节水型循环经济必要性研究——以黑龙江生态省建设为例

黑龙江省是个淡水资源比较丰富的地区,但由于近年来工农业的发展,用水的比重逐年增高,而水资源利用率还停留在很多年前的水平,造成水资源的大量浪费和不经济,加之水污染现象的恶化,使得黑龙江省的水资源一路亮起了红灯。节水型循环经济是利用对水资源的合理和可持续利用为原则,提高水资源的利用效率,是当前解决水资源危机的关键。     

淡水歌

说淡水、唱淡水,生活处处需要水;一日三餐用水多,洗衣洗澡要用水。说淡水、唱淡水,发展农业要用水;水稻玉米喝水多,一切庄稼都要水。说淡水、唱淡水,工业生产要用水;炼钢造纸用水多,样样工业都要水。说淡水、唱淡水,气象变化都因水;风云雨雪露雾虹,有水世界才会美。淡水少、淡水好,兴修水利不可少;洪涝干旱能控制,人们受益就不小。     

阿玛尼连续六年推进生命之水计划

正水,是一切生命之源。地球表面约有70%以上面积为水所覆盖,其余约占地球表面30%的陆地也有水存在,但只有2.53%的水是淡水,人类在现有条件下可以利用的淡水资源仅占全球淡水资源总量的0.3%。气候变化让世界各地数亿人的用水安全问题面临更大的挑战,据今年3月联合国公布的报告显示:全世界有6.63亿人无法享有安全的饮用水源,受用水     

世界淡水资源

世界淡水总储量大于人类当前和今后的需求量。但是,水资源分布的不均衡和日趋严重的污染,对满足不断增长的生活和工农业用水的需求是一个严峻的挑战。人口增长和都市化发展(特别是在非洲和东亚地区)使饮用水供应更加紧张。增加农业灌溉有助于满足人口增长对粮食的需求,但灌溉使用了世界70％的淡水资源。目前大部分灌溉系统耗用了远远超过需要的水量,造成土地盐碱化和涝浸,土质退化。当然,复杂的微灌技术(如滴灌系统)具有节水的巨大潜力,但更重要的是改进对世界用水具有重大影响的重力漫灌系统。     

土壤水分和氮素水平对春小麦水分与氮素利用效率的影响

以抗旱性不同的三个春小麦品种为材料,研究它们在不同水氮水平下水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE)的变化,探讨二者间的相关性。结果表明:三个品种中,和尚头和定西35号的WUE相当,而定西35号的NUE最高。三个春小麦品种叶片NUE均随施氮量增加而降低,整株水平的NUE与氮素水平负相关。施氮量对春小麦叶片光合作用的瞬时WUE影响不显著,整株WUE与施氮量显著正相关。水氮耦合作用对春小麦NUE具有重要影响,整株NUE对水分条件的响应表现出明显的氮水平依赖性。春小麦品种氮素利用和水分利用两个生理过程之间存在"负偶联"关系。     

农业灌溉过程中的节水措施

水资源匮乏是当前阻碍农业发展的主要因素,而农业灌溉用水过程中存在水资源利用率不高等现象,极大的造成了水资源的浪费,所以如何提高农业灌溉水源利用率的问题成为农业发展过程中人们最重要的话题之一。农业灌溉过程的节水工作也是为了提高水资源的利用率,使得水资源得到合理的分配,使得干旱地区可以得到更多的水资源的调度。本文重点对节水问题进行分析,对农业灌溉节水工作进行具体探讨,并对农业灌溉节水工作提出有效的措施。     

国外长距离调水灌溉对生态环境的影响

水是人类赖以生存的宝贵资源,是生态环境中最活跃最积极的基本要素。由于降水在地理上和时间上分布很不均匀,引起各项自然因素的差异,造成水资源在时间、空间、质量上分布极不均衡。人类通过大规模跨流域调水的有效手段来解决空间分布不均,成功的解决了世界上干旱、半干旱地区的农业灌溉问题,效益显著。一、国外长距离调水灌溉的由来地球表面71%面积覆盖着水,总水量4×10~9亿m~3,其中97.3%为海水,人类可用淡水仅占总水量2.7%,对人类社会最有经济价值的淡水量不足其总量的0.3%。淡水资源时间、空间、质量分布极不均衡,通过改变河流自然流向和径流量分配办法,用长距离调水解决空间分布不均,以不断满足人类各项用水的需要。在各项用水中,农业是用水大户,农业灌溉用水占总用水量80%以上,所以,长距     

淡水资源

淡水资源正遭受着严重的、与日俱增的环境危害。全球的水资源约2/3用于农业,约1/4用于工业。如不采取提倡、支持污水处理和防止水污染的措施,工业的发展和人口增长必将对淡水造成极大污染。世界上的淡水分布不均匀,许多地区已严重缺水。为了解决缺水问题,一些国家采取海水脱盐的方法,还有的采取污水再利用的方法。多数淡水资源来自河流流域,而全世界多数淡水     

水资源转移利用的利益补偿测算：模型构建与应用

水资源转移利用的利益补偿不仅关系到水资源重新配置的效率和效益的实现,同样还关系到不同用水主体之间利益的公平共享和资源的可持续利用。为科学合理地测算不同用水主体之间水资源转移利用的利益补偿额度,构建了水资源转移利用利益补偿测算模型。该模型综合考虑了合作贡献、资源投入、用水效率、风险承担和社会公正等因素对收益分配的影响,并运用粗糙层次分析法（RAHP）来确定各种指标的权重,然后在此基础上对用水收益分配和利益补偿进行测算。最后,通过诸暨陈石灌区用水转移的实例应用验证了该模型的可行性和科学有效性。同时实例研究表明实践中的农业用水主体没有充分分享到因水资源转移利用而产生的增加收益,亟待提高农业节水主体应得的利益补偿额,保障农民利益。     

淡水资源

水是生物生存的基本资源之一,其数量与质量对人类社会特别重要,尤其是对人体健康。自然界的水在内陆、海洋与大气之间不断循环并保持动态平衡,地球上水的总量不增不减。但是由于气候变化与人类活动的影响,许多淡水受到污染,并且工农业用水量增加,因此许多国家出现淡水供应不足。近几十年来,许多国家为了扩大淡水来源,除开发新的水资源外,还大力提高水的循环利用率。例如,按人均回用水计算,加拿大每人每年水回用量由1960年的904米~3增到1985年的1635米~3;法国由337米~3增至725米~3;美国由1649米~3增至1952米~3,按人均回用水量计算,美国     

气候变化对中国黄淮海农业区小麦生产影响模拟研究

研究首先利用1980-2000年黄淮海农业区10个站点的农业数据对CER ES-W heat动态机理作物模型进行详细的验证,然后将CERESW-heat模型与两个全球气候模式(G ISS和H adley)结合,同时考虑到CO2对小麦的直接施肥作用,模拟了黄淮海农业区10个站点在IPCC SR ES A 2和B2两个气候情景下雨养和灌溉小麦产量和水分利用的变化趋势。得到如下结论:在不考虑CO2直接肥效的情况下,黄淮海农业区雨养小麦全面减产,空间分布特点是西部减产幅度大,东部减产幅度小;在充分灌溉的情况下,灌溉小麦产量维持了现有水平,但灌溉水量增加。因此,在未来该地区水资源短缺的情况下,如何合理利用有限的水资源将成为黄淮海农业区主要面临的问题。在考虑CO2直接肥效的情况下,雨养和灌溉小麦产量都全面增产,雨养小麦的增产幅度明显偏高,灌溉小麦约增产10%～30%,但CO 2的肥效能否充分实现还需要进一步研究证明。     

全球增温1.5℃和2.0℃对淮河中上游径流影响预估

论文应用第5次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)中5个全球气候模式(Global Climate Models,GCMs)和3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)在全球增温1.5℃和2.0℃下的预估结果,分析了淮河中上游地区未来的气候变化特征。进一步基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型定量预估了气候变化对该区域径流量的影响,并量化了预估结果的不确定性。结果表明:SWAT模型在淮河中上游对月径流量具有较好的模拟能力。在全球增温1.5℃和2.0℃下,淮河中上游年平均气温分别较基准期(1986—2005年)增加1.1℃和1.7℃;年降水量较基准期分别相应增加4%和7%;基于SWAT模型预估的年径流量较基准期分别增加5%和8%。未来气候变化不会改变月径流分布特征,年内径流仍集中在盛夏和初秋(6—9月)。预估的月丰水流量明显增加,尤其当全球增温达到2.0℃后,出现洪涝的风险明显增大。未来降水量和径流量预估都存在较大的不确定性,不确定性主要来源于GCMs,在全球增温2.0℃下预估的不确定性更大。     

作物生产、水分消耗与水分利用效率间的动态联系

在对水分消耗与产量（或同化物生产）关系剖析的基础上，引入边际水分利用效率与水分生产弹性系数概念，探讨具有动态特征的作物生产、水分消耗与水分利用效率间的内在联系。就作物产量层次上的水分利用效率而论，当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为线性时，ＷＵＥ随ＥＴ的变化趋势直接受常数项的取值条件的影响；当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为二次抛物线时，随着ＥＴ的增加，ＷＵＥ的最大值要先于Ｙ的最大值而提前达到，使ＷＵＥ达到最大值的ＥＴ值等于常数项与二次项系数之比的算术平方根，在其之前，ＷＵＥ渐增，在其之后，ＷＵＥ渐降。     

渭河流域植被WUE遥感估算及其时空特征

论文基于估算NPP的CASA模型和估算ET的三角形模型对水分限制因子算法进行改进的基础上,构建了由NPP子模型和ET子模型组成的WUE遥感估算模型,以2010年相关MODIS影像和气象参量为数据源,实现了渭河流域WUE的估算,并对WUE的时空特征及其与年内气温、降雨的关系进行了分析。研究表明：1）WUE模拟结果与通量观测数据以及生态系统模型模拟结果均具有一定的可比性,各模型模拟结果存在差异可能与WUE定义、模拟区域、使用数据源以及使用植被覆盖分类底图等存在差异有关;2）渭河流域WUE年内分布呈现微“双峰”型格局,以8月最高,春、夏、秋、冬四季WUE分别为0.57、1.05、0.66、0.12 gC·m^-2·mm^-1,呈现夏季>秋季>春季>冬季的特征;3）渭河流域WUE空间分布呈现子午岭、黄龙山、六盘山以及秦岭北坡等林区高,西安市建成区、子流域上游低植被覆盖区以及局部旱作农业区低的分异特征;4）渭河流域尺度上,WUE随年内气温和降雨的变化均呈现5阶段的变化特征,但变化形式存在差异。     

Regional crop yield, water consumption and water use efficiency and their responses to climate change in the North China Plain

The North China Plain (NCP) is one of the most important regions for food production in China, with its agricultural system being significantly affected by the undergoing climate change and vulnerable with water stress. In this study, the Vegetation Interface Processes (VIP) model is used to evaluate crop yield, water consumption (ET), and water use efficiency (WUE) of a winter wheat (Triticum aestivum L.)–summer maize (Zea mays L.) double cropping system in the NCP from 1951 to 2006. Their responses to future climate scenarios of 21st century projected by the GCM (HadCM3) with Intergovernmental Panel on Climate Change Special Report on Emission Scenario (IPCC SRES) A2 and B1 emissions are investigated. The results show a rapid enhancement of crop yield in the past 56 years, accompanying with slight increment of ET and noticeable improvement of WUE. There exist spatial patterns of crop yield stemmed mainly from soil quality and irrigation facilities. For climate change impacts, it is found that winter wheat yield will significantly increase with the maximum increment in A2 occurring in 2070s with a value of 19%, whereas the maximum in B1 being 13% in 2060s. Its ET is slightly intensified, which is less than 6%, under both A2 and B1 scenarios, giving rise to the improvement of WUE by 10% and 7% under A2 and B1 scenarios, respectively. Comparatively, summer maize yield will gently decline by 15% for A2 and 12% for B1 scenario, respectively. Its ET is obviously increasing since 2050s with over 10% relative change, leading to a lower WUE with more than 25% relative change under both scenarios in 2090s. Therefore, possible adaptation countermeasures should be developed to mitigate the negative effects of climate change for the sustainable development of agro-ecosystems in the NCP.     

保护性耕作对黑河流域农田土壤水分利用的影响

为了探讨保护性耕作节水、 增产潜力及其在黑河流域的适应性,设计20 cm留茬(NS20)、 20 cm留茬压倒(NPS20)、 40 cm留茬(NS40)、 40 cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了保护性耕作对黑河流域农田土壤含水量、 产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:相对传统耕作,保护性耕作增加了土壤贮水量:在2003年和2004年休闲期结束后,NPS40、 NS40、 NS20和NPS20表层0~30 cm土壤贮水量较CT分别增加30.22%、 27.29%、 20.92%、 13.64%和48.32%、 38.90%、 29.85%、 23.28%;2004、 2005两年播种期0~5 cm土壤含水量NPS40、 NS40、 NPS20和NS20较CT分别增加37.29%、 37.10%、 21.49%、 41.90%和33.99%、 40.17%、 8.90%、 38.44%;播种到拔节期留茬高度越大,土壤贮水量越多,在相同高度的留茬处理中,干旱年份压倒处理保水效果较好,降雨相对较多的年份立茬处理保水效果较好;拔节后各层土壤贮水量之间差异减小.保护性耕作增加作物产量和水分利用效率,尤其是NPS20,2004年和2005年产量和WUE较传统耕作分别增加53.08%、 5.85%和52.04%、 7.30%.     

基于降低温室效应的航空器运行策略

以航空器运行对环境造成温室效应的两个主要因素—CO_2和凝结尾为研究对象,通过绝对全球温变潜势(AGTP)建立科学统一的衡量标准,将CO_2和凝结尾对环境的影响转换为全球地表温度的改变,为降低温室效应提供依据。最后结合典型高空的探空资料对实际增温进行计算,对比分析25、50、100年时间水平下CO_2和凝结尾对全球地表温度造成的影响,为航空器降低温室效应提供飞行高度指导。     

基于土壤水分分布的土地利用空间优化方法——以黄土高原杏子河流域为例

选择具有黄土丘陵沟壑区典型特征的杏子河流域为研究区域,在分析流域土地利用现状的基础上,基于GIS的栅格模型将累积土壤水分补给量模型、土壤侵蚀模型和多目标非线性优化模型结合起来,建立了黄土丘陵沟壑区土地利用空间优化模型,并应用此模型探讨了杏子河流域在综合治理过程中的一些特点和规律。研究表明,经济效益随着治理程度的增加而持续增加,生态效益在治理程度达到30%后明显减小。由于综合考虑了土壤水分的空间分布,优化后的经济效益明显增加,生态效益差别不大,但是退耕还林的效果更好。     

Simulating global soil-CO2 flux and its response to climate change

It has been argued that increased soil respiration would become a major atmospheric source of CO2 in the event of global warming. The simple statistical models were developed based on a georeferenced database with 0.5° × 0.5° longitude/latitude resolution to simulate global soil-CO2 fluxes, to investigate climatic effects on these fluxes using sensitivity experiments, and to assess possible responses of soil-CO2 fluxes to various climate change scenarios. The statistical models yield a value of 69 PgC/a of global soil CO2 fluxes for current condition. Sensitivity experiments confirm that the fluxes are responsive to changes in temperature,precipitation and actual evapotranspiration, but increases in temperature and actual evapotranspiration affect soil-CO2 fluxes more than increases in precipitation. Using climatic change projections from four global circulation models, each corresponding to an equilibrium doubling of CO2, it can be found that the largest increases in soil-CO2 fluxes were associated with the boreal and tundra regions. The globally averaged soil-CO2 fluxes were estimated to increase by about 35 ％ above current values, providing a positive feedback to the greenhouse effect.