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小麦滴灌技术研究进展与发展趋势

中国农村水利水电 2024年第3期 175-182页

作者：范艺璇王晓森秦京涛吕谋超中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 农业农村部节水灌溉工程重点实验室河南新乡453002

小麦滴灌技术是华北地区高标准农田的主要建设内容,也是应对该区域水资源不足和保障国家粮食安全的重要技术手段。结合国内外小麦滴灌技术研究的最新进展和课题组多年的科学研究实践,总结阐述了滴灌诸要素如滴头流量、滴水元件间距、滴... 详细信息

小麦滴灌技术是华北地区高标准农田的主要建设内容,也是应对该区域水资源不足和保障国家粮食安全的重要技术手段。结合国内外小麦滴灌技术研究的最新进展和课题组多年的科学研究实践,总结阐述了滴灌诸要素如滴头流量、滴水元件间距、滴灌带铺设距离对土壤水分分布的影响;滴灌灌溉制度的制定;滴灌对小麦耗水特性、干物质积累和产量构成等方面调控作用研究成果提出未来小麦滴灌技术的发展方向即融合气象、土壤和作物多要素的智慧灌溉决策和水肥一体化技术,以期为加快我国在小麦主产区滴灌技术的应用推广提供理论与技术支撑。

关键词：滴灌土壤水分分布耗水量水分利用效率产量

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再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的研究进展

灌溉排水学报 2024年第2期43卷 47-53页

作者：赵守强宋纪斌刘春成李晓彤刘源黄鹏飞李中阳中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

中国水资源供需矛盾突出,在农业用水上尤为严重,合理利用再生水灌溉对于缓解我国农业用水紧张具有重要的现实意义。然而,再生水中含有盐分,存在引发土壤次生盐渍化的潜在风险。本文以国内外再生水灌溉相关文献为基础,从灌溉方式、土壤... 详细信息

中国水资源供需矛盾突出,在农业用水上尤为严重,合理利用再生水灌溉对于缓解我国农业用水紧张具有重要的现实意义。然而,再生水中含有盐分,存在引发土壤次生盐渍化的潜在风险。本文以国内外再生水灌溉相关文献为基础,从灌溉方式、土壤类型、作物种植、灌溉年限及其他处理模式共5个方面对再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的风险进行分析与总结。研究认为,长期再生水灌溉下引发土壤次生盐渍化的研究不足,缺乏交互因子的影响研究,系统化不强,改良再生水措施对土壤次生盐渍化研究相对较少。研究建议,加强开展长期再生水灌溉下灌溉方式、土壤类型、作物种植、农艺措施等方面结合对土壤次生盐渍化影响的大田试验研究;还要加强改良再生水灌溉对引发土壤次生盐渍化风险调控等方面的研究。

关键词：再生水灌溉次生盐渍化影响因素

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智慧灌溉大数据管理平台设计与应用

农业大数据学报 2024年第1期6卷 82-93页

作者：张杰黄仲冬梁志杰李世娟刘升平中国农业科学院农业信息研究所北京100081 农业农村部区块链农业应用重点实验室北京100081 中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002

以粗放型为主的漫灌方式浪费水资源,探索高效节水农业灌溉意义重大。本研究研制了集数据采集、数据管理、数据可视化、分析决策和远程管理为一体的智慧灌溉大数据管理平台,旨在以数字化管理与智能化控制方式提升水资源利用效率。平台利... 详细信息

以粗放型为主的漫灌方式浪费水资源,探索高效节水农业灌溉意义重大。本研究研制了集数据采集、数据管理、数据可视化、分析决策和远程管理为一体的智慧灌溉大数据管理平台,旨在以数字化管理与智能化控制方式提升水资源利用效率。平台利用嵌入式、物联网、互联网、3S(GIS、GPS、RS)等技术,采取“1+1+N”的设计模式,构建作物需水预报模型与灌溉决策模型,基于B/S构架和Java语言,设计了1个灌溉数据中心、1个灌溉数据管理系统、4个应用系统,打造了智慧灌溉大数据管理平台。平台在河北、河南、山东、江苏等地区设有多个示范基地,汇聚了8个科研小组、24个试验基地的有关多种作物的生长、灌溉、气象、土壤等数据,平均采集数据18829条/天,帮助管理人员摸清家底;集成了多个团队的软件系统和62套物联网设备,及时、定量地呈现了农作物生长状况及环境状态,实现了农作区动态监测,助力生产决策;生成农作物需水预报和灌溉决策方案,完成了远程灌溉目标,并且经过实地试验,验证了自动灌溉的有效性,将灌溉水有效利用系数最高提升了31%以上;形成了大田产业、温室中心、数字科研和区域灌溉等不同专题可视化布局,满足多种农业场景应用需求。为农业生产和跨区域管理提供了便捷工具,为农业灌溉数字化系统搭建和应用提供了参考。

关键词：智慧灌溉大数据作物需水预报平台设计物联网

水分调控下绿肥种植和石灰施用对双季稻稻米镉含量的影响

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中国水稻科学 2024年第2期38卷 211-222页

作者：唐志伟朱相成张俊邓艾兴张卫建中国农业科学院作物科学研究所北京100081 宜春学院生命科学与资源环境学院农学系宜春336000

[目的]农田镉(Cd)污染是当前我国水稻产业高质量发展面临的主要环境问题之一,严重影响稻米商品价值和人民健康。本研究采用田间大区试验,探究水分调控下绿肥种植、石灰施用对稻米Cd含量及水稻产量的影响,以期为水稻安全生产提供技术参考... 详细信息

[目的]农田镉(Cd)污染是当前我国水稻产业高质量发展面临的主要环境问题之一,严重影响稻米商品价值和人民健康。本研究采用田间大区试验,探究水分调控下绿肥种植、石灰施用对稻米Cd含量及水稻产量的影响,以期为水稻安全生产提供技术参考。[方法]试验用早、晚稻品种分别为湘早籼24号和华润2号,试验地在湖南省益阳市,设置常规栽培(CK)、水分调控(W)、绿肥+水分调控(GW)、石灰+水分调控(LW)、绿肥+石灰+水分调控(GLW)共5个处理。[结果]与CK处理相比,W、GW和LW处理早晚稻平均糙米镉含量分别显著降低34.5%、83.5%和83.3%,稻谷镉含量分别显著降低26.3%、82.5%和83.4%;GLW处理仅晚稻的糙米镉含量显著降低43.7%,稻谷镉含量显著降低40.8%。相比CK处理,GW和LW处理早晚稻平均稻壳镉含量分别显著降低71.3%和74.2%,茎叶镉含量显著下降85.3%和79.1%;GLW处理仅晚稻的稻壳镉含量显著降低38.5%,茎叶镉含量显著降低51.9%。相比CK处理,W、GW和LW处理早晚稻平均灌浆期土壤pH值分别显著提高6.2%、23.7%和20.0%,GW处理早晚稻灌浆期土壤有效镉含量显著降低20.0%~22.6%。相比CK处理,GW和LW处理可显著降低早稻稻壳中的Cd向糙米转运;除W处理早稻稻壳和晚稻茎叶较CK处理差异不显著外,其余各处理均可显著降低土壤中的Cd向茎叶、糙米和稻壳富集。各处理间水稻产量差异不显著。[结论]在水稻孕穗后淹水灌溉基础上,配套冬季豆科绿肥种植或春季石灰施用,可实现轻度镉污染稻田水稻安全生产,不影响水稻丰产。

关键词：镉污染稻田双季稻水分调控绿肥种植石灰施用

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西南水稻主产区用水现状与绿色高效灌排技术

中国工程科学 2024年第2期26卷 132-141页

作者：崔宁博尹飞虎龚道枝贺秀斌陈飞赵璐郑顺生张艺璇吴宗俊四川大学水利水电学院/山区河流保护与治理全国重点实验室成都610065 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所新疆石河子832000 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

西南水稻主产区面临季节性干旱、工程性缺水等生产问题,绿色高效灌排技术是该区域实现节水稳产增效的关键举措,对保障国家粮食安全具有重要意义。本文系统梳理了包括云南省、贵州省、四川省、重庆市在内的西南地区水稻生产用水现状和灌... 详细信息

西南水稻主产区面临季节性干旱、工程性缺水等生产问题,绿色高效灌排技术是该区域实现节水稳产增效的关键举措,对保障国家粮食安全具有重要意义。本文系统梳理了包括云南省、贵州省、四川省、重庆市在内的西南地区水稻生产用水现状和灌排技术现状,阐述了西南水稻主产区绿色高效灌排体系的基本特征、绿色高效灌排的具体技术类型,提出了由稻田精准需水预报、灌区精量配水管理、田间高效用水管理、田间高效排水管理构成的绿色高效灌排技术模式。研究发现,西南水稻主产区水资源丰富但时空分布不均,节水灌溉和排水技术落后且对各地区气候条件、水资源量、地形的适用性有较大差异。建议研发稻田灌排高效协同调控新技术、推广绿色高效灌排技术体系、优化稻田水肥运筹模式、开发稻田智能灌排与信息化管理系统、构建水稻绿色高效灌排技术多维推广体系,据此推动西南水稻主产区节水提质增效与绿色减污降排多赢。

关键词：水稻灌排技术西南地区绿色高效节水

基于变量灌溉动态分区管理的冬小麦产量与节水效果

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农业工程学报 2024年第5期40卷 109-117页

作者：赵伟霞张敏讷祝长鑫李久生黄乾中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 山东省水利科学研究院济南250014

喷灌机机载式红外温度传感器系统是动态监测农田作物水分亏缺状况、构建变量灌溉(variable rate irrigation,VRI)决策支持系统的重要工具。为了评估圆形喷灌机机载式红外温度传感器系统在变量灌溉动态分区管理中的应用效果,该研究以气... 详细信息

喷灌机机载式红外温度传感器系统是动态监测农田作物水分亏缺状况、构建变量灌溉(variable rate irrigation,VRI)决策支持系统的重要工具。为了评估圆形喷灌机机载式红外温度传感器系统在变量灌溉动态分区管理中的应用效果,该研究以气象参数和土壤水分传感器网络构建的均一灌溉(uniform rate irrigation, URI)决策方法为对照,评估了基于气象参数、土壤水分传感器网络和作物冠层温度的变量灌溉决策方法对华北平原冬小麦灌溉制度、土壤含水率空间分布均匀性和节水增产效果的影响。在河北省邢台市大曹庄中国水利水电科学研究院智慧灌溉技术与装备创新示范推广基地开展试验,试验区为三跨加悬臂圆形喷灌机控制灌溉面积7.07 hm^(2),2021年试验区等分为2个子区,布置URI和VRI处理,2022年试验区等分为4个子区,布置URI处理、基于等间隔法进行管理区聚类划分的VRI(T1)处理、基于“Jenks”自然断点法进行管理区聚类划分的VRI(T2)处理和基于几何间隔断点法进行管理区聚类划分的VRI(T3)处理。结果表明,在冬小麦生育期内,URI和VRI处理灌水7~10次,2 a平均灌水量分别为201和173 mm。开展VRI管理后,冬小麦主根区的土壤含水率空间分布均匀性和产量均匀性提高。2021年URI和VRI处理的冬小麦产量分别为9 470和9 574 kg/hm^(2),2022年的冬小麦产量较2021年分别降低6.7%和6.0%。变量灌溉处理的管理区聚类划分方法未对灌溉制度和产量产生显著影响。与URI处理相比,VRI处理能够减少灌溉水量,且对产量和水分利用效率无显著影响。研究结果可为基于喷灌机机载式红外温度传感器系统的变量灌溉动态分区管理方法的建立提供指导,为变量灌溉决策支持系统的开发升级提供技术支持。

关键词：灌溉土壤水分作物圆形喷灌机冠层温度变量灌溉处方图

考虑旱灾风险的水库分级分期旱警水位内涵与确定方法

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水利学报 2024年

作者：彭郅雯郭爱军畅建霞严登华严子奇赵泽谦西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室

水库蓄水是重要的抗旱应急水源，设定水库旱警水位是提高水库抗旱减灾能力的重要措施。本文基于已有成果，拓展旱警水位的概念与内涵，提出了轻旱、中旱等干旱典型年Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级与Ⅳ级分级、分期旱警水位的控制原则；将水库调度模... 详细信息

水库蓄水是重要的抗旱应急水源，设定水库旱警水位是提高水库抗旱减灾能力的重要措施。本文基于已有成果，拓展旱警水位的概念与内涵，提出了轻旱、中旱等干旱典型年Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级与Ⅳ级分级、分期旱警水位的控制原则；将水库调度模型与计算农业需水量与需水过程的AquaCrop-OSPy模型结合，以农业生产因旱损失风险最小为目标，模拟不同等级干旱典型年在不同初始水位下的水库运行过程与农业生产因旱损失风险，并绘制农业生产因旱损失风险曲线；以损失风险等级分界点所对应的水库水位为分级旱警水位；采用AquaCrop-OSPy模型模拟多种灌溉方案下各典型年的农业生产，计算各月供水率与农业减产率的偏相关系数，来表示各月的需水敏感度，以此作为时段水量对冲和旱警水位分期的依据。以东庄水库为例，选择其供水区域内的主要农作物夏玉米与冬小麦进行了实例分析。结果表明：旱警水位的分级与分期控制反映了临界调控理论与水量的时空对冲调控；农业生产因旱损失风险变化曲线呈现连续、多拐点、三阶段的变化特征，东庄水库轻旱年旱警水位为Ⅳ级预警，中旱和重旱年为Ⅳ级、Ⅲ级与Ⅱ级预警，特旱年为Ⅱ级、Ⅰ级预警，旱警水位从时间上分为7—12月、1—4月和5—6月三期。

关键词：分级分期旱警水位 AquaCrop-OSPy模型需水敏感度农业生产因旱损失风险曲线

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气候变化对西藏自治区青稞需水影响研究

中国农村水利水电 2024年第6期 64-74,81页

作者：孙进鲁帆王康铭周毓彦于嵩彬戴雁宇朱晨雨中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

探索全球气候变化背景下作物需水及灌溉需水的时空变化,对于作物种植结构调整、农业灌溉定额确定以及水资源管理具有至关重要的意义。研究基于西藏自治区内13个气象站点1979-2020年的农业气象资料和CMIP6中的6个气候模式预估数据,研究... 详细信息

探索全球气候变化背景下作物需水及灌溉需水的时空变化,对于作物种植结构调整、农业灌溉定额确定以及水资源管理具有至关重要的意义。研究基于西藏自治区内13个气象站点1979-2020年的农业气象资料和CMIP6中的6个气候模式预估数据,研究了历史观测期(1979-2020年)及未来(2021-2100年)4种典型情景(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)下西藏自治区青稞生育期内主要气象要素时空变化,着重探讨了近期(2021-2050年)青稞作物需水量(CWR)与灌溉需水量(IWR)的时空分布特征,并量化了主要气候要素对CWR年际变化的影响。结果显示:(1)1979-2020年西藏自治区青稞生育期内主要气象要素年际变化表现为:平均气温显著上升,年均降水量不显著上升,平均风速(WND)、相对湿度(RH)与地表净辐射(Rn)显著下降。历史观测时段内CWR与IWR的多年均值分别为439.4 mm和342.7 mm,年际间均表现为不显著的下降趋势;(2)CWR与气温、WND、Rn呈显著正相关,与RH呈显著负相关。其中Rn的减少对观测时段内CWR年际变化影响最大;(3)预计到本世纪末,青稞生育期内气温和降水将会继续上升,RH将增加2.1%~8.3%,WND将变化-0.4~0.8 m/s,Rn将减少3.4%~6.2%。就近期而言,CWR预计变化-29.3~13.6 mm,IWR将减少23.7~113.0 mm。研究结果可为全球气候变化背景下藏区农业水资源适应性管理提供科学依据和参考。

关键词：气候变化 CMIP6 作物需水量青稞西藏

气候变化对水稻灌溉需水影响研究——以南昌市为例

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中国农村水利水电 2024年第9期 102-108页

作者：姚鑫铭周祖昊余根坚中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

开展气候变化对主要粮食作物的需水影响研究,对于提升区域农业抵御气象灾害韧性、制定合理的农业水资源管理策略、促进区域农业可持续发展和保障粮食安全等方面具有重要意义。本研究以主要粮食作物水稻为研究对象,基于联合国粮农组织推... 详细信息

开展气候变化对主要粮食作物的需水影响研究,对于提升区域农业抵御气象灾害韧性、制定合理的农业水资源管理策略、促进区域农业可持续发展和保障粮食安全等方面具有重要意义。本研究以主要粮食作物水稻为研究对象,基于联合国粮农组织推荐的单作物系数法,建立了田间水量平衡模型,结合Pettitt突变检验、Mann-Kendall趋势分析的等数理统计手段,构建了气候变化对水稻早、中、晚不同生长期灌溉需水影响的综合评估框架。并以位于中国长江流域的南昌市为例开展研究,定量分析了1956-2021年南昌市主要气象要素的演变规律,对比分析了研究区内早、中、晚稻灌溉需水的特点和变化趋势,识别了不同生长期水稻灌溉需水年际变化的主要驱动因素。结果表明,近六十年来南昌市水稻生长期内气温显著增加、降水不显著增加,日照时数、风速的显著下降。总体上水稻灌溉需水量呈下降趋势,其中,中稻灌溉需水显著下降,早、晚稻呈不显著下降。水稻灌溉需水量的下降主要归结于降雨、风速和日照时数的变化。

关键词：气候变化水稻作物需水量灌溉需水量南昌市