干旱地区灌溉生产函数与经济用水灌溉定额的确定方法探讨

本文利用最优化计算方法,分析了干旱地区作物产量与灌溉定额之间的关系,论证了灌溉生产函数的求解与经济用水灌溉定额的确定方法,为灌区计划用水提供科学根据。     

农户灌溉行为目标对灌溉用水效率的影响研究——以沙雅县为例

当前农业用水一直占据总用水量的绝大部分,是农业生产发展的基础投入要素。而复杂的气候环境却给农业用水带来了巨大挑战,农业水资源的供需矛盾显得更为突出。以微观层面为出发点,探讨灌溉行为目标偏好对灌溉用水效率的影响,以期优化和选择提高农业用水效率的方式,实现资源环境约束下农业效益最大化。以新疆沙雅县传统农户为研究对象,构建随机前沿模型,测算农业生产技术效率,并推算出灌溉用水效率;然后利用Tobit模型探讨灌溉行为目标偏好及其他因素对灌溉用水效率的影响。结果表明：农户的农业生产技术效率的平均值为0.824,灌溉用水效率平均值为0.560,农业生产技术效率和灌溉用水效率均未达到技术完全高效的程度,仍有提高的余地。对影响因素的研究发现,年龄、受教育程度、农业收入占总收入比重、灌溉面积、对水资源是否紧缺的认知、是否为村干部、是否参与过培训、偏好利润最大化和偏好节约用水对灌溉用水效率有显著正向影响;耗水作物种植面积占总播种面积比重、偏好减少劳动力投入对灌溉用水效率有显著负向影响;农业劳动力、节水灌溉面积占总灌溉面积比重、用水成本、偏好及时灌溉和可持续发展对灌溉用水效率影响不显著,且用水成本对灌溉用水效...     

新疆实施参与式灌溉管理的对策和建议

新疆农业的发展完全依赖于引水灌溉事业的发展与有效管理。农民参与灌溉管理是当今世界各国灌区管理机制改革的一个热门话题。世界上有许多中小型灌区已经成功地实施了参与式灌溉管理。参与式灌溉管理于20世纪90年代初随着世界银行贷款项目传入我国，并取得了初步的成果和经验。新疆结合世界银行贷款“塔里木盆地灌溉与环保二期工程”项目，分别在其五个子项目区建立了建立经济自立灌排区，开始进行参与式灌溉管理的试点工作。本文通过对参与式灌溉管理的基本模式、新疆的灌溉管理问题及实施参与式灌溉管理的内外部条件的分析，提出了新疆实施参与式灌溉管理的对策和建议。     

基于技术效率及影子价格的农业灌溉弹性需水研究——以黑龙江省为例

基于黑龙江省13个地市2000~2015年的农业投入和产出数据,采用随机非参数包络分析法（StoNED）,估算黑龙江省农业灌溉用水的技术效率和影子价格,提出了基于技术效率和影子价格的农业灌溉用水弹性需求分析模型,研究表明：在相同的产出条件下,2015年农业灌溉用水技术效率无效比2000年降低了23.68 %、农业灌溉用水技术效率有效提高了25.02%;哈尔滨市的农业灌溉用水技术效率最高,达到了0.978 8;齐齐哈尔市的农业灌溉用水技术效率最低,为0.685 4;黑龙江省农业灌溉用水影子价格平均值在2.04~3.86元/m³之间波动,各地市农业灌溉用水影子价格平均值波动性较大,其极差达到了11.92 元/m³;当其他投入保持不变的条件下,黑龙江省农业灌溉用水价格、农业总产出和农业用水技术效率每增加1%,农业灌溉用水量将分别减少4.64%、增加1.10%和减少0.20%。     

基于农业节水的干旱区绿洲可持续发展研究——以渭干河流域为例

建立节水型社会是中国的一项基本政策,也是解决渭干河流域水资源可持续利用问题的战略选择。渭干河流域是典型的灌溉农业区,农业灌溉大部分仍采用粗放型的土渠输水、大水漫灌方式,水资源流失严重,灌溉定额偏高,渠系入渗量高达14.01亿m3,农业节水潜力很大。在现有水量不可能增加的情况下,调整农业内部种植结构,发展节水农业是解决区域水资源短缺的有力措施。通过对2015年和2020年工业、城市化和生态用水进行预测,确定农田灌溉可用水量。选取渭干河流域9种种植面积最大的农作物,参考作物蒸散量及作物系数,得出各类农作物的实际需水量,并与现有灌溉量比较,发现现有灌溉量远大于作物的实际需水量,通过节水灌溉和水渠改造,可节约用水10.59亿m3。而且研究区的粮食种植面积亦远大于需求,即使未来10年不再扩大粮食种植面积,也比需求面积多出近2万hm2,如根据实际需求去调整,可节约1.05亿m3的水量,能极大缓解水资源紧缺的局面,将灌溉量控制在可用水量范围内,为加快城市化和工业化进程,保护区域生态提供充足的水资源保证。     

秦王川灌区发展节水农业初探

长期以来,我国农业生产中普遍存在水资源利用率低、浪费现象严重等问题.通过对秦王川灌区农业生产和水资源现状的分析,结合灌区实际情况,提出了秦王川灌区要从传统的粗放型灌溉农业转变为节水高效的现代灌溉农业应采取工程调蓄、田间灌溉技术、现代设施、农艺节水等措施.从而达到引大灌区水资源利用率和总体效益之间的优化配置,最终实现农业可持续发展,走资源节约型高效高产的农业用水之路.     

生态用水的概念界定及其在西北干旱区实施的策略

通过对生态用水的概念进行了界定，并结合西北干旱区的实际提出了以下几点实施生态用水的策略：（1）把生态用水放在西北干旱区经济建设和区域可持续发展的战略高度优先考虑；（2）对天然植被，特别是在干草原和干旱的荒漠草原区域，通过人工降水补充其用水；（3）对人工植被，以引水灌溉为主；（4）对于绿洲，结合生产用水进行合理再分配；（5）充分发挥西北干旱区的廓道效应优势；（6）改变传统的灌溉方式，大力开展节水灌溉；（7）协调好生态用水和生产用水、生活用水之间的关系。     

甘肃秦王川灌区农业节水途径探讨

 甘肃秦王川灌区水资源紧缺,兰州新区城镇化建设加速水资源消耗趋势,使灌区水资源供需矛盾日渐突出,农业节水势在必行。根据中国西北干旱地区农业节水取得的成效和灌区农业生产节水试验,提出适宜于秦王川灌区农业节水的5条具体途径:①发展以地面灌溉为主的先进灌溉技术;②渠道衬砌;③农业节水技术与地膜覆盖栽培技术相结合;④推行膜下滴灌技术;⑤倡导节水文化,共建节水型社会。通过这些农业节水技术的实施,使秦王川灌区从简单的农业灌溉,转变为农业、城乡生活、生态、工业等多元用水格局,促进灌区经济可持续发展。     

河西走廊中段临泽绿洲水资源供需平衡及承载力分析

水资源管理制度改革及种植业结构调整是提高西北干旱区绿洲水资源承载力的有效途径。结合2000-2015年临泽绿洲地表水与地下水资源利用、种植业分布格局、水利设施建设等资料,采用水资源承载力平衡指数（IWSD）和地下水开采潜力指数分析了临泽绿洲水资源供需平衡的年际变化,并利用适宜灌溉规模对绿洲水资源最大承载力进行了研究。分析得出：2000-2015年期间,在P=50%来水情况下仅蓼泉和板桥灌区能维持水资源供需平衡且地下水开采不超过最大允许开采量;受水资源管理改革、种植业结构调整等因素影响,绿洲单位面积耗水量下降0.35×10⁴ m³·hm^-2;优先保证绿洲内部生活、工业及生态用水,2020年规划下可承载灌溉面积为（3.51～3.91）×10⁴ hm²。适当缩减绿洲边缘灌溉面积,协调各灌区井渠灌溉是实现绿洲“水-生态-经济”可持续发展的有效途径。     

河套灌区地下水资源合理开发利用研究

河套灌区地下水资源非常宝贵,对生态环境具有重要意义,地下水合理开发有助于灌区水资源可持续利用。文中通过对灌区地下水补给量、地下水适宜开采量以及整个灌区的水土资源平衡进行分析,提出地下水合理开发利用模式。由于黄河流域水资源供需矛盾加剧,国家对黄河水资源实行全流域统一管理,河套灌区未来引黄水量将在现有基础上减少20%,灌区用水矛盾将更加突出。灌区地下水位浅,有限的地下水日益受到重视,地下水合理开发将对灌区水资源可持续利用产生重要影响。因此,有必要对灌区地下水补给量、地下水适宜开采量以及整个灌区的水土资源平衡进行分析,提出地下水合理开发利用模式。     

Impacts of climate change and agricultural activities on water quality in the Lower Kaidu River Basin,China

In the context of climate change and over-exploitation of water resources, water shortage and water pollution in arid regions have become major constraints to local sustainable development. In this study, we established a Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model for simulating non-point source (NPS) pollution in the irrigation area of the lower reaches of the Kaidu River Basin, based on spatial and attribute data (2010–2014). Four climate change scenarios (2040–2044) and two agricultural management scenarios were input into the SWAT model to quantify the effects of climate change and agricultural management on solvents and solutes of pollutants in the study area. The simulation results show that compared to the reference period (2010–2014), with a decline in streamflow from the Kaidu River, the average annual irrigation water consumption is expected to decrease by 3.84x10⁸ m³ or 8.87% during the period of 2040–2044. Meanwhile, the average annual total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in agricultural drainage canals will also increase by 10.50% and 30.06%, respectively. Through the implementation of agricultural management measures, the TN and TP in farmland drainage can be reduced by 14.49% and 16.03%, respectively, reaching 661.56 t and 12.99 t, accordingly, and the increasing water efficiency can save irrigation water consumption by 4.41 x10⁸ m³ or 4.77%. The results indicate that although the water environment in the irrigation area in the lower reaches of the Kaidu River Basin is deteriorating, the situation can be improved by implementing appropriate agricultural production methods. The quantitative analysis results of NPS pollutants in the irrigation area under different scenarios provide a scientific basis for water environmental management in the Kaidu River Basin.

     

Water accounting for conjunctive groundwater and surface water irrigation sources: A case study in the middle Heihe River Basin of arid northwestern China

Oases in arid northwestern China play a significant role in the region's economic stability and development. Overexploitation of the region's water resources has led to serious environmental consequences. In oases, irrigated agriculture is the primary consumer of water, but water shortages resulting from dramatically growing human needs have become a bottleneck for regional sustainable development, making effective management of the limited available water critical. Effective strategies must be formulated to increase agricultural productivity while reducing its environmental impacts. To support the development of such strategies, water use patterns were analyzed during the 2007 and 2008 growing seasons, from May to early October, to identify opportunities for improving water management using the Molden-Sakthivadivel water-accounting method, which combines groundwater and surface water into a single domain and can provide a good estimate of the uses, depletion, and productivity of water in a water basin context. The study area lies in Linze County, Gansu Province, China. In the study area, the inflow water resources consist of irrigation, precipitation, and soil water, which accounted for 89.3%, 8.9%, and 1.8% of the total in 2007, and 89.3%, 4.8%, and 5.9% in 2008, respectively. The irrigation depends heavily on groundwater, which accounted for 82.1% and 83.6% of the total irrigation water in 2007 and 2008, respectively. In 2007 and 2008, deep percolation accounted for 50.1% and 47.9% of the water outflow, respectively, with corresponding depleted fractions of 0.51 and 0.55, respectively. For the irrigation district as a whole, the water productivity was only 1.37 CNY/m³. To significantly increase crop water productivity and prevent depletion of the region's groundwater aquifer, it will be necessary to reduce the amount of water used for irrigation. Several water-saving agricultural practices are discussed and recommended.     

黑河中游灌区水价探讨

在实施黑河流域治理中,建设节水型社会农业节水极为关键。水价是促进节水灌溉的最重要经济手段。为此,在对黑河中游各灌区现状水价调查的基础上,分析了各灌区现状水价水平及用水户对水价的承受能力,并提出了有关调整农业灌溉水价试行的建议:试行累进制水价、季节浮动水价达到流域节水目的。调查分析表明:各灌区现状水价偏低,达不到成本水价。农户可承受的水价水平为0.12元·m-3。累进制水价以0.12元·m-3为基价,以净灌溉定额作为用水基数。季节浮动水价在春灌期及冬灌期,水价取0.15元·m-3,其余月份取0.08元·m-3。     

Impacts of the local land-use system in a semi-arid region of northeastern China on soil properties, crop growth, and weed communities

We examined changes in soil properties, crop biomass, and weed communities in the Horqin Sandy Land of China to elucidate cropland degradation. We studied three local cropland types having periods of cultivation of up to 20 years: maize cropland on lowlands without irrigation (nonirrigated lowland), maize cropland on flat sandy lands with irrigation (irrigated flatland), and bean-centered cropland on sand dunes without irrigation (nonirrigated dunes). Soil properties and crop biomass were more degraded in nonirrigated lowland and nonirrigated dunes than in irrigated flatland. Weed communities in the nonirrigated croplands were the type that become established in drier conditions, whereas wetland weeds were more abundant on irrigated flatland. Trends of change in each indicator did not always occur in parallel and differed statistically among the cropland types. Monitoring these indicators within the context of local land-use systems can provide scientific evidence on which to base local management practices or recommendations for change.     

Resource management and agriculture in the periurban interface of Kumasi,Ghana: Problems and prospects

This paper outlines pressures on agricultural land in periurban Kumasi, Ghana. A survey of agricultural practices underlines the recent and rapid transition from agricultural to urban land use in the periurban interface, and shows how farmers are reacting by reducing fallow periods. Farmers are also intensifying agriculture near streams and rivers through increased use of irrigation, in response to growing urban markets for a wider range of vegetables. We identify specific problems of water resource pollution and waste management, with particular reference to farmland irrigation. We report results of composting interventions as a community‐based waste management strategy. We consider integrated organic waste recycling as a generic strategy to help protect periurban natural resources, to enhance food production through nutrient recycling, and to improve community sanitation.     

土地覆被变化与管理对土壤动物群落演变的耦合效应

以黑河中游人工绿洲边缘天然草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,基于6种研究样地中小型土壤动物群落的调查数据,采用多变量排序和通径分析等方法,研究了土地利用/覆被变化与管理措施对中小型土壤动物群落及其主要类群演变的耦合效应。主要结果是:①将天然草地转变为未实施管理措施的人工梭梭灌木林后并未引起土壤动物群落组成、数量和物种多样性的显著变化,而转变为实施管理措施的杨树和樟子松人工林及农田后,导致了土壤动物群落组成、数量和物种多样性的变异,证实了土地覆被变化对中小型土壤动物群落的作用及其效应受管理措施的强烈调控。②土壤动物群落的演变过程受土地覆被变化与灌溉和施肥管理的共同影响,其中灌溉的贡献率最大,是关键驱动因子。③不同土壤动物类群对土地覆被变化和管理耦合作用的响应不同。灌溉对跳虫、甲螨和革螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;施肥对辐螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;灌溉和施肥对稀有类群的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应均较大,具同等重要的作用。结论是,土地覆被变化与管理耦合作用通过改变土壤水文和生态环境条件驱动了中小型土壤动物群落的演变过程。     

基于SEBAL模型的疏勒河流域蒸散发估算与灌溉效率评价

我国西北干旱区内陆河流域水资源匮乏,水资源利用主要用于农业生产,准确估算内陆河流域蒸散发与农业灌溉效率,对研究内陆河流域气候变化和水资源合理利用具有重要作用。利用基于地表能量平衡方程的SEBAL模型,对2017—2018年疏勒河流域蒸散量进行定量估算与时空分布特征分析,并结合降水量与净灌溉水量数据,对疏勒河流域昌马灌区的年内灌溉水有效利用系数进行估算。结果表明：（1） 疏勒河流域2017—2018年日均ET呈单峰变化趋势,最大值为6月的5. 03 mm·d^–1,最小值为12月的0. 55 mm·d^–1,并存在明显的空间分布差异。（2） 疏勒河流域四季ET差异显著,夏季ET达到最高的201. 83 mm,春秋次之,冬季最低为53. 92 mm;ET由东南向西北逐渐减小,流域上游ET明显高于中下游地区。（3） 昌马灌区各灌溉时段不同的灌溉水量造成了各灌季蒸散量的差异,灌区ET高值区主要分布在中部与东南部,低值区主要分布在西北部和灌区边缘。（4） 昌马灌区年内灌溉水有效利用系数呈下降趋势,其中春灌、夏灌、秋灌和冬灌分别为0. 76、0. 71、0. 69和0. 55,年均灌溉水有效利用系数为0. 67。     

红壤丘岗缓坡地水资源状况与管理

红壤丘岗缓坡地是我国重要的后备耕地资源。就整个区域而言,降雨总量能基本满足坡地农业开发的需求。然而,由于结壤区降雨的时空分配不均,土壤结构性差、保水能力弱,季节性干旱缺水将阻碍坡地农业的开发利用。以蓄水引水工程建设为基础,生态节技术与农艺栽培措施相结合,改善土壤结构,增强土壤持蓄水能力,实施农林草复合经营,提高坡地径流水的积蓄循环利用率,是降低红壤丘岗区季节性干旱危害,促进坡地农业健康稳步发展的必