层0~20cm土壤微生物群落Shannon多样性无影响,使土壤微生物群落Pielou均匀度降低,可提高土壤微生物群落Margalef丰富度.通过SPSS 17.0对土壤微生物数量和土壤化学性质进行相关性分析表明,土壤微生物数量与OM、TN、TP和AP含量呈正相关,与土壤pH值、含水量(SWC)呈负相关;通过CANOCO 4.5对土壤微生物种类与土壤化学性质进行DCA去趋势分析和RDA冗余分析表明,AP含量与微生物群落相关性最强(P=0.002),TP和TN对链球菌属(Streptococcus)、气球菌属(Aerococcus)和奈瑟氏球菌属(Neisseria)的影响较大,OM和AP对气单胞菌属(Aeromonas)、动性球菌属(Planococcus)和盐杆菌属(Halobacterium)影响较大.     

水氮管理对设施番茄根系生长的影响

为研究高盐分累积设施土壤（电导率为1 106 μS/cm）中水氮管理对设施番茄根系生长的影响,采用二因素随机区组设计,利用盆栽试验研究了设施土壤中不同水分和氮肥处理对番茄生长和养分吸收的影响.结果表明:与适宜灌溉[浇水量为2.1 L/（盆·次）]相比,水分胁迫处理[浇水量为1.5 L/（盆·次）]显著抑制番茄根系、株高和生物量的增加,番茄总根长、根总表面积、根尖数分别平均减少16.6%、24.4%、14.3%,养分吸收量平均减少21.7%;高量灌溉[浇水量为2.7 L/（盆·次）]可增加番茄果期生物量,增幅达35.5%,但氮素吸收量有所降低.与传统施肥相比,减氮施肥可显著促进番茄植株、根系的生长,从而增加养分吸收量;番茄总根长、根总表面积、根尖数分别增加2.9%~55.3%、10.8%~55.5%、4.9%~62.7%,株高平均增加12.7%,养分吸收量平均增加38.5%,氮肥利用率从9.1%增至30.8%.研究显示,在高盐分累积的设施土壤中,氮肥减施可促进作物根系生长,同时提高氮肥利用率.