渭干河流域农业水资源消耗强度及影响因素

农业用水是干旱区水资源消耗的主体,通过流域农业水资源消耗强度和影响因素的研究来探索干旱区农业用水情况及进一步挖掘其节水潜力,对实现干旱区水资源可持续利用和加快社会经济发展具有重要意义。首先通过定量分析法,从区域和种植作物类型分析了2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度变化特征;而后基于改进的差值分解分析法从不同地域空间探讨了农业水资源消耗强度变化的种植结构效应和效率效应;最后选取了可能影响农业水资源消耗强度的相关指标,运用SPSS回归分析了影响农业水资源消耗强度的因素。结果显示:(1)2000-2009年渭干河流域农业水资源消耗强度整体上呈显著下降趋势,不同流域空间下降幅度大小为上游(-0.99)、中游(-0.29)、下游(-0.22),不同作物水资源消耗强度减幅大小为:其他作物(苜蓿、甜菜和薯类等)(-2.91)、瓜果类(-0.90)、蔬菜(-0.86)、小麦(-0.60)、油料作物(-0.36)、玉米(-0.32)、棉花(-0.20)、林果业(-0.09)。(2)10 a间流域农业水资源消耗强度的下降主要归因于效率效应,其总体贡献率为95.41%,但种植结构效应和效率效应的贡献在不同地域空间表现出差异性。(3)人均农业产值、单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量对农业水资源消耗强度影响显著,其中农业水资源消耗强度与人均农业产值呈负相关;单位面积平均灌溉用水量、人均水资源量和年降水量与农业水资源消耗强度呈正相关。最后基于研究结果提出了降低农业水资源消耗强度的政策建议。     

张掖市黑河近期综合治理工程效益初步分析

黑河流域日趋恶化的生态环境,引起了政府及相关部门的重视。按照国务院指示,张掖市2000年启动了黑河中游水量调度方案,即当莺落峡来水15.8亿m3时,正义峡下泄水量9.5亿m3。2001年开始实施了黑河流域近期治理工程项目。通过介绍黑河近期（2000—2005年）综合治理工程的概况,并分析工程产生的效益,结果表明:中游实施调水6 a来,总计调入下游的水量53.42亿m3,调水次数23次,调水天数396 d;张掖市利用黑河干流的水量减少、地下水开采量增大、农业用水量降低、工业和生态用水量增加、下游生态环境逐渐得到了恢复。节水工程实施5 a来,张掖市工农业用水效率提高、粮经草种植比例由45∶48∶7调整为31∶50∶19、产业的经济结构由41∶24∶35调整为37∶25∶38、农民纯收入增加了28%、农业节水工程的节水效益明显。     

冬小麦种植区域的可能变化对黄淮海地区农业水资源盈亏的影响

气候变化背景下,冬小麦适宜品种和种植区域的变化将影响流域农业水资源配置。利用IPCC CMIP5三种排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)的多模式集成数据,分析2011-2059年黄淮海地区冬小麦适宜品种、种植范围和农业种植模式的可能变化,并以研究区二级子流域为单元,采用VIP模型预测冬小麦种植区域的可能变化对其蒸散量、灌溉需水量和流域农业水资源盈亏的影响。结果显示:冬性和弱冬性品种将可能逐渐取代强冬性品种,冬小麦种植区逐步北移,北部地区的种植面积可能增加,而南部地区的种植面积则可能缩减。研究区北部冬小麦种植面积扩张将可能加剧海河流域农业的用水紧张,三种情景下2050s海河流域的农业用水缺口将增加3.7×10~8～34.0×10~8m~3。未来水分将取代热量成为海河流域北部地区冬小麦种植面积扩张的主要限制因素。南部地区双季稻种植面积可能扩张,流域水分盈余将减少。黄淮海地区冬小麦种植格局需要逐步调整以适应气候变化。     

疏勒河流域双塔灌区种植结构变化及其原因

基于1996-2010年双塔灌区各乡（镇）农作物类型、种植面积、供水定额、用水定额、作物单产及价格等资料,探讨了气候变化背景下农业种植结构调整原因及其影响。结果表明：研究区2010年作物种植面积较1996年增长2.3倍,其中粮食作物种植面积减少,经济作物和其他作物种植面积增加,农作物总产值和单位产值均明显提高,说明当地种植结构调整优化在产生经济效益方面效果明显。当地种植结构调整主要受自然条件、政策指导、历史根源、农民意愿、市场调节、灌溉供水条件等多方面因素的影响,其中自然条件中的水资源供应状况主要影响作物种植面积,其他因素影响作物种植类型。通过种植结构调整,当地农业产值在增长同时,用水紧张现象较以前有所缓解,地表水基本可以满足农田灌溉需求,减少了对地下水的使用,从而对保护当地生态具有重要意义。     

人工牧草需水量的模拟计算及其有效性检验

 较高精度的模拟计算作物需水量对制定节水高效灌溉制度、灌溉排水规划和水资源合理配置至关重要。目前模拟计算作物需水量的主要方法有FAO-56双作物系数法、双涌源能量守恒模型、根系层水量平衡模型和SWAP模型。任何方法计算的作物需水量用于生产实践时,都应进行模拟结果的有效性检验。基于灌溉试验数据,应用联合国粮农组织推荐的FAO-56双作物系数法模拟计算了人工牧草——披碱草、冰草的需水量。并采用拟合相关图法、回归分析法和残差估计误差指示法对需水量模拟值进行了有效性检验。拟合相关图法给出统计相关趋势,属定性检验; 回归分析法和残差估计误差指示法给出了模拟值与实测值间的拟合优度和残差估计误差的范围,属定量检验。这种定性定量相结合的方法客观的检验了需水量模拟值与实测值的一致性,经有效性检验后的需水量模拟值可用于生产实践。     

西北干旱区滴灌数值模拟

土壤湿度的保持对作物生长非常重要。本文运用非静力平衡中尺度大气模式MM5,通过数值模拟的方式,分别从地气间水热交换和土壤湿度变化的角度,研究了2002年7月下旬我国西北干旱区绿洲环境在不同水量滴灌条件下的变化,从理论上找到了较适宜绿洲小气候维持的滴灌水量。结果表明:绿洲下垫面为农田时,从土壤保湿和绿洲小气候维持角度考虑,500m3·hm-2·(10d)-1的滴灌水量对7月下旬黑河流域中游绿洲是一个比较合适的灌溉量,水量过大不但造成水资源的浪费,而且对作物生长不利。500m3·hm-2·(10d)-1的灌溉水量仅为同期大水漫灌定额下限的一半和上限的1/3,间接证明了滴灌是一种高效节水的灌溉方式,可以为干旱区节约大量水资源。     

乌鲁木齐地区水资源及其开发利用程度

乌鲁木齐地区,经济发达,人口集中,已成为我国西北地区水资源利用程度最高的内陆河流域之一。但对开发利用程度还没有一个数量概念,并存在不同的认识。本文根据水资源转化模拟和予测模型的建立,计算了本区现有水利条件下平水年的现状引水量和净利用水量、现状可引用水量和可用水量,结果表明:乌鲁木齐地区实际水资源总量为6.432×10~8m~3,而现状利用的净水量为7.152×10~8m~3,为水资源总量的111.25%,远远超过水量平衡条件下的最大可引用量(5.5779×10~8m~3)和水资源总量。同时每年还超采地下水约1.20×10~8m~3。显然,水资源开发利用过度。这种长期“用水赤字”的处境,将对本区工农业生产和绿洲的稳定产生潜在威胁。必须从现在起就有计划有步骤地加强水资源统一管理,建立节水性社会。     

咸海流域社会经济用水分析与预测

1960年以来咸海流域大规模的水土资源开发使得社会经济用水激增,致使至1990年咸海面积萎缩50%,引发咸海生态危机。目前对引起咸海生态危机的社会经济用水的时空变化特征和趋势尚不清楚。本文在整合了多途径获取的1960—2016年咸海流域国家/州级水资源和社会经济数据的基础上,利用系统动力学模型,仿真模拟和分析了1960—2016年咸海流域社会经济和用水时空变化特征,并多情景预测2016—2030年咸海流域社会经济用水。1960—2016年咸海流域人口增幅267%,GDP增幅1100%,社会经济用水量从410亿m³增长至910亿m³。咸海流域的工农业用水效益在1991年苏联解体后明显增加,但仍处于较低水平。对未来的情景预测表明：若延续现有社会经济用水效率、农作物种植面积持续扩张（S1）,至2030年咸海流域社会经济用水量达到962亿m³;而在滴灌普及率达到70%、种植面积不变的情景下（S10）,社会经济用水量降至681亿m³,可有效缓解咸海危机。     

河南省主要农作物虚拟水空间分布及水资源配置研究

虚拟水是当今水科学的研究热点,被认为是解决粮食与水资源安全的重要策略。在计算河南省2009年3种主要农作物生物需水量的基础上,结合作物单产得到初级产品单位虚拟水含量,明晰了这3种主要农作物的"虚拟水"空间分布格局。研究结果表明:河南省3种主要农作物中,棉花的单位虚拟水含量最高,玉米最小。空间上小麦的单位耗水量在三门峡最高,漯河最低;玉米的单位耗水量在三门峡最高,许昌最低;棉花的单位耗水量在鹤壁最高,信阳最低;3种作物单位虚拟水含量从东南向西北增加,尤其在东西方向最明显,但是不同作物又有细微差别。中东部水资源短缺区应提高玉米和小麦的种植面积,丘陵和山前平原单位耕地地表水丰富区可种植虚拟水含量较高的作物。提供了从虚拟资源视角认识水资源消耗的实证,可以对河南省农作物布局提供科学依据。     

海滦河流域河流系统生态环境需水量计算

从水资源开发利用中的生态环境问题出发 ,探讨河流系统生态环境需水量的内涵。指出生态环境需水量是指地表水体维持特定的生态环境功能所必须蓄存和消耗的最小水量。在这一概念的基础上 ,构建计算河流系统生态环境需水量的理论基础。以海滦河流域为例 ,分三部分(即河流基本生态环境需水量、河流输沙排盐水量和湖泊洼地生态环境需水量 )概算了区域河流系统的生态环境需水量。计算结果表明海滦河流域生态需水量为 1 2 4× 1 0 8m3 ,约占流域地表径流总量的 54%。认为海滦河流域水资源开发率超过 40 %时 ,就会对生态环境造成严重影响。     

民勤绿洲水资源利用中的问题与节水途径

石羊河进入民勤盆地的水资源逐年递减,导致绿洲内部地下水的过度超采,从而引起生态环境恶化及农田弃耕、沙化。缺水己严重地威胁着绿洲农业的发展。但是不合理的水资源管理制度、落后的灌溉方法和产业结构等使水资源的利用很不合理,灌溉水的利用率低下。改革目前的水资源管理办法,完善和配套渠系工程和田间工程,选用节水的优良作物品种,调整农业产业结构,推广应用先进的灌溉技术,逐步发展现代节水农业,建立节水型社会是民勤实施可持续发展战略的必由之路。     

西北干旱区发展节水灌溉农业的意义与前景

本文通过分析西北干旱区发展农业的优势和潜力。阐述了发展以节水灌溉为中心的高效农业的意义和任意，并指出了节水灌溉农业的前景所在。     

黄河流域节水高效农业建设的紧迫性及途径探讨

黄河流域由于水资源短缺,供需矛盾日益尖锐。本文在分析黄河流域水资源开发利用现状与建设高效节水农业紧迫性的基础上,对黄河流域建设节水高效农业的潜力进行了评价,并根据黄河流域上、中、下游水资源特点和农业生产现状对其节水高效农业的建设途径进行了探讨。建设高效节水的现代灌溉农业和现代旱地农业是黄河流域农业用水战略的必然选择。研究结果和结论对该区域维持21世纪农业可持续发展具有重要意义。     

民勤绿洲生态重建目标下土地利用和农业结构调整的政策选择

水资源过度利用引起的土地退化日益威胁着绿洲地区的经济社会可持续发展.为恢复绿洲生态环境,压缩农业用水势在必行.然而压缩用水后如何保障农民收入成为实现可持续发展的关键问题之一.应用Bio-economic模型,定量模拟了压缩农业用水后农户对土地利用和农业结构调整、推广节水技术、增加非农就业机会等政策措施的行为响应.结果显示,压缩农业用水后农民收入将下降到压缩前的53%;调整农业结构、推广闸管灌等节水灌溉技术和增加非农就业机会,可以在不同程度上缓解压缩农业用水造成的农民收入损失.不同区域农户响应行为有所差异,应因地制宜地采取配套措施.劳动力相对紧张、人均收入较高的泉山区,可提供一次性补贴鼓励闸管灌的采用;人多地少、集约化程度较高的坝区,应在加强推广闸管灌技术的同时,增加非农就业机会;生态脆弱的湖区,政策重点应放在劳动力转移上.上述措施最终只能使农民收入恢复到压缩用水前的75%,因此应该考虑给农民提供生态补偿,并积极探索增加农民收入的新途径.     

兰州秦王川灌区水资源配置分析

水资源是干旱区社会经济发展的重要支撑。通过对秦王川区内、区际科学、合理配置水资源措施和手段的分析,以达到使水资源流向合理、流量优化,最大发挥其价值的目的,从而为确保秦王川经济社会的可持续发展奠定了良好的基础。     

挠力河流域水稻生育期水分供需特征研究

基于MODIS遥感序列数据、常规气象数据、水稻生育期资料,利用区域遥感蒸散模型和水分盈亏评价模型,从栅格尺度揭示挠力河流域水稻生育期水分供需特征及水分盈亏状况。研究发现：① 全生育期的需水均值和降水均值分别为673.88 mm和291.81 mm,且各生育期的水分供需态势存在较大差异。中期的有效降水量与需水量分别占全生育期的42.25%和48.35%,而成熟期的有效降水量与需水量均偏低;② 水稻的缺水均值达到382.08 mm,空间上呈西、西北高而东、南、北端偏低的特点。全生育期和初期以轻度干旱为主,中期中度干旱区面积增加了10.68%,方向性极化特征突出,至成熟期缺水态势愈加严峻;③ 应依据不同生育期的水分供需特点来差别化灌溉水稻,对于中期和成熟期而言,应分别保证流域西北部和东南端的水稻用水需求。     

中国沙漠和沙地的资源优势与农业发展

人口、粮食、土地之间的矛盾已成为今后我国几十年的主要问题。我国后备土地资源的68%分布在干旱、半干旱地区,其中沙漠和沙地面积辽阔,类型繁多,涉及212个县(旗)、48×106人。我国的沙漠和沙地具备适度开发利用的水资源依托,具有灌溉、雨养和高寒农业等特殊环境,是栽培作物和养殖家畜的集中区,许多尚无饲养或尚无栽培种类可以取代的野生动植物具有独特经济价值和高度的抗性。我国的沙地持续利用技术体系已初步建立,形成了一整套具有中国特色的流沙固定技术,结合各地的具体条件创建了许多成功的区域开发治理模式。沙漠和沙地开发必须摆脱传统的农业利用模式,依靠科技进步,多采光、少用水,结合资源条件、市场需求、投资能力,有计划、有步骤地规模开发。     

新疆干旱区天然植被最低生态耗水量概念分析

干旱区天然植被的最低生态耗水量问题关系到该地区生态建设的标准问题，也是评价水资源生态承载力所必须考虑的指标。同时，天然植被的最低生态耗水量是制定绿洲农业用水和节水规划的依据之一。据不同的生态目标分析并提出了天然植被不同的最低生态耗水量的概念，指出植物的最低生态耗水量是最低生态效应下的植物的耗水量，而且不同生态区要求的生态效应不同，因此，植物在不同生态目标下会表现出的最低生态耗水量不同。进行天然植被最低生态耗水量评价时，首先要明确生态目标。另外，通过试验发现，天然植被存在着生态耗水效率的概念，水分的生态效应存在最优值。     

西北干旱区水资源约束下城市化过程及生态效应研究的理论探讨

城市化是西北干旱区实现小康目标的必由之路,然而最大的自然障碍因素是水资源严重短缺。现实的城市化与水资源及生态环境保护之间存在着各种矛盾与胁迫。从城市化过程及其生态效应研究的重要性出发,透过对国内外研究进展的分析与评述,把水资源作为西北干旱区先决约束条件。提出了水资源约束下西北干旱区城市化过程及其生态效应的研究思路,包括选择水资源变化过程与城市化过程之间相互胁迫的驱动因子,揭示水资源变化对城市化过程的胁迫机制与规律;分析城市化过程引起的与水相关的生态效应;建立城市化过程及其生态效应预警指标体系。对不同强度水资源约束下城市化过程进行动态预警和情景分析;选择最节水的城市化发展模式和建设节水型城镇体系等。进而为加快西北干旱区城市化发展进程、改善干旱区生态环境、实现小康目标提供科学的决策依据。     

华北平原农业节水与水量调控

本文从系统观点出发,提出节水农业的系统框架,并针对华北平原农业用水情况,就各种节水措施的应用与潜力进行了分析。最后,结合节水管理,讨论了水量调控的若干原理问题。