Irrigation quotas for high water use efficiency and economic water productivity of typical crops in Shiyang River Basin北大核心CSCD

Water consumption in agricultural activities is the main water use in inland oases in Northwest China. Research on water conservation in agriculture is of great significance to alleviate the conflict between the use of agricultural and ecological water and is of great importance to local farmers’ livelihoods. This study, based on traditional irrigation practices (flood irrigation and fixed irrigation frequency) of Minqin County in Shiyang River Basion, was designed to reveal the impacts of five irrigation quotas (1 800, 1 440, 1 080, 720, and 360 m3/hm2) on crop yield, biomass, irrigation water use efficiency (IWUE), and economic water productivity (EWP) to determine the optimal irrigation for five crops and guide local irrigation practices. The results showed that: (1) Under the five irrigation quotas, IWUE of corn, with the highest of 12.27 kg/m3, was higher than the other four crops; (2) The average EWP of cotton with a 2-year-average of 8.0 yuan/m3 was higher than the other four crops. Thus, the economic output of cotton is the best under the same irrigation quota; (3) Considering the yield, IWUE, EWP, and biomass, corn was better than the other four typical crops; and (4) 1 080 m3/hm2 was the optimal irrigation quota for sunflower in local planting practices. In addition, 720 m3/hm2 was suitable for corn, pepper, wheat, and cotton as their irrigation quota. This study shows that reducing the amount of irrigation quota in the Shiyang River Basin can effectively improve local IWUE and EWP. © 2022 Authors. All rights reserved.     

崇明岛地下水资源的利用现状及保护措施

未来地下水资源短缺,特别是由于地面沉降、地表退化、海平面上升等引起的地下水位下降,将对沿海地区的地质环境及人类的生存发展产生极大的影响。通过对崇明地区地下水资源利用现状以及影响地下水位下降的影响因素分析,提出了改善传统的灌溉系统来减少地下水资源的使用、海岸沿线修建人工湖泊防止海水入侵、鼓励农民大面积种植水稻、制定管理措施严格控制地下水的开采总量、进一步加强崇明岛地面沉降动态监测与研究等相应的防范措施。强调控制地下水位的下降,以减轻淡水资源短缺所造成的危害,具有特殊而重要的意义。     

猪场废水灌溉农田土壤重金属污染及风险评价

为了了解因灌溉猪场废水引起重金属积累的潜在生态风险影响,采集了河北省京安猪场区域农田清灌区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20cm)共52个土壤样品,并测定了样品中Zn、Cu、Cd、Cr、Pb和As含量。根据背景资料和主成分分析判断重金属污染来源,并应用地积累指数和Hakanson潜在生态风险评价指数进行重金属污染及潜在生态风险评价分析。结果表明,研究区Zn、Cu和As的污染源主要为猪场废水,Pb污染源主要为化肥,而Cd和Cr主要来源于土壤母质,研究区农田土壤重金属为轻微或中等程度污染,潜在生态风险指数RI为低值。     

PnET-CN模型对东亚森林生态系统碳通量模拟的适用性和不确定性分析

东亚地区森林类型多样,开展区域生态系统碳循环模拟时应考虑森林类型的差异。论文利用基于叶氮浓度-最大净光合作用速率关系的PnET-CN模型,对东亚地区8 个森林生态系统通量观测站点的总生态系统碳交换（GEE）和生态系统呼吸（RE）进行模拟,以探讨模型的适用性并对不确定性来源进行分析。研究结果表明：①PnET-CN模型能较为准确地模拟东亚地区大部分森林生态系统站点的GEE和RE;②模型的适用性排序依次为温带、寒温带、亚热带、 热带,模型未能很好地模拟热带湿地森林GEE和RE 的季节与年际变异;③在同一气候区中,PnET-CN模型更加适用于针叶林碳交换的模拟;④PnET-CN模型比较准确地反映了东亚森林生态系统GEE、RE对气候因子（例如,温度或辐射）的响应,但在低温、较弱辐射条件下模型低估了GEE,在高温或较强辐射条件下高估了GEE;在低温条件下模型低估了RE,在高温条件下模型高估了RE。针对东亚多个森林通量站点的模拟情况,论文提出模型应在以下方面进行改进：①PnET-CN模型计算物候时除了考虑温度之外还应加入土壤湿度的影响,并对不同气候区森林生态系统赋予不同叶片凋落时长;②PnET-CN模型中温度对GEE的限制以及光合最适温度应该根据不同站点设置;③PnET-CN模型应该考虑森林生态系统对环境胁迫的适应性,加强对干旱等干扰的模拟;④同时对于拥有复杂水文条件的森林生态系统应该改进土壤含水量的算法,以准确反映该类型森林生态系统GEE和RE的季节变化。     

黄河下游引黄灌区地下水重金属分布及健康风险评估

为了解黄河下游引黄灌区地下水重金属污染水平,在引黄灌区豫、鲁两省采集59个地下水样品,定量分析了11种重金属元素(Ba、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Se和Zn)的含量及空间分布特征,应用健康风险评价模型评价了地下水中重金属污染所引起的健康风险.结果表明,地下水中Fe和Zn的平均浓度较高,分别为0.496 mg·L-1和0.445 mg·L-1.Fe、Mn、Se和Zn出现超标现象,超标率分别为:27.12%、27.12%、15.25%和5.09%.采用Inverse Distance Weighted插值法得到了黄河下游引黄灌区地下水重中金属含量的空间分布,发现地下水中超标的重金属主要分布在武城县、范县、东阿县、禹城市和冠县等区域.健康风险评价表明,非致癌物质通过饮水途径引起的健康风险高于皮肤暴露,但致癌物质的皮肤暴露致癌风险高于饮水途径.饮水和皮肤暴露途径中,致癌物质的个人年风险均以Cr最大,分别是Cd的7倍和28倍,但二者均低于最大可接受风险水平(5×10-5a-1).非致癌物质(Ba、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Se和Zn)的饮用水健康风险集中在1.13×10-9～6.06×10-8a-1,皮肤接触健康风险集中在1.73×10-13～3.46×10-10a-1,均小于最大可接受风险水平.     

污灌区土壤-小麦系统重金属污染、迁移和积累--以开封市化肥河污灌区为例

以开封市化肥河污灌区为例，研究了土壤-小麦系统重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni和AS)污染、迁移和积累规律。结果表明，该区土壤重金属污染较为严重，所有样点的综合污染指数均大于1，其中Cd和AS污染最为严重，其平均质量分数远远超出了土壤环境二级标准值。在该区土壤上种植的小麦也表现出一定程度的重金属累积，但其茎叶和种子重金属质量分数差别较大；在所有种子样品中，Zn质量分数都未超标，AS、Cr和Pb质量分数部分到达了较高的残留水平，Cd质量分数则远远超出了国家食品限量卫生标准。依据重金属迁移累积率(βi)，小麦对As和Cr的吸收能力较低，而对Ni和Cd的吸收能力较高；在所有小麦样品中，除Cu外，茎叶对同一重金属的平均富集能力均大于种子。     

基于单元分析的青铜峡灌区农业非点源污染估算

针对灌区农业非点源污染难以监测控制的具体特点,基于单元分析的观点,提出了负荷贡献率的概念,并在此基础上,建立了灌区农业非点源污染负荷估算方法;以青铜峡灌区为例,利用2005-2006年灌溉周期灌排水质监测试验资料对灌区年农业非点源污染矿化度、铵氮、总氮和总磷负荷进行了估算,并与平均浓度法进行比较.计算结果表明:青铜峡灌区农业非点源污染年输出盐分283万t,铵氮0.55万t,总氮4.11万t,总磷123 t;结合黄河干流控制断面水质资料比较分析,青铜峡灌区农业非点源污染负荷中盐分输出占干流区间增量的70%,铵氮和总氮分别是区间点源污染负荷的0.28倍和1.52倍,对黄河干流水质影响很大;而总磷由于输出量较小,对干流水质影响不大.     

基于氮氧同位素技术的黄河上游清水河硝酸盐来源解析

对清水河灌溉季和非灌溉季各采样点位的水化学指标和硝酸盐的时空分布特征进行分析,运用贝叶斯混合模型MixSIAR模型定量识别了该河流硝酸盐来源,以期了解灌溉对地表水硝酸盐含量的影响.结果表明,清水河水体呈弱碱性,水体氮类以硝酸盐为主,Cl^-和SO₄^2-时空变化特征一致,通过NO₃^-/Cl^-比值和Cl^-浓度的关系,结合清水河地区土地利用、工农业生产的实际情况,揭示了清水河水体硝酸盐受生活污水、畜禽养殖和化学氮肥源的影响较大.MixSIAR模型计算结果表明土壤有机氮、化学氮肥和畜禽养殖对灌溉季水体的贡献率较大,分别为24.8%、24.5%和22.8%,生活污水和大气氮沉降的贡献率分别为14.4%和13.6%;而生活污水、畜禽养殖和土壤有机氮对非灌溉季水体的贡献率较大,分别为26.7%、23.4%和20.4%,大气氮沉降和化学氮肥贡献率分别为16.5%和12.9%.农业灌溉增加了地表水硝酸盐的含量,灌溉季中农用氮肥的施用率较高,贡献了主要的硝...     

小尺度滴灌棉田土壤硝态氮空间异质性研究

以1 m×0.8 m网格布点采集的土壤样为研究对象,从统计特征值、半方差函数和等直线图几个方面,对比分析3个时期土壤硝态氮养分的空间和时间变异特性。结果表明,各时期的变异系数受棉花的生长、田间作业影响较大。播前和收获期土壤硝态氮的空间结构符合球状模型,初花期则为线性模型,表明硝态氮含量变异是结构性与随机性共同作用的结果。硝态氮的空间变异性播前主要受结构因素影响;初花期主要受随机因素影响;收获后硝态氮含量的空间异质性变化人为因素大于结构因素。     

降雨入渗诱发斜坡失稳的物理模型适用性分析

降雨是诱发斜坡失稳的一个十分重要的触发因素和动力来源。基于降雨入渗诱发斜坡失稳的物理过程建立相应的物理模型是评价降雨型滑坡的有效方法。在查阅大量相关资料的基础上,按照降雨入渗模型和斜坡稳定性分析方法的不同,将常用的降雨入渗诱发斜坡失稳的物理模型大致分为三大类:Green-Ampt入渗模型与无限边坡稳定性方法相结合的模型(Ⅰ类)、Richard入渗理论与无限边坡稳定性方法相结合的模型(Ⅱ类)、其他水文模型与边坡稳定性方法相结合的模型(Ⅲ类),并对各种物理模型的假设条件、优缺点和适用性等进行了深入分析、归纳和总结,以期为实践中降雨滑坡评价模型的选择提供理论依据。