农业生态系统的水热耗散过程与节水调控

华北平原广大的干旱、半干旱甚至半湿润区 ,水资源形势严峻 ,威胁农业持续发展。本文从近年来迅速发展的土壤—植物—大气连续体理论出发 ,论述了 SPAC过程与生态过程的联系与区分 ;在两个过程的联结点上衍生出水分利用率概念。讨论了界面的梯度驱动力 ,分析了水势驱动及其阻力 ,作物水分胁迫及反冲机制的诱导和增益 ,界面过程的高度非线性及其耦合。在此基础上提出水热传输界面调控与生态过程的机制调控相结合的理论与措施 ,以缓解水资源匮乏 ,提高持续生产力和水分利用效益 ;为实现农业持续发展 ,提供理论依据的实践途径。     

冬小麦水分利用效率及其环境影响因素分析

１９９６年４月～６月在华北平原采用波文比－能量平衡法测定冬小麦田蒸散和ＣＯ２通量，求取冬小麦瞬时水分利用效率。土壤湿度较低时，冬小麦瞬时水分利用效率呈Ｌ型或Ｕ型日变化，其变化范围在－０．０１９４～０．６４１４；日较差范围在０．１１３８～０．６３２１。瞬时水分利用效率早晨最高且变化迅速，白天较低且变化平缓。土壤湿度较高时，瞬时水分利用效率范围在－０．０１５７～０．１３８１；日较差范围在０．０６１６～０．１５３７，其日变化不明显。从冬小麦拔节期到灌浆期，水分利用效率白天平均值变化较大，其范围在０．０１１０～０．０５３２，日较差变化范围在０．０６１６～０．６３２１，二者均于５月中旬达到最高，之后在波动中呈下降趋势。冬小麦水分利用效率白天平均值和日较差的季节变化明显受土壤水分影响。冬小麦水分利用效率白天平均值与０ｃｍ～６０ｃｍ的有效土壤水分呈负相关，达到０．０５显著水平；与０ｃｍ～２０ｃｍ和０ｃｍ～１００ｃｍ土层土壤有效水分无明显相关关系。冬小麦瞬时水分利用效率与饱和差呈极显著负相关，达到０．０１显著水平。土壤湿度较低时二者呈幂相关关系；土壤湿度较高时二者呈线性相关，且相关系数比土壤湿度低时高。在低土壤含水量下，冬     

地理学视角的农业节水理论框架与水资源可持续利用

水资源亏缺是中国农业可持续发展面临的主要挑战。本文从地理学的综合性视角出发,提出区域农业耗水与生产、生态效益关系的概念模型,拓展了“土壤—作物—大气系统界面节水调控理论”,构建了节水与适水并重的农业综合节水研究体系及其理论框架。并以华北平原为例,探究了中国缺水区农业水资源可持续利用途径。基于田间水循环及节水潜力的研究表明,华北平原小麦—玉米一年两熟农田年水分净亏缺220 mm,要实现农田尺度水平衡,需改为二年三熟,甚至一年一熟;京津冀区域尺度模型模拟表明,若通过调整农业种植规模和结构来平衡区域地下水超采,则小麦产量只能满足75%的口粮需求,要实现地下水采补平衡下的粮食自给,需要外部调水来补足水资源亏缺;基于农田耗水结构的节水试验表明,与地面灌相比,地下滴灌的小麦季、玉米季蒸散分别减少88 mm、60 mm,年均可节约耗水1480 m³/hm²。因此,深度田间节水技术会对种植结构和种植制度调整的节水效应产生显著支撑,从而实现稳定农业产能和水资源可持续利用的双重目标。从地理学综合视角出发,未来应更多关注变化环境下水资源的形成、转化和利用,从水量和...     

水分胁迫对冬小麦物质分配及 产量构成的影响

通过设置不同土壤水分条件和不同生育期受旱处理,研究土壤水分条件对冬小麦生长发育的影响。从器官水平上详细考察了水分条件对小麦物质积累、分配以及产量的影响,并建立产量和耗水量关系。在相对适宜的土壤水分条件,茎秆所占比例较小,为24%,穗部则占56%;而过度灌溉和水分亏缺条件下,茎秆所占比例较大,分别为36%和37%,穗部比例相对较小,仅为43%和48%。各种条件下均以茎秆对产量的贡献量大。相对适宜的土壤水分条件,茎秆对产量的贡献量最大,为0.308g/茎;水分亏缺条件下,叶鞘对产量贡献量较适宜土壤水分条件的叶鞘贡献量要大,分别为0.18克/茎和0.09克/茎;而过度灌溉条件下各器官对产量的贡献量均较小。根据实测产量和蒸散耗水量模拟的产量、水分利用效率与蒸散耗水量的关系可知：禹城地区在现有的肥力水平和栽培管理措施下冬小麦的理论最大产量为6240kg/hm²,蒸散耗水量为473mm,而获得最高水分利用效率的蒸散耗水量为403mm。由于该地区地下水埋深浅,地下水对冬小麦生育期需水量的补给作用明显,试验年份冬小麦拔节期至成熟期地下水补给量占同期耗水量的22%。     

雷州半岛农作物水分供需关系与农业旱灾

雷州半岛是中国东部沿海农业旱灾最为严重地区之一。通过分析积分湿度指数I值变化,探讨雷州半岛农作物水分供需关系及其对农业旱灾的影响。结果表明:农作物水分供应不足是雷州半岛农业旱灾最主要原因。从时间上看,1962~2007年46a间,有31a的I值小于0.6,中旱和重旱频率高达67.4%。I值也有明显的季节差异,冬旱最为严重,46a中有44a为重旱,出现频率为95.65%。从空间上看,南部和北部农业旱灾尤为严重。徐闻和湛江中等以上农业旱灾频率达71%以上,廉江、雷州和吴川为66%左右,遂溪最低,也达57%。     

农业水分运行机制及其科学调控研究

运用白沙站８年水平衡要素系列观测资料（计有２５万个数据），并作电算分析，建立了数学模型，揭示了主要农作物（小麦、玉米、棉花）需水基本规律和机理特点，结合笔者从事农业水资源研究实践，提出了农业水资源科学调控的理论、途径和方法，为有效利用水资源提供了重要科学依据     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明:甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

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。     

以色列的节水高效农业

自1948年以色列建国以来,首先从水资源开发利用入手,进行水资源的统一管理,发展节水技术,调整农业产业结构,进一步发展商品化农业,保护生态环境,取得了出色的成就。学习和借鉴这方面的经验,对中国西北干旱区开发具有一定的意义。     

麦田能量转化和水分传输特征

本文利用麦田微气象和土壤水分观测资料，分析了冬小麦田水分能量转化传输等征，结果表明，灌溉前比灌溉后波文比大，日际午间（１１：００～１５：００）波文比与空气动力学阻力相关系数达０．７２，比波文比与净辐射，土壤含水量关系显著，灌溉前比灌溉后反射率大；日平均反射率在孕穗期最大，在０．２１～０．２２间，而后逐渐下降，乳熟期仅为０．１５～０．１６左右，从３月２０日～５月３０日，麦田总蒸散量为２９７ｍｍ，净辐     

冬小麦光合生产潜力数值模拟*

利用中国小麦生态实验资料建立了黄淮海地区冬小麦发育阶段模式和光合作用、呼吸作用等模式,由这些子模式连结成为一个可以模拟瞬时光合作用的,充分考虑了叶片空间分布特征的冬小麦光合生产潜力模式。运用该模式研究结果证明冬小麦光合生产潜力与抽穗前10天至成熟期辐射量相关性最大。黄淮海地区冬小麦光合生产潜力可达到800kg/亩～1000kg/亩,与牛文元计算结果相近。功率谱分析结果表明北京地区光合生产潜力存在3年～4年和9年～10年的变化周期。此外,文中还给出了CO₂升高后冬小麦光合生产潜力的可能变化情况。     

冬小麦,夏玉米叶水势,蒸腾和液态水流阻力的田间试验研究

根据对冬小麦，夏玉米生长期间的叶水势，蒸散，棵间蒸发，土壤含水量等要素日变化过程的测定，计算了土壤－植物－大气系统水从土至叶片的液态水传输阻力和其日变化过程，结果表明，随着蒸腾强度的增加，液态水流阻力呈非线性的递减状太民。     

城市节水潜力估算与用水管理水平评定

本文在城市节水潜力和用水综合评定两个方面给出定量化模式,并给洛阳市为例,这些模式对一航城市具有普遍意义。     

天山西部山地冬季积雪能量交换特征分析

本文研究了天山西部冬季积雪的能量交换特征，分析了在严寒的冬季积雪总辐射，反射，长波辐射的日变化及积雪内部的能量收支和传递过程，研究表明，积雪总辐射，反射辐射由于受太阳高度角的影响具有明显的日变化，积雪层与大气交界处的热流交换最为剧烈，０．４ｍ以下雪层热流交换已不受外界大气环境影响，而是保持着几乎固定的数值。     

人工控制土壤水分剖面调控根系分布的研究

１９９５年－１９９６年在中科院栾城农业生态系统全站进行了控制土壤水分剖面分布的灌溉试验，详尽考察分析了根系生长分布，水分利用方式，冠部营养生殖生长，耗水特性及水分利用率的灌溉效应。结果表明：根系分布随土壤含水量降低相应减少，呈水大根大特征，上部干旱促使根系向深层发育，利用下层水量较多。     

香港水资源特征和供需水量平衡研究

论述香港水资源特点与水量供需平衡问题,内容包括:(1)香港自然地理和水资源特点;(2)香港目前的供水来源;(3)香港目前总需水量及各行业、各地区需水量情况;(4)东深工程对香港的供水情况;(5)对未来香港供需水量的预估;(6)香港未来供水存在问题和建议。     

昆明翠湖水质变化特征及影响因素研究

翠湖是昆明非常重要的景观水体。通过对翠湖有代表性位点水样及相应底泥样品的采集,翠湖水样及底泥的主要指标进行监测、分析和评价。结果表明：目前翠湖水体（总磷含量0．38mg／L,总氮5．06mg／L,氨氮2．37mg／L）已属富营养化水体;翠湖水体总磷、总氮和氨氮含量随季节呈现明显动态变化,高锰酸盐指数和pH值等含量随季节变化不明显;底泥总磷含量3．02g／kg,速效磷163．29mg／kg,碱解氮493．41mg／kg,水体营养盐和底泥营养盐含量有明显相关性,底泥中营养盐总磷、速效磷和碱解氮含量对水体富营养程度有很大影响。