论文部分内容阅读
青岛市是是我国北方及沿海严重缺水城市之一,水资源供需矛盾尖锐。传统灌溉方式不合理性,农业用水量大且浪费严重,水资源利利率不高,节水潜力较大。水资源严重不足是制约青岛市农业持续发展的重要因素,发展节水灌溉,提高灌溉水利用效率,是未来农业发展的方向。大沽河流域(产芝水库以下)包括青岛市的平度、莱西、即墨和胶州等四个县级市,是主要农业灌溉区域。本文选择大沽河下游的即墨移凤店镇为研究实验区,根据收集到的当地气象水文等资料、野外水文地质勘探、土壤理化性质的现场测定和室内分析等,并结合主要种植作物冬小麦-夏玉米生长的供需水分状况,以及土壤水-地下水之间的相互转化关系,得出了其合理的灌溉模式。通过对土壤水的动态变化规律进行分析,土壤水变化与气象条件、土壤理化性质和植被类型等因素有关,且土壤水分在垂直方向和时空上存在明显变化:根据土壤水分变化情况可将土壤水分垂直剖面分为3个层次,0-20.0cm土壤水分弱利用层,20.0-100.0cm为主要利用层,100.0cm以下为土壤水分的储备层;基于Hydrus-1D模拟出2012年度冬小麦-夏玉米生长阶段内研究区域土壤水资源量为63672.4m3。根据Penman-Monteith公式计算了冬小麦、夏玉米的蒸散发速率,进而确定作物不同生长时期的需水量,并对多年降雨量与蒸散发量耦合关系进行了分析,揭示了小麦-玉米生长过程中水分的供需规律:作物需水量主要影响因素为土壤水分状况、叶面积指数以及气象因素。对2008年-2012年度作物供需水分进行分析,不同年份降雨量有所差别,蒸散发量也有变化,但两者总体的基本趋势十分相似。2008年至2012年度之间蒸散发量与降水量之间年度变化量较大:降水量最高为853.0mm(2010年),最低为497.4mm(2012年),年际变化大;需水量最高984.9mm(2011年),最低725.1mm(2008年)。在试验区域内大量室内外实验和田间长期土壤水分、地下水动态监测,以及相关水力学参数的基础上,运用Hydrus-1D模型对移凤店研究区常见作物田间水分运移过程进行了模拟分析,阐明了冬小麦一夏玉米轮作条件下的田间水量动态平衡过程,结果表明,表征土壤水分实测值与模拟值精度关系的Nash-Suttcliff效率系数Ens在0.650-0.903之间,均大于0.5,模型效果良好。在传统灌溉模式下,灌水量为520.0mm时,1.6m土层深层土壤水分无效渗漏量为189.0mm,占地表总入渗补给水量的22.3%,土壤水分无效渗漏大,且与降雨和灌溉关系密切。实验区地下水系统的长期观测资料进行分析,得出土壤水入渗补给过程和地下水位变化按时间和补给类型可分为汛期(夏玉米生育期)和非汛期(冬小麦生育期)两个阶段。汛期地下水补充较多,地下水位较低,冬小麦时期降水补充少,地下水位较大;小麦生长时期地下水位埋藏较深,且相对平缓,变化幅度在4.0m左右,玉米生长阶段处于汛期,变化幅度较大,在5.5m左右,埋藏较浅。根据作物水分供需状况及土壤水分状况及地下水未变化规律等得出夏玉米、冬小麦季的灌溉量分别为50.0mm、320.0mm,冬小麦时期采用地表水灌溉,夏玉米时期采用地下水灌溉,节水灌溉模式比传统灌溉模式节水100.0mm。改进后的灌溉模式对于土壤水分渗漏具有良好的控制作用,土壤水分渗漏峰值明显降低,根据作物供需与土壤水分状况提出的节水灌溉模式能减少土壤土壤水分渗漏,提高灌溉水利用效率。