干旱条件（精选10篇）
干旱条件 篇1
1 渗透调节物质
植物处于逆境胁迫下, 最普遍的现象就是细胞脱水。然而, 在这种水分亏缺的情况下, 植物要维持正常的生理过程, 细胞就必须具有一定的膨压。因此, 可以把逆境下细胞渗透势的变化看作是一种渗透调节作用。对于植物而言, 逆境下细胞渗透作用专指减渗现象, 即细胞内增加溶质, 降低渗透势, 这样既能保持细胞具有较高的吸水力, 又能使细胞维持其膨压的稳定性。据研究, 渗透调节的直接生理作用就是在一定的范围内维持细胞膨压的稳定性, 进而使细胞的生理生化过程能够正常进行。这是因为细胞膨压直接控制膜电性质和膜对物质的吸收与运输, 维持气孔导性 (有利于光合作用) , 保持细胞的继续伸长生长和叶片的扩张生长。研究发现, 细胞延伸生长是在高膨压下进行的, 膨压与生长存在线性关系。因此, 有人认为渗透调节是植物抗旱性的一种主要机制, 高渗透调节的作物能够吸收更多的土壤深层水分, 改善作物的水分供应状况。有研究发现, 玉米渗透调节能力的强弱与维持细胞膨压程度的高低是一致的。
在干旱条件下, 渗透调节的关健是细胞内溶质的主动积累。对于旱条件下溶质积累的生物学功能有两种解释, 一是认为溶质本身作为一种渗透剂进行渗透调节, 从而增强植物保水的能力, 稳定体内的渗压平衡;二是认为积累的溶质可能作为一种溶剂代替水参与生化反应。在这种意义上它们又被称为低分子量的分子伴侣。但通过渗透调节作用完成的耐旱性也有一定的局限性, 表现在:渗透调节虽然能够维持一定的作物生长和生理功能, 但其作用也存在局限性: (1) 渗透调节作用是暂时的, 如果在缺水土壤中充分灌水, 作物本身所具有的渗透调节能力在随之而来的干旱中就会消失; (2) 渗透调节的作用是有限的, 如果水分亏缺非常严重, 膨压就不可能再维持下去; (3) 渗透调节并不能完全维持生理过程, 即使在能进行渗透调节的水势变化范围内, 干旱的影响仍然是存在的, 如生长速率的下降、气孔阻力的增加以及产量的下降等。
2 渗透调节作用
目前已知, 决定植物细胞渗透势的可溶性物质可分为两大类:一是由外界环境进入细胞内的各种无机离子。通常, 作为渗透调节物质的可溶性有机物质必须具备如下特性: (1) 分子量小, 水溶性强; (2) 在生理pH范围内不带净电荷, 能为细胞膜所保持而不易渗漏; (3) 能维持酶构造的稳定而不致溶解; (4) 对细胞器无不良影响 (即无毒害作用) ; (5) 生物合成迅速, 并能在一定区域内很快积累, 从而起到调节渗透势的作用。
脯氨酸是一种理想的的渗透调节物质, 因为:第一, 游离脯氨酸的等电点为pH 6.3, 是个中性化合物, 大量积累不致引起酸碱失调, 对酶的活性无抑制作用;第二。游离脯氨酸的毒性最低, 利用生物试验法证明, 在构成蛋白质的所有氨基酸中, 高浓度的游离脯氨酸对细胞生长的抑制作用最低;第三, 游离脯氨酸的溶解度最高。有人推测, 逆境下迅速积累的脯氨酸60%以上在细胞质, 而脯氨酸的亲水基因则分布于表面, 这就更增加了生物聚合体的亲水力, 从而在可利用水减少的情况下仍能维持较高的水合作用。此外, 脯氨还是一种既富含氮素又富含能量的化合物, 在干旱等逆境胁迫下, 可结合游离NH3, 既消除毒害作用又贮存氮素;脯氨酸在脱氢酶的作用下可转变为酮戊二酸或作为呼吸底物, 或转化为谷氨酸, 可提供2分子的NAD (P) H。
自从20世纪50年代人们首次发现受干旱胁迫的黑麦草叶子累积脯氨酸以来, 已发现大多数作物在干旱下都积累脯氨酸。一般来说, 作物在遭受干旱胁迫后, 脯氨酸含量可增大10～100倍。干旱下脯氨酸积累主要靠三个来源:一是合成受激, 即干旱刺激了谷氨酸向脯氨酸的转变;二是氧化受抑制, 使蛋白质合成受阻, 渗入蛋白质中的脯氨酸量减少。脯氨酸积累的可能作用包括以下几个方面: (1) 作为渗透调节物质; (2) 抗脱水剂; (3) 复水后作为直接利用的氮源; (4) 受早期间还原氮的转移形式; (5) 受早期间产生的氨的解毒作用; (6) 复水后可利用的还原力和碳骨架源; (7) 受早期间过剩的还原力库。
干旱胁迫下, 玉米根、茎、叶中脯氨酸含量均随干旱程度的加重而增加, 但从平均含量来看为根、茎、叶, 说明叶片中脯氨酸积累发挥更重要的渗透调节作用。从同一品种不同生育时期来看, 以抽雄期干旱脯氨酸含量增加幅度最大。各生育时期经7d干旱胁迫后玉米叶片的相对含水量, 正好与脯氨酸含量的变化趋势相反, 说明由于脯氨酸的积累增强了玉米植株在干早逆境下的渗透调节能力, 提高了玉米对干旱的适应性。通过对叶片脯氨配含量与相对含水量进行的相关分析发现, 二者呈负相关, 且在抽雄期达到显著或极显著水平, 可见抽雄期是玉米对水分亏缺较敏感时期。
渗透调节物质与玉米的渗透调节能力有密切的关系。玉米叶片渗透调节能力与脯氨酸和可溶性糖均呈正相关, 并且与抽雄期脯氛酸含量相关显著, 调节物质的积累对提高玉米叶片渗透调节能力起着直接作用。
3 结论
渗透调节作用与作物的抗旱性确有密切关系, 研究渗透调节基因也确有很重要的意义, 但高等植物是由无数细胞构成的复杂整体, 具有多种多样的抗旱方式, 因此在研究作物抗旱性时还应从多种渠道和方式入手来提高作物的耐旱能力。
参考文献
[1]裴二芹, 石云素, 刘丕庆等.干旱胁迫对不同玉米自交系苗期渗透调节的影响[J].植物遗传资源学报, 2010, 1.
[2]杜长玉, 李桂芹, 张淑华.缺水胁迫对玉米幼苗生长和生理指标的影响[J].内蒙古农业科技, 2002, 3.
干旱条件 篇2
干旱半干旱地区是生态环境比较脆弱的地区,特别是人类不合理开发,使生态环境受到严重威胁.为了挽救中国西部干旱半干旱地区已遭破坏的生态环境,我国政府提出了“退耕还林”的.号召.针对干旱半干旱地区,植被生态系统实际用水量以及达到某一目标要求的生态用水量如何计算或合理确定,对流域规划、生态建设以及水资源合理配置都有重要意义.先从生态系统的一般意义上来介绍生态用水的概念,进而介绍植被生态用水的计算方法,并针对“退耕还林”和“植被生态改善与恢复”情况下的生态用水计算问题进行专门介绍.
作 者：左其亭 作者单位：郑州大学环境与水利学院,河南,郑州,450002 刊 名：水土保持学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SOIL AND WATER CONSERVATION 年，卷(期)： 16(3) 分类号：X171.1 S154.4 关键词：生态用水 干旱半干旱地区 植被生态系统
干旱条件 篇3
关键词 冬小麦；冬春干旱；光照；气候条件；稳产
中图分类号：S512.1；S42 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2015）15--02
邓州市古称“邓”或“穰”，是河南省南阳市下辖的县级市，属亚热带季风型大陆性气候，四季分明，年降水量723.8 mm，平均气温15.1 ℃，年平均日照1 985.9 h，无霜期平均为229 d，非常适合种植冬小麦。2014年，在干旱的影响，冬小麦依然取得了不错的产量。
1 作物产量情况
2014年，全市14.67万hm2小麦单产平均5 767.5 kg/ hm2。全市创建2.7万hm2高产田地，单产平均8 079kg/hm2。比全市平均单产增产40% 。
2 气象因素对邓州市小麦生产的影响分析
从光照、温度、降水主要气象因素来看，小麦全生育期内（2013年10月11日-2014年5月25日），0 ℃以上的有效积温为2 424.2 ℃，光照时数为905.4 h，与邓州市小麦正常生长所需的2 221 ℃、1 100 h的指标相比，积温偏多，光照略显不足。降水方面，从2013年9月-2014年5月25日，降水321 mm，但从时空分布看，小麦生育期间的降水分布极不平衡。具体分析如下。
2.1 整地播种-返青起身期（2013年9月-2014年2月10日）
由于2013年秋季干旱，邓州市9月24日降雨后，部分乡镇为了抢墒，在9月底-10初就把小麦播上，进入10月份，直到11月初邓州市才有一次降雨过程，无水浇条件的田块才种上，11月的几次弱降雨过程，为较晚播种麦田出苗提供了一定墒情。总体来讲，2014年的苗情复杂，早播旺苗和晚播弱苗两极分化大。2013年12月-204年1月，基本无有效降水，加上12月份气温偏低，土壤墒情差，不少地块出现了黄苗、死苗、和缺苗断垄现象，这是造成邓州市小麦2014年群体不高的主要原因之一。
2.2 返青起身-抽穗扬花期（2014年2月11日-2014年4月10日）
2月上中旬邓州市出现了两次降水过程，旱情得到一定的缓解。但自2月下旬-4月上旬邓州市基本无有效降水，尤其是3月气温较常年偏高，统计分析：2014年3月的积温比往年多95.5 ℃，而降水较常年少36.9 mm，积温较多造成小麦生育期提前，2014年小麦拔节和抽穗较常年提前了7～10 d，温度高、降水少导致旱情加重。3月初，邓州市多数麦田已开始拔节，旱象已显，3月底-4月初，邓州市小麦已提前进入孕穗期，此时正是小麦需水的临界期，此时段的高温干旱导致部分没有浇过一水的麦田主茎和大分蘖受旱致死。
2.3 抽穗开花—完熟期（2014年4月11日-5月25日）
此时段的积温842.1 ℃，降水162.2 mm，光照时数185.9 h。4月11日以来，邓州市降水较多，在时间上分布也较均匀，土壤墒情较好，温度平稳，光照相对较足，对小麦灌浆十分有利。另外，2014年病虫害如锈病、赤霉病、蚜虫、吸浆虫发生较轻，小麦叶片功能发挥好，灌浆强度大；小麦抽穗开花期提前而成熟期正常，灌浆时间较常年长5～7 d，长达40～45 d，多种有利因素促使2014年小麦的千粒质量超过45 g，但收获后产量并不低，究其原因就是因为2014年千粒质量高。
3 气候条件分析
从光照、温度、降水主要气象因素来看，小麦生育期内（2012年10月11日-2013年5月26日），0 ℃以上的有效积温为2 256.5 ℃，降水为249.4 mm，光照时数为918.9 h，与小麦正常生长所需的2 221 ℃、275 mm、1 100 h的指标相比，积温基本持平，光照略显不足，降水偏少，但若扣除5月23-26日小麦已成熟时的降水62.5 mm来看，小麦生育期间降水只有186.9 mm，属于严重不足的程度。
从去年备播、整地、播种到5月底，气象要素对小麦生产影响较为突出，总体评价，利弊各有，弊大于利。9月8日降水201.5 mm，11日又降32.3 mm，两次合计233.8 mm，底墒充裕。就气象条件结合小麦生长发育特点对3个因素的影响作如下分析。
备播—整地阶段，特别是9月8日、11日两次降雨量为237.8 mm， 底墒充裕，对稳产有促进作用 。
3.1 整地播种-返青起身期（2012年10月11日-2013年2月15日）
此时段0 ℃以上积温767.5 ℃、降水92.8 mm、日照时数420.8 h。其中冬前（2012年12月20日前）积温675.5 ℃、降水85.1 mm，日照时数246.1 h，积温和光照较充分，降水不足。2013年10月没有明显有效降水，但是9月8日降水201.5 mm，9月11日又降32.3 mm，保证了麦田底墒充裕。10月25日前播种的麦田出苗较好，10月25日以后播种的麦田出苗困难。 11月3日全市降小到中雨，旱情有所缓解，整体上小麦出苗较好。但自2013年11月3日降雨以来一直到2014年3月25日，在长达近5个月的时段内，一直没有有效降水，大部分麦田出现了旱情，井灌区多数浇了越冬水和返青水，光照充足和积温适宜，再加上灌溉的作用，浇过水的麦田长势较好，个体发育正常，667 m2成穗较多，水浇地麦田平均667 m2穗数38.1万头和去年水浇地麦田头数38.8万头相近。
3.2 起身拔节-抽穗扬花期（2013年2月16日-2013年4月20日）
此时段0 ℃以上积温为730.7 ℃、降水51.6 mm、日照时数300.3 h。此时段光照充足，降水不足，总体上气温回升较慢，3月下旬和4月初降了2次小雨，平均降雨量都在10 mm左右，加上冬春灌溉面积大和底墒好，利于幼穗的发育，小穗数较多，平均结实小穗数15.3个，每小穗结实粒数2.2个，平均每穗结实粒数33.6个，但在4月19-22日之间遭遇了低温冷害，使正处于抽穗扬花期的小麦幼穗发育和授粉受到一定影响，造成部分麦穗中部空粒和上下部不孕穗增多，由于穗前期发育较好，穗子较大，小穗数较多，结实粒数仍达32.9粒/穗，平均穗粒数和常年相当，但高于去年。
3.3 扬花灌浆-完熟期（2013年4月21-5月26日）
此时段0 ℃以上的积温为756.5 ℃、降水105 mm，日照时数197.8 h，此时段光照充足，气温平稳，降水较多，特别是5月6 -7日两日降水20.9 mm；5月17-18日两日降水11.7 mm，大大缓解了旱情，对小麦灌浆十分有利，小麦叶片功能发挥较好，灌浆强度较大，促使2014年千粒质量增加，为小麦平均667 m2产突破400 kg创造了条件。
4 结语
2013年，夏粮作物增产的主要原因：一是科技支撑效果明显，通过高产创建、标准粮田建设、示范方建设、测土配方施肥、农业综合开发科技支撑行动；二是加强农业气象预测预报，强化科学综合防治病虫草害和小麦越冬期光照不足、部分渍害问题。病虫草害防控效果明显；三是农业机械的进一步普及和使用，为全市小麦的种、管、收创造了条件，农机、农艺的有机配合为小麦生产丰产丰收打下了基础；四是小麦优良新品种覆盖面更大，布局逐渐向合理方面发展，高产、优质、抗逆性强的半冬性品种面积增大。优良品种利用100% 。
干旱条件下提高桑叶产量的措施 篇4
随着全球气温的不断升高, 极端天气不断发生, 高温干旱对桑树生长造成严重影响, 使得桑叶产量低下, 叶质较差, 严重制约蚕桑产业的发展。如何在极端干旱少雨的条件下夺取高产, 是蚕桑产业工作者面临的难题。对蒙自县蚕区桑园的调查发现, 在相同干旱条件下, 并不是所有的桑园产量都差, 部分桑园产量相对较好, 究其原因主要是桑园规划、树形养成形式、桑树品种选择、施肥水平、田间管理及旱作农业的运作模式等不同而造成产量差异。只有采取科学合理的措施才能从根本上解决问题, 现将提高桑叶产量措施介绍如下。
1 科学规划新植桑园
水分是桑树树体的主要组成成分, 在桑树生命活动过程中起着重要作用。干旱时间过长, 会造成桑树叶片枯黄脱落, 甚至整个植株死亡。常年严重干旱的地区不适宜发展蚕桑生产, 山区种桑不能盲目发展, 一定要科学、合理规划, 只有在条件较好的土地上种桑才能夺得高产。若在山坡地种桑, 要按等高线方向栽桑, 减少和避免水土流失, 这样也可以截留水分, 增加土壤含水率[1]。
2 选择适合的树形养成形式
从树形来看, 低干、密植桑园根系入土浅, 多分布在20cm的土壤, 容易受旱, 中、高干树形根系入土深, 分布面积广, 吸水范围大, 具有一定的抗旱能力[2]。干旱地区桑园应适当稀植, 提高树形养成高度, 可实行中、高干养成形式, 使桑树根深树壮, 充分吸收深层土壤中的水分, 从而提高抗旱能力。对原有的地桑、低干桑园, 可根据情况改造为中、高干桑进行管理。
3 选栽抗旱品种
品种不同, 对于干旱胁迫产生的反应有所不同[3,4], 对水分需要也有不同要求。一般大叶型、叶肉薄的品种, 如加定桑、广东桑等需水多, 耐旱能力弱, 水分稍缺, 即停止生长, 叶片硬化黄落。而叶形中等、叶肉厚的品种如小冠桑、捋桑等耐旱力强。对于干旱少雨的地方栽桑, 应选择抗旱力强的品种。
4 合理施肥, 增强抗旱能力
合理施用磷、钾肥, 适当控制氮肥, 可提高植物的抗旱性。磷肥促进有机磷化合物的合成, 提高原生质的水合度, 增强抗旱能力;钾能改善作物的糖类代谢, 降低细胞的渗透势, 促进气孔开放, 有利于光合作用。钙能稳定生物膜的结构, 提高原生质的粘度和弹性, 在干旱条件下维持原生质膜的透性。增施有机肥, 能改良土壤结构, 增强土壤保水能力, 从而提高桑园抗旱能力。当新梢长到10 cm以上时, 可采用0.2%~0.3%磷酸二氢钾和0.2%尿素等作叶面肥每隔10 d喷施1次, 既能补充养分, 又能提高桑树的抗旱能力。
5 地面覆盖
对地面进行覆盖, 可有效减少杂草, 降低土壤水分的蒸发量, 增加土壤蓄水能力, 起到保墒的作用。桑园田间可用稻草或其他作物秸秆进行覆盖, 覆盖厚度为10 cm, 但应注意防止火灾。使用地膜 (黑色地膜效果最佳) 进行覆盖, 不但能减少水分的蒸发, 而且能使土壤深层水分向上层聚集, 可有效减轻干旱。
6 春耕结合除草
开春后, 在桑树发芽前, 进行1次浅耕结合除草, 深度为10~15 cm, 可使表土疏松通气, 便于接纳雨水, 提高土壤保水能力, 也能减轻杂草对土壤水分和养分的消耗, 减轻旱情的危害。
7 桑园行间套种
在桑园内套种豆科作物或禾本科牧草, 在肥田的同时, 又可以减少土壤水分的蒸发。待长到30~40 cm高时割下覆于行间, 既可减少土壤水分的蒸发和抑制其他杂草的生长, 又能起到保墒的作用。
8 桑园病虫害防治
干旱有利于桑蓟马、红蜘蛛、桑粉虱和桑尺蠖等虫害的发生, 要注意及时做好化学和人工防治工作。大旱后易发生暴雨和洪涝灾害, 由于干旱造成桑树的抵抗力下降, 易发生桑细菌病和真菌病 (主要是褐斑病和白粉病) , 应加强防治。
9 生长延缓剂及抗蒸腾剂的施用
施用生长延缓剂CCC能增加细胞的保水能力;施用外源ABA可促进气孔关闭, 减少蒸腾。施用抗蒸腾剂高岭土、塑料乳剂、脂肪醇等可降低蒸腾失水, 特别是黄腐酸具有促进根系发育, 缩小气孔开度和减少蒸腾的作用[5,6]。
1 0 发展节水、集水、旱作农业
旱作农业是指较少依赖灌溉的农业生产技术, 其主要措施有:收集保存雨水备用;采用不同根区交替灌水;采用微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等微灌技术进行局部灌溉;以肥调水, 提高水分利用效率;采用地膜覆盖保墒;掌握作物需水规律, 合理用水[5]。
总之, 在极端干旱的环境下, 提高桑叶产量的措施是多方面的, 只有根据当地的自然环境条件, 有针对性地采取科学合理的有效措施和方法, 以最大限度地保证桑树生长所需水分的合理利用、分配和吸收, 才能最大限度地提高桑叶产量。
参考文献
[1]范国明, 韩有魁.桑树栽培的干旱问题及对策[J].云南农业科技, 2010 (S1) :116-118.
[2]柯益富.桑树栽培与育种学[M].北京:中国农业出版社, 1997:133.
[3]储一宁.桑树品种和种质资源干旱胁迫生长差异[J].西南农业学报, 2011, 24 (6) :2086-2090.
[4]任迎虹.干旱胁迫对不同桑品种保护酶和桑树生理的影响研究[J].西南大学学报:自然科学版, 2009, 31 (4) :94-99.
[5]李合生.现代植物生理学[M].北京:高等教育出版社, 2006:356.
干旱的反义词有哪些-用干旱造句 篇5
干旱
gān hàn
【反义词】
湿润 潮湿 泛滥 水涝
【近义词】
干燥 干涸 干枯
【词语释义】
干旱(arid)，是一种水量相对亏缺的自然现象。通常指淡水总量少，不足以满足人的生存和经济发展的气候现象。干旱使供水水源匮乏，除危害作物生长、造成作物减产外，还危害居民生活，影响工业生产及其他社会经济活动。干旱后则容易发生蝗灾，干旱是自然现象，干旱并不等于旱灾，干旱只有造成损失才能成为灾害。
【词语造句】
在干旱地区用有机质纸张可能有助，能提高成活率。
考虑选择夏季干旱的地方作为种子园园址是有道理的。
图4用干旱地区的一个例子描绘了不同种的性状趋向性。
气象学家说我们面临着二十年较寒冷的天气和地区性干旱。
在1931年和其后的几年，连接发生严重干旱，接着便是大风沙暴。
可以证明有周期性反常干旱早夏的地方作种子园园址应是有利的。
一个则占据较干旱的沙壤土。
干旱期间庄稼都枯死了。
地下水位因干旱已降低。
旱季干旱伤害果树较大。
干旱持续了许多星期。
干旱导致广泛的缺粮。
干旱地区需要灌溉才能使作物生长。
干旱和水土流失一直是个老大难问题。
在秋季雨季来临之前，土壤逐渐干旱。
这个地区总体上是半干旱至干旱气候。
长期干旱之后土地硬得就像石头一样。
在干旱的条件下，叶子的膨压减少而气孔关闭。
萜类在某些干旱或半干旱气候条件下较为普遍。
这干旱的种种征兆更加重了费尔久逊博士的心事。
干旱条件 篇6
关键词：干旱,气候特征,农业生产,影响,防御措施
干旱是全球灾害之一, 具有持续时间长、影响范围广、危害程度深等特点, 尤其对农业生产影响最重。郸城县位于河南省东部, 豫皖两省交界处, 地处豫东平原, 黄河冲积扇南缘, 境内地势平坦, 海拔35.6~43.8m, 由西北向东南略倾斜, 全部为平原, 属暖温带半湿润季风气候区, 气候温和, 四季分明, 年平均气温14.6℃, 年平均日照时数2 258.6 h, 年平均降水量738.6 mm, 年降水量在600~900 mm的年份占59%。地形地貌及气候等有利因素为各种生物的繁衍生长尤其是发展农业生产提供了极为良好的条件, 郸城县常年种植小麦、玉米、红薯、烟草等作物。干旱是郸城县常见的农业气象灾害之一, 发生频率、持续时间长, 对农业生产危害重。本文选取1951-2010年郸城县气候整编资料, 统计分析了干旱发生特征, 探讨了干旱对农业生产的影响, 并提出防御对策。
1 郸城县干旱气候条件分析
干旱是郸城县常见的主要气象灾害之一。据统计, 1951-2010年郸城县共出现了42个干旱年, 干旱平均一两年一遇, 有“十年九旱”之说。其中1953、1955、1959、1966、1976、1977、1978、1985、1986、1993、1997、2004、2005和2006年达到重旱等级, 重旱平均三四年一遇;1953、1959、1960、1961、1976、1977、1984、1986、2004、2005、2009的11个年份为一年发生两季干旱, 平均五六年一遇;一年内出现三季连旱的年份有7个, 分别出现在1955、1966、1986、1993、1997、2001和2006年, 平均十三四年一遇。
1.1 春旱
郸城县春旱发生率较高, 常出现在3月下旬-5月中旬, 近几年春旱趋于增多。1951-2010年期间共出现31次春旱, 平均两三年一遇, 其中有20个年份达到较大春旱, 降水量较历年同期偏少40%~60%。这是形成干旱的主要原因之一。郸城县春季气温回升快, 3月平均气温可升至20 ℃以上, 而且此时期郸城县多风, 气温高加上大风致使相对湿度变小, 土壤蒸发加速、增强, 当土壤蒸发量远超降水量几倍甚至几十倍时就形成干旱灾害。
1.2 夏旱
夏旱又分为初夏旱和伏旱。郸城县5月下旬-6月中旬初夏时节, 在大陆副热带高压气团及北退的南支急流输送的变性冷空气影响下, 平均降雨量45.0~64.0 mm, 约占全年总降水量的6%~9%, 如果此时期长时间为大陆暖性高压控制, 极易出现晴热少雨天气引发干旱出现。近60a中郸城县共出现初夏旱16次, 平均三四年一遇, 其中1960、1965-1968、1976-1977、1985、1997和2005共10个年份达到重度初夏旱, 平均四年一遇。通常, 初夏旱自5月中下旬开始, 6月下旬降水增多而解除, 但个别年份由于雨季推迟, 直到7月初才能解除初夏旱。初夏旱旱期一般为20~30 d, 最长可达到40~50 d。郸城县降水量集中在每年的6-8月, 出现伏旱机率较小, 平均6~10年一遇;伏旱通常在6月下旬出现, 旱期可长达40~60 d, 8月底解除, 严重伏旱期长70~80 d, 持续至9月上、中旬结束, 形成负、秋连旱。
1.3 秋旱
每年的9月下旬-10月下旬期间, 郸城县晴朗少雨, 有利于秋作物收获晾晒, 但不利于晚秋作物后期生长和夏播作物开花结果, 秋旱是导致秋作物收成直接下降的关键原因。近60 a中, 郸城县共出现秋旱8~12次, 平均6~8年一遇, 其中有11个年份达到重级秋旱灾害, 平均七年一遇。秋旱可从8月中、下旬开始, 旱期达30~40d, 于10月中下旬解除, 严重秋旱可持续60 d左右, 延至“小雪”时节解除。
2 干旱对农业的影响
2.1 春旱对农业生产的影响
郸城县春旱通常旱期长达60~70 d, 严重春旱可持续80~90 d, 干旱灾害一般会在“立夏”时节前后随着降水的增多结束, 但个别年份可延长至“小满”时节后才得以解除。春季正是郸城县冬小麦返青、拔节、抽穗期, 对水分需求逐渐增多, 并达到需水临界期, 如果遭遇春旱, 水分供给不足就会严重减产。此外, 降水偏少或无有效降水对棉花、玉米等春播作物适时播种及出苗、幼苗生长有很大的不利影响;同时, 还可影响烟叶、辣椒等经济作物大田移栽。
2.2 夏旱对农业的影响
5月中下旬-6月下旬期间, 正是郸城县夏播时节, 遇干旱少雨影响秋作物适时播种, 秋作物播种期甚至可推迟至6月底或7月上、-中旬, 干旱造成的晚播极易使作物成熟期延迟遭受低温冷 (冻) 害, 减产减质。6月下旬-8月下旬属于郸城县气温最高的盛夏时段, 此时期内气温高, 降水集中且不均, 持续炎热少雨往往可引发干旱灾害, 而这段时期也正值秋作物旺长需水最多时期, 玉米、大豆、棉花等秋季农作物遭遇严重的“卡脖子”旱, 将无法正常抽穗、开花、结籽, 可致减产, 甚至绝收。1959年7月, 连续无降雨, 大旱持续近1个多月, 土壤水分大量蒸发, 土壤含水量仅有6%~10%, 大豆、高粱、谷子等作物受旱出现卷叶, 严重的甚至枯黄, 玉米因水分不足干缨, 难以正常授粉, 而且种植的晚秋红芋出现了严重的缺苗死苗现象, 当年伏旱致使郸城县10.5万hm²早、晚秋作物受灾。
2.3 秋旱对农业生产的影响
9月下旬-10月下旬正是郸城县晚秋作物成熟后期及冬作物播种时节, 长期干旱少雨形成秋旱灾害, 如大豆瘪荚或颗粒不收, 棉花早熟而减产减质, 如果是伏旱加秋旱可直接影响晚秋作物产量、品质, 影响冬小麦适时播种和出苗。
3 干旱灾害防御措施
3.1 加强水利设施建设, 提倡节水灌溉
水利是农业的命脉, 应加大投入资金兴修水利, 搞好农田基本建设;同时, 要提倡节水灌溉, 提高水分利用率, 推广喷灌、滴灌和地下灌溉等先进浇灌技术, 节约水资源, 达到最佳水资源利用;还可采用覆盖、免耕等技术, 减少土壤水分流失, 减轻干旱对作物生长发育的影响。
3.2 适时开展人工影响天气作业
提高地方人工影响天气作业能力和作业点建设, 加强干旱时期天气预测预报, 密切关注天气变化, 抓住有利时机实施人工增雨作业, 加大作业密度, 合理开发空中水资源, 有效缓解干旱灾害对农业的影响。
3.3 改善生态环境, 大力植树造林
大力开展植树造林, 增加森林覆盖率, 保护和改善生态环境, 治理沙化耕地, 控制水土流失, 防风固沙, 增加土壤蓄水能力, 积极应对气候变暖带来的负效应, 减轻干旱灾害损失。
参考文献
[1]牛亚豪, 江宪发, 徐峰.周口市历年干旱分析[J].河南水利与南水北调, 2012 (12) .
干旱条件 篇7
南昌市位于江西省中部偏北, 属亚热带季风气候, 温暖湿润, 雨量充沛, 水资源较为丰富。特别是赣江、抚河等过境河流带来大量径流, 为南昌市的国民经济和社会发展提供了重要的水源保障。也就是说, 在正常年份, 南昌市水资源供需矛盾并不突出。
但是, 受气候等因素的影响, 全市降水、径流时程分布不均, 年际、年内变化大, 加上不同区域蓄水工程设施发展不平衡, 就更加容易造成局部地区枯季无水可用, 从而给南昌市水资源的可持续利用带来困扰。而且, 一旦遇到干旱年份, 水资源供需矛盾就会逐渐尖锐, 不能满足城乡经济社会迅猛发展对供水安全保障日益提高的需求。特别是遭遇特大干旱年份或连续干旱年份, 水资源紧缺程度在某些地区会急剧升高。因此, 加强全市干旱条件下水资源的优化配置研究, 非常必要。
1 南昌市水资源概况
1.1 当地水资源量
南昌市多年平均降水深1 589.1 mm (1956-2000年系列) , 降水总量117.64亿m3。南昌市降水量年内分配不均, 年际变化大;但地区分布相差不大, 自西向东略为减少, 最大为安义县1 701.2mm, 最小为进贤县1 560.5mm。
南昌市多年平均水资源总量为65.98亿m3, 其中地表水资源量61.53亿m3, 地表水与地下水不重复计算量4.45亿m3 (分区水资源量详见表1) 。
亿m3
1.2 过境水资源量
南昌市内水系发达, 赣江、抚河及修河的主要支流潦河穿境而过, 信江西大河傍市境东北入鄱阳湖, 过境水量丰富, 多年平均过境量达992.88亿m3 (主要过境水量统计详见表2) 。
亿m3
2 南昌市干旱条件下水资源特点
2.1 当地水资源特点
2.1.1 时间尺度上的降雨数量差异大
受气候影响, 南昌市年内降水分布不均, 年际变化也很大。从年内看, 4-6月份降水集中, 占全年的47%, 7-9月农业用水高峰期则降水不足, 只占全年的20%。从年际看, 降水变化幅度也很大, 50%、75%、95%频率下年降水量分别为1 526.4、1 200.1、818.6mm (分区年降水量见表3) 。
mm
2.1.2 空间尺度上的调蓄能力差异大
南昌面积不大, 区域内部各地降水量相差不大。当地水资源利用程度主要取决于本地蓄水能力的差异。一是丘陵山地与平原地区蓄水工程规模上的差别, 丘陵山地水库、塘坝较多, 蓄水能力相对较高;而滨湖平原地区蓄水工程很少, 仅靠渠系与少部分塘堰调蓄雨水, 能力较低。二是丘陵山地或平原地区内部在蓄水能力上也存在不平衡现象, 部分地区雨水调蓄工程少, 雨水蓄积率低。因此, 南昌市内不同区域的本地水资源利用率的差异较大。
2.2 过境水资源特点
2.2.1 过境水资源总量年际年内变化大
赣江、抚河及修河的主支流潦河, 为南昌主要的过境河流。受气候影响, 共性的问题是水资源年际年内变化大。各条河流年内来水不均, 4-6月份, 为来水高峰期, 7-9月份, 径流大幅下降, 10月份到次年2月份, 河流进入枯水期;各条河流年际变化也很大, 不同来水频率下的分月平均流量差异较大 (详见图1-3) 。
2.2.2 可用过境水资源量的流域差异大
流经南昌的三条主要过境河流的流域面积差异较大, 赣江流域面积8.35万km2, 抚河流域面积1.58万km2, 潦河流域面积0.43万km2, 因此, 过境水资源量差异较大 (详见表2) , 赣江过境水资源最丰沛, 为南昌市提供的水资源保障程度也最高。另外, 3个流域的现状水资源开发程度不一, 抚河干支流的大中型水库灌区建设强度最高, 干旱条件下, 下游往往处于断流状态, 生活、生产用水紧缺, 生态基流更是无法保证。
2.2.3 过境水资源利用的水工程保障程度不一
南昌位于赣江流域的末端, 赣江水利用的方式以提水为主。近年来, 河床因采砂影响而大幅下切;加上受长江中下游及鄱阳湖的低枯水位的连锁反应, 枯水期大幅提前, 而且持续时间延长, 进入新世纪以来, 枯水位不断突破新低。2011年12月31日流量为442m3/s时, 出现12.35m的历史最低水位 (八一桥水位站) ;而1963年大旱时, 出现历年最小流量172 m3/s时, 水位为16.19m, 两相对比, 可见一斑。而南昌市沿江滨湖地区各类提灌泵站多建于20世纪60-70年代, 取水口底板高程多在16m左右 (按1963年大旱时的水位来看, 当时是够用的) , 在如今枯水期水位严重下降的情况下, 往往出现因水位过低而无法正常取水的现象。
而南昌的抚河、潦河流域以有坝引水为主, 受上述因素的影响较小, 过境水资源利用的工程保障程度相对较高。
3 南昌市干旱条件下水资源配置中的问题
从上述分析可以看出, 南昌市本地水资源明显具有时程分布不均和区内调蓄能力差异较大的特点;干旱条件下, 平原圩区对过境河流的依赖程度非常高, 部分蓄水工程缺乏的岗地水资源短缺程度相当严重。
另外, 从历史资料上看, 当南昌市降水稀少时, 几条主要河流的上游地区降水一般也较少, 会导致来水不足;因此, 发生重大旱灾的时候, 往往是当地降雨少与来水弱同时发生。而南昌市内几条主要过境河流在可用水资源量和供水工程的保障方面存在较大差异, 如赣江可用水资源量丰沛, 但现状条件下受提水工程的能力影响较大, 抚河的引水工程能力保障程度高, 但在干旱条件下的可供水资源量匮乏, 已经多次出现断流的现象。
具体来说, 南昌市在干旱条件下的水资源配置中, 要重点关注以下3个问题。
3.1 水资源配置计算单元细化的问题
在水资源的优化配置研究中, 研究对象的空间规模由最初的一个水库或灌区的工程单元, 逐步扩展到不同规模的区域、流域。目前的水资源优化配置通常以下一级行政区划为计算单元, 而且均存在一个理论上的假定, 即:可以在全区域 (流域) 范围内进行协调供水, 不受工程限制。但是, 在抗旱实践中, 协调供水应当与不同单元的水资源特点、单元间的地形地貌、已建 (待建) 输、配水工程, 或者可能的应急输、配水线路等联系起来。也就是说, 协调供水线路是有限制条件的。
因此, 在划分水资源配置单元时, 如果采用常规的方法 (即按照下一级行政单元来划分) , 难以体现单元内水资源特点及调度的可操作性。因此, 应当根据前面提到的那些因素, 将南昌市分划成不同的子区, 划分是应遵循两个原则:
(1) 尽可能按照流域、地形、地貌条件细化计算单元, 以便结合当地水资源特点计算可供水量;
(2) 尽可能与基层行政区划一致 (或概化为一致) , 即一个计算单元包含一个或几个乡镇, 以便经济、社会统计资料的收集。
3.2 水资源供需平衡分析的优化问题
水资源供需平衡, 就是分析某区域特定时段的可供水量与需水量的关系, 当可供水量大于等于需水量地, 实际供水量可依需求而定;当可供水量小于用水需求时, 就出现供需失衡状态, 需要进行水量的优化配置。
在工程建设规划或流域 (区域) 水资源分配方案研究中, 一般都是以年为时段, 考虑供水与需水的平衡计算。在干旱条件下, 这种尺度的供需平衡核算是不能满足实际应用需求的。主要原因是区域水资源需求受干旱程度影响最大的是农业用水, 而农业用水需求是由作物种植结构及其灌溉规律决定的, 年内的某一个或某几个月份发生干旱而带来的需水量可能完全不同。因此, 南昌市干旱条件下的水资源供需平衡分析中, 以月为时间尺度, 对各月单独进行水资源供需平衡分析, 得到不同频率来水 (或降雨) 情况下的各月在不同水平年, 不同片区 (分区) 将会出现的水资源余缺额度。
3.3 生态环境需水量的合理测算问题
随着数学规划和模拟技术的发展, 运用数学模型方法来研究水资源的优化配置从上个世纪就已经成为一种趋势。而且, 近些年来, 大系统优化理论、计算机技术和新优化方法的应用, 使复杂得多水源、多用水部门的多目标优化配置问题变得可行, 国内外更加注重生态环境约束在水资源优化配置中的研究。但是, 干旱条件下的生态环境约束参数的确定, 特别是河道生态环境需水量的确定一直是业内的争论焦点。
目前, 国内外对河道内生态需水量及其计算方法的研究尚未完全成熟, 河道生态需水量的估算方法主要有水文学方法 (如Tennant法、最小30d连续流量法、逐月最小生态径流计算法) 、水力学方法 (如湿周法) 、生境方法 (如IFIM法) 等。在水资源规划领域, 普遍采用的是Tennant方法。但是, 这种以多年平均径流量的百分数 (多取10%) 作为河流最小生态环境需水量的算法, 在干旱条件下, 往往遇到挑战, 即此时的河道径流量往往小于这个值。
因此, 对于丰水型地区来说, 要对不同来水频率条件, 采取不同的河道内生态环境最小需水量估算方法。对P=75%时, 河道径流不是太小时, 可以用Tennant法直接确定河道内生态环境最小需水量;对于P>90%的情况, 可以结合Tennant法和逐月最小生态径流方法来确定, 取二者的较小值作为河道内最小生态环境需水量。因为在天然情况下, 水生生物已经安全经历过这样的最小径流过程, 并且生态系统并未遭到不可恢复的破坏。
4 结语
综上所述, 南昌市内各区域不仅存在因时空分布不均而带来水资源禀赋的差异, 还存在水资源开发利用保障程度的差异。因此, 在水资源配置时, 不能简单地以县 (区) 等行政区划为单元, 而是要按照流域、地形、地貌条件细化计算单元, 以便结合当地水资源特点计算可供水量;并且要结合当地现状年及不同规划水平年的分月水资源需求的调查分析的用水需求, 分析不同时段的当地水资源与过境水资源特点, 来选择水资源优化分配的原则与配置原则的约束条件。唯此, 分析出来的水资源承载能力和优化配置方案, 才可以为干旱条件下区域水资源总量控制提供理论依据与技术支撑, 才会具有应用价值。
参考文献
[1]陈睿玲.城市水资源供需平衡分析研究[D].福州:东南大学, 2007.
干旱条件 篇8
本研究主要基于土库曼斯坦的气候和水资源特征,结合相关的统计资料和地理学基本理论,对土库曼斯坦水资源利用现状进行分析,并据此提出有针对性的建议。土库曼斯坦位于中亚最南部,总面积为48.81万km2,总人口约564万人(2002年)。其中,约80%的领土被卡拉库姆大沙漠覆盖。由于深居内陆,暖湿气流很难到达,因而降水稀少,气候异常干旱。其境内自产水资源非常有限,而且水资源分布不均。阿姆河作为境内最大的河流,是工农业生产用水最主要的来源。水资源在其国民经济发展中有举足轻重的作用,是影响区域经济发展的重要因素之一。因此,合理利用有限的水资源将成为实现土库曼斯坦社会经济可持续发展的关键因素。新疆地处我国西北干旱区,其干旱气候条件下的水资源特征与土库曼斯坦具有一定的相似性。所以,土库曼斯坦水资源利用中出现的问题和一些应对措施对新疆地区实现水资源的合理利用也具有一定的参考价值。
1 气候与水资源概况
1.1 土库曼斯坦的气候特征
土库曼斯坦是典型的极度干燥的强烈大陆性气候。夏季漫长(从5月中旬到9月),高温干燥。冬季(从11月到第二年1月或2月)寒冷,降雪稀少。气温年较差和日较差大,全国年平均气温为21~34℃。其中,北方的年平均气温为11~13℃,东南为15~18℃。1月是全年最冷的月份:它的平均气温从该国东北部的-6℃过渡到东南部的3℃和最西北部的27~32.4℃。在列别捷克和卡拉库姆沙漠的中部和东南部最高气温可达48~50℃。在北部、里海沿岸和山区气温稍低。全年无霜期为187~250d,西北地区(达沙古兹绿洲)的无霜期时间持续187~200d,其他地区为230~250d。由于该国的地理位置和稀少的云量,促使地表大量热量得以积累。年太阳辐射总量在西北为606.7kJ/cm2,东南为682.0kJ/cm2。
由图1可以看出,从1990-2009年,土库曼斯坦的月平均降水量最多时也不超过30mm,可见气候十分干旱。土库曼斯坦地处低纬且深居内陆,导致其降水稀少,蒸发量大。南部和西南部都属严重干旱大陆性气候。该国多年平均降雨量在76~380mm之间,而且全年降雨量分布很不均衡,降水主要集中在春季,且主要分布在山区和山前地带,这些地区的年平均降水量可达380mm,如东南部的科佩特达格山地区。其他一些地区降雨相对较少,如卡拉勃加兹戈尔湾和东北部沙漠地区的降水量平均分别只有95和105mm。
土库曼斯坦一年当中风沙天气较多。在其北部盛行东北风,中部和沿科佩特山山麓平原盛行东风,东南卡拉库姆则盛行北风。在该国的低地,年平均风速为3.2~4.2m/s。又由于土库曼斯坦大部分地区被沙地覆盖,因此在大风期容易产生沙尘天气。其中,春季和夏季为沙尘天气多发期。沙尘暴的年平均天数为35~67d,有些年份在卡拉库姆沙漠沙尘暴天数可达106~113d。
1.2 干旱气候条件下的水资源特征
由于气候十分干旱,空气湿度低,降水稀少,所以土库曼斯坦境内自产的水资源十分有限。而且由于降水分布不均,导致不同区域的水资源储量存在差异。降水较为丰富的山区和山前地带水资源储量相对较多,远离海岸的内陆沙漠地区水资源却十分有限。在土库曼斯坦境内有从阿富汗和塔吉克斯坦入境的阿姆河,以及其他一些入境河流。这些河流是国民经济发展所需淡水资源的主要来源。土库曼斯坦每年的河流水资源总量约为250.04亿m3,其中,阿姆河为220亿m3,占88%。阿姆河是中亚第一大内陆河,也是土库曼斯坦工农业用水最主要的来源。其发源于土库曼斯坦境外的帕米尔高原地区,流经土库曼斯坦东北地区,出境经乌兹别克斯坦汇入咸海。该河全长2 485km,在土库曼斯坦境内长约1 000km。同时,阿姆河也是土库曼斯坦境内水流量最大的河流,其多年平均水流量为22 000m3/a,约占土库曼斯坦境内多年平均总水流量的近84%。
在土库曼斯坦的水资源结构中,绝大部分用水来自河流,特别是阿姆河。所用河流水总量占总用水量的95%。土库曼斯坦境内的河流主要有阿姆河、穆尔加布河、捷詹河、阿特拉克河以及其他一些小河流。由于降水不足,各大河流的补给主要以冰川、积雪融水为主。小河流主要分布在丘陵地带,且大部分有地下水补给。除了河流水,地下淡水也是重要的供水来源。但土库曼斯坦的含水层分散且面积较小,因此地下水开采的潜力十分有限。土库曼斯坦境内湖泊很少,而且大部分是咸水湖。湖泊主要分布在河湾地带和洼地。在穆尔加布河河湾地带约有30个湖泊,平均深度为2~3m,都是咸水湖。所以湖泊水无法为国民经济的发展提供水资源保障。
2 水资源开发利用现状分析
2.1 水资源短缺,供需矛盾突出
土库曼斯坦气候干旱,国土大部分被沙地覆盖。年降水量小,蒸发量大,空气湿度低,水资源十分有限。水资源危机的临界线是1 000m3/人,土库曼斯坦人均水资源量远低于水资源危机的临界线。它境内的湖泊很少,地下水资源也十分有限,所以土库曼斯坦每年工农业生产用水绝大部分依靠几条入境河流。又因为它在中亚五国中,处于河流的下游,河流水量较低。其每年的河流水资源总量约为250.04亿m3。但它的年用水量较大,土库曼斯坦年用水总量占咸海流域总量的20%,在中亚五国中居第二位[8]。可见,土库曼斯坦水资源供需矛盾非常突出。从图2可以看出,从2000-2004年,土库曼斯坦每年的取水量和用水量呈逐渐上升的趋势。这一趋势将进一步加剧其水资源的供需矛盾,也最终将影响本国社会经济的可持续发展。
2.2 水资源污染,水质下降
随着社会经济的不断发展,人们在经济利益的驱动下,违背水资源的客观自然规律,不顾水资源有限性、脆弱性、可恢复、可再生的特点,不合理地使用水资源,以致水资源遭到污染和破坏[9]。工业废水和城市生活污水的不合理处理,以及农村地区农药和化肥的大量使用,都会对河流的水质产生影响。根据中亚国家间水资源协调委员会的研究,1960-1995年间,阿姆河土库曼段三处(克尔基、埃尔齐克、达尔甘阿塔)矿化度总体呈上升趋势。随着区域开发和经济的发展,这种趋势进一步增强。每年大约有43亿m3的污水进入河流。水中有害物质含量的增加以及盐渍化引起的饮用水盐度的升高,导致了水体水质的恶化,这不仅对水中生物造成了影响,还严重影响了农业用水以及日常生活用水安全。更重要的是,水质的恶化使得原本已经很突出的水资源供需矛盾更加严重。
2.3 水资源浪费严重
土库曼斯坦气候干旱,农业生产主要依靠人工灌溉。在该国的用水结构中,近90%被用于农业灌溉。但是,这些用于灌溉的水资源利用率却不高。由于水利设施不足,土库曼斯坦用于灌溉的水资源大约有1/3通过沙土上的渠道流失。另外,其灌溉方式也比较落后,仍然采取漫灌的形式。这种传统的灌溉方式不仅浪费了大量的水资源,而且容易导致土壤盐碱化。除此之外,在工业生产中也存在水资源浪费的现象,水资源利用效率还有待提高。在日常生活中,人们的节水意识还比较薄弱,节约用水的习惯养成还需要继续加强。这些水资源的浪费现象,进一步加剧了水资源短缺的严重程度[10]。
2.4 水资源利用结构和管理机制有待调整
在土库曼斯坦的水资源利用结构中,农业用水占近90%(相对于实际用水量),近8%被用于工业,近2%被用于城市生活。水资源消费结构有待优化调整。其中农业用水数量巨大,但利用率低,水资源浪费现象严重。另外,土库曼斯坦水资源管理机制也需进行适当调整。在土库曼斯坦,水资源管理是一个复杂的系统,其包括许多部门和机构。这些机构经常担负连带责任和职能。除了复杂的管理结构外,各个层级的国家职能也需要关注。资源的利用和保护基于流域管理、区域管理以及行政管理这三种方式来进行。土库曼斯坦政府、地方主要负责机构以及专门设立的政府机构负责水资源管理工作的具体执行。由于缺乏有效统一的管理,不仅会影响各部门之间的协调性,而且可能会导致水资源不合理的利用。
2.5 人口增长较快,人均水资源占有量下降
土库曼斯坦是一个多民族的国家。根据土库曼斯坦国家统计与信息研究所2002年1月1日的数据显示,该国大约有564万人,并且每年在以5%的速度快速增长。其中,工作年龄以下的人口约占总人口40%,工作年龄人口占55.8%,老年人口占6.1%,人口平均年龄为24岁。从图3可以看出,在2003-2012年,土库曼斯坦的农村和城镇人口都呈现出持续增长的态势。不断增长的人口将会使不断增加的用水需求与有限的水资源之间形成长期的矛盾[11]。从20世纪80年代中期起,由于河流水资源十分有限,土库曼斯坦的人均用水量每年都在下降。到2000年,土库曼斯坦的人均水资源占有量减少到3 246m3/人。随着人口的进一步增长和水资源消耗量的不断增加,土库曼斯坦的人均水资源占有量将会进一步减少。这将会对正常的生产生活和社会经济的可持续发展产生重大的影响。
3 关于土库曼斯坦水资源合理利用的建议
水资源合理利用是指对水资源进行合乎人类需要和合乎规律的利用。合乎人类需要既包括合乎当代人的需要,也包括合乎后代人的需要。合乎规律主要是指合乎水资源的基本规律。水资源作为一种重要的环境资源,对其利用要充分考虑到区域水资源的承载力。一旦过度开采水资源,必然会引起严重的生态与环境问题。合理利用水资源应着眼于现有的水资源,而不是开发新的供水能力满足水资源需求,彻底改变“以需定供”的供水模式,用“以供定需”来代替。合理利用的核心是节约利用,即所谓“节流”,其本质是抑制需求,节约用水[12]。根据上述土库曼斯坦水资源利用存在的问题,现提出以下建议。
3.1 适当控制用水规模,缓解水资源供需矛盾
由于土库曼斯坦境内水资源有限而水资源消耗量巨大,所以其水资源供需矛盾十分突出[13]。要缓解这种供需矛盾,实现水资源的合理利用,首先要做的就是适当控制用水需求,采取合理的措施限制用水规模,提高水资源利用率。具体来说,可以从以下几个方面实施:(1)适当控制农业用水。农业用水在土库曼斯坦水资源消费结构中几乎占到90%的份额。在保证粮食安全的前提下,适当控制农业用水规模,有利于缓解水资源供需矛盾突出的局面;(2)在工业生产中,应及时改进企业生产技术,改善企业管理,减少水资源消耗量;(4)在城市生活中,要大力推广节水设施,提高水资源利用率,以降低生活用水消耗量。
3.2 防治水污染,保证用水安全
水环境的污染及水质的恶化,使人们的用水安全受到威胁,也使得水资源短缺的现象更为严重。在追求经济利益的同时,不能以牺牲环境为代价,也不能用资源的消耗和环境的污染来换取短暂的繁荣。防治水污染,保证用水安全,应当给予足够的重视。防治水污染应当以预防为主,治理为辅,防治结合。一方面,要加强水环境监测和管理力度。要强化对水环境的监测,及时反映水环境的动态变化,以便及时作出判断和反应。另一方面,要治理受污染的水体,改善水质。根据受污染程度的不同,采取相应的技术措施进行治理,使得已经被污染的水能够被工农业生产再次利用。此外,还要制定并不断完善用水的规章制度。对造成水污染的企业和个人,要加大处罚力度,以减少水污染现象的发生。
3.3 改良基础设施,减少水资源浪费
由于基础设施不足和生产技术落后而导致的水资源的浪费,也是造成土库曼斯坦水资源紧张的原因之一。首先,在农业生产方面。由于其灌溉基础设施不足和灌溉方式不当,导致有相当一部分水被白白浪费掉。据统计,土库曼斯坦用于灌溉的水资源大约有1/3通过沙土上的渠道流失。为了减少这种不必要的损失,要加强基础设施建设。改善渠道防渗及管道输水技术,减少输水过程中水资源的损失[14]。同时,还要逐渐改变传统的灌溉方式,大力发展高效的节水农业,提高水资源利用率。其次,在工业生产方面。要不断改善生产管理,发展污水处理技术,使水资源可以循环高效地利用。再次,在日常生活方面,要不断提高公民节水意识,逐渐消除水资源浪费现象。
3.4 调整用水结构,完善水资源管理体制
不合理的用水结构,会影响社会经济的协调发展。在土库曼斯坦用水结构中,农业用水占近90%,工业用水约占8%,城市生活用水约占2%。农业生产消耗了绝大部分水资源,但其经济效益在三大产业中最低。为了优化用水结构,提高经济效益,就应当在保证全国粮食安全的基础上,适当压缩农业用水规模。使水资源在各产业间能够实现合理分配,实现经济效益最大化。除此之外,完善水资源管理体制,也是实现水资源合理利用的重要举措之一。土库曼斯坦水资源管理系统复杂,其包括许多部门和机构。在水资源管理过程中,各部门间可能会产生行动不协调的问题。政府应当设立统一的水资源管理部门,并调整和优化其内部结构,使各级部门能够协调运转,实现水资源的合理规划和科学利用。
3.5 适当控制人口规模,降低水资源需求量
干旱条件 篇9
我国西南地区于2009年下半年至2010年上半年遭受罕见的极端干旱天气, 在云南省12.06万╳104km2的红层[1]地区, 使灾区的生产无法进行, 人、蓄饮水非常困难。在党中央的指挥下, 国土资源部的组织领导下, 我局组成6个抗旱突击队先后赶赴灾区找水抗旱, 工作情况见表1。
2 区内地层
江城县区内地层出露较简单, 出露有新生界第四系、第三系 (N、E) 、中生界白垩系 (K) 、侏罗系 (J) 、三叠系 (T) 和古生界二叠系 (P) 地层, 沿李仙江沿岸偶有古生界石炭系 (C) 地层出露 (见图1) [2]。
2.1 新生界
2.1.1 第四系
更新统 (Qpal) , 层厚2～29m, 砂质粘土石英质细砂、粉砂岩, 不等泥砾层、砂砾石层。
2.1.2 上第三系
中新统 (N1) , 层厚>398m, 上部:黄褐色粘土岩含钙质粉砂岩, 砂岩夹煤层, 下部石英砂岩、含钙质粉砂岩、底部为砾岩。
2.1.3 下第三系
渐始新统, 小丫口组 (E2X) , 层厚>298m, 褐红色钙质泥岩, 粉砂岩。泥质粉砂岩互层。始新统, 勐野井组 (E1m) , 层厚279～1300m, 紫红色泥砾岩、泥岩夹石膏岩盐、钾盐、粉砂岩。
2.2 中生界
2.2.1 白垩系
上统, 曼宽河组 (K2m) , 层厚2894～3142m, 紫红色泥砾岩、泥岩夹石膏岩盐、钾盐、粉砂岩。
下统, 曼岗组 (K1m) , 层厚259～835m, 紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹石英砂砾岩。
乌沙河组 (K1w) , 层厚21～395m, 上部褐红色泥钙质粉砂岩与细砂岩、石英砂岩互层, 下部钙泥质粉砂岩、泥岩互层夹细砂岩。
景星组 (K1j) , 层厚824～1632m, 上紫灰、紫红色粉砂质泥岩夹粉砂岩、细砂岩, 黄白色白色中细粒石英砂岩夹粉砂岩、泥岩。
2.2.2 侏罗系
上统, 坝注路组 (J3b) , 层厚182～989m, 暗紫红色钙泥质粉砂岩、泥质为主, 灰紫红色细粒砂岩、钙质砂岩、泥灰岩透镜体。
中统下统, 和平乡组 (J2h) , 层厚702～3296m, 上部紫红色粉砂岩, 泥岩夹细砂岩、泥灰岩。
小红桥组 (J2x) , 层厚291～778m, 紫红色, 灰紫色泥岩、粉砂岩、细粒长石石英砂岩夹杂色钙泥质粉砂岩, 底部为厚十余m之砾岩。
2.2.3 三迭系
上统, 良子寨主 (T3l) , 层厚825m, 杂色泥岩夹安山质凝灰岩、凝灰质砂岩、薄层灰岩。
大路边组 (T3d) , 层厚2082m, 灰紫色砾岩、粗细砂岩夹泥岩、凝灰岩。
3 区内地质构造
江城县位于青藏滇缅印尼巨“歹”字型构造体系中段的东支哀牢山西侧及永平—思茅槽地的东南部[2]。区内经历了多次的地壳运动, 造就了比较复杂的构造形迹, 区内褶皱断裂比较发育。但以构造展布及形态特征来看, 江城县县域范围内构造有如下总的特征:区内褶曲具有明显的方向性, 大部分为北西向, 少数为南北向, 它们彼此大体平行;褶曲以线状及长轴状为主, 排列十分紧密, 其中还有倒转褶曲, 反映了区内的褶皱比较强烈。而断裂构造以北西向的逆断层占优势, 其次为北东方向的正断层。北西向的断裂一般延伸很长, 与褶曲关系十分密切, 大体与褶曲轴向一致, 且多发生在皱褶的两翼。北东向断裂侧相对较为短小, 大多与褶曲轴向直交, 大部分切割了北西向断裂, 形成较北西向的断裂晚些。在总的分布上, 县域西部褶曲比较发育, 断裂较少;东部断裂、褶曲都比较发育;而中部地区, 褶曲较少, 断层密布, 纵横交错, 多为单斜断块区。总观区内地质构造轮廓, 略有向西北收敛, 向南东撒开之势 (见图1) 。皱着、断裂、水文和气候共同控制着县域内的地形地貌的形成, 前两者是内因, 后两者是外因。
4 地下水分部规律
区内地下水的分部规律受地质构造、地层和地形地貌所控制, 在相同的地形地貌单元内, 地下水主要受地质构造和地层性质所控制, 总体趋势是坝子分部多, 山区分部少;构造复杂区分布多, 构造简单区分布少[4];具体见工作区地下水量分布图2。
5 影响地下水资源开采的因素
在地下水资源开采的过程中影响因素很多, 有客观的, 也有人为的, 在此次抗旱突击找水的工作中综合运用了多种找探采的方法, 按日开采量把区内地层富水性分为中等, 贫乏和极贫乏[4], 工作区探采成果及方法见表2及表3。
6 结论
工作区内基础性资料少, 各种地质调查不够深入, 抗灾就灾时具有指导性的科学技术方法及地方经验少。鉴于现况, 希望在以后的工作中能加强边疆地区、高寒山区、贫困的区的基础性工作, 为防灾、减灾、抗灾体工必要的, 科学的技术和工作方法。
摘要：本文通过对云南省普洱市江城县2010年抗旱突击找水区域中地层、地质构造、成井工艺的对比, 找出地下水的富集规律, 最优开采方法, 对今后在红层地区地下水资源的勘查、开采、研究上具有一定的指导意义。
关键词：红层,地质构造,井体结构
参考文献
[1]郑万模, 魏伦武等, 西南红层严重缺水区表层地下水富水性等级划分及其意义, 2004
[2]云南省地质调查局第二区域调查大队, 云南省1:20万区域地质图江城幅, 地质矿产出版社, 1976
[3]地质矿产部, 云南省地质志, 第一版, 地质出版社, 1982
干旱条件 篇10
关键词：大豆,水肥,产量
我国水资源紧缺, 人均水资源量仅为世界平均值的1/4, 而占全国总用水量70%的农业[1], 其农田灌溉用水浪费现象却相当严重, 灌溉水的利用率仅为45%左右;自然降水利用率仅为56%。水肥是农业生产中投入的主要两个因素, 也是可以人为调控的两大重要的技术措施。而在旱区和半干旱区农业生产中, 水分亏缺是限制肥料效果的重要原因, 适当供应水分, 可达到“以水促肥”的效果;同时, 通过合理施肥, 可实现“以肥调水”的目的, 有利于提高作物的水分利用效率, 增强抗旱性[2]。大多数研究也表明, 干旱、半干旱地区作物欠水年水分是限制作物产量的主要因素[3,4,5], 而正常年份底墒充足且有生育期降水, 施肥量对作物产量的影响相对更大[6,7]。“有收无收在于水, 收多收少在于肥”, 这充分表明养分和水分对作物生长的作用不是孤立的, 而是相互作用和影响的[8,9,10]。
但长期以来, 农民把增加化肥用量作为提高农业产量的重要手段。调查表明, 从1978年起, 我国化肥用量几乎呈直线上升, 但产量增长速度远远低于化肥用量的增加。因此本试验针对黑龙江省西部半干旱区, 通过大田试验, 以大豆为供试作物, 探索了在滴灌条件下, 比较不同水肥条件对大豆产量的影响, 建立大豆在滴灌条件下水氮耦合的产量效应方程, 以探索适用于本地区的优化节水施肥模式, 从而为实现该地区大豆节水高产高效栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2009年在黑龙江省大庆杜蒙县科技示范区内进行。该园区位于东经124°25′, 北纬46°5′, 海拔 145.4 m。多年平均降雨量407.7 mm, 年平均蒸发量 1 795.4 mm, 初霜日期为10月2日, 终霜日期为5月4日 , 无霜期 150 d。属于典型的大陆性温带半干旱气候。该试验区土质为沙壤土, 供试土壤基础肥力如表1所示。
1.2 试验设计方案
试验采用二因素二次饱和D-最优设计 (206) , 供试作物为大豆, 试验因素为水与纯施氮量, 试验设6个处理, 每个处理重复3次, 共计18个试验小区, 试验小区采用随机区组设计, 小区形状为长方形, 采集数据小区面积2.6 m×10 m=26 m2 。灌溉水源为井水, 灌水量由小区进口处水表控制。磷、钾肥全做基肥用, 施纯氮肥35 kg/hm2做基肥用, 剩余氮肥在大豆的生长期间做追肥, 分3次 (开花期、结荚期、鼓粒期) 等量随水滴施。2009年5月15日播种, 2009年9月29日收获。田间管理与当地大田一致。试验水平编码值、施肥量和灌溉定额见表2所示。
2 试验结果与统计分析
2.1 建立数学回归效应模型
大豆成熟后, 每试验小区取2 m2采样, 进行测产, 重复3次, 然后折算成公顷产量取平均值。2009年试验产量结果见表3。
为了揭示不同数量氮肥与水相互配合对大豆产量的影响, 以大豆产量为目标函数, 施氮量和滴灌水量为自变量, 建立大豆产量与水氮的数学回归效应模型为:
式中:Y为大豆产量, kg/hm2;X1、X2分别为试验设计的施氮量和滴灌水量的编码值。
经检验, 方程的F=19.97, F0.01=11.0, 这说明模型的回归关系达到极显著标准, 能够客观地反映氮、水配合与大豆产量之间的关系, 可以作为预测预报的依据。进一步对回归系数进行检验, 根据t检验法, 计算结果如下:
根据以上对回归系数检验可知, 施氮量 (X1) 、灌水量 (X2) 2个因素中, 施氮量对大豆产量的影响最为显著, 达到1%的极显著水平。二次项X
2.2 主因素效应分析
主因素效应分析目的是探明水肥因素对大豆产量影响的主次地位。因试验设计各因素已经过量纲化处理, 偏回归系数已经标准化, 因此其回归系数的绝对值大小可直接反映出相应因素对因变量的影响程度, 正负号表示因素对产量影响的相关方向。从方程一次项的回归系数能够看出, 2个因素对大豆产量作用大小的影响顺序是:施氮肥量X1 (|b|=276.48) >灌水量X2 (|b|=12.47) 。即说明在保证钾肥、磷肥用量一定的基础上, 滴灌水和氮肥均对产量有显著的促进作用, 对大豆产量的影响是氮肥主效应>灌水主效应。
2.3 单因素效应分析
对二元二次回归方程进行降维分析, 可得出单因素在其他因素居于一定水平时的效应, 相当于做了多组单因素试验。当固定其他因素水平为零, 便得到一组单因素对大豆产量的一元二次回归效应子模型:
施氮量:Y=2 427.89+276.48 X1-198.41 X
灌水量:Y=2 427.89+12.47 X2-204.56 X
将不同水平值代入此模型, 便可得到不同的产量预测值, 见表4及图1。
由表4和图1可以看出, 在-1～1区间内随着氮肥施用量的增加, 大豆产量呈上升的趋势。而在-1～0区间随着灌水用量的增加, 大豆产量呈上升趋势;但在0～1区间则正好相反。水、氮两因素的产量效应均是抛物线, 表明各因素均有明显的增产效应。各抛物线的顶点便是单因素对应的最高产量值, 与其相对应的就是各因素的最适投入量。当投入量低于最适投入量时, 随着投入量的增加, 产量亦随之增加;到达最适投入量时则产量最大;再继续加大投入量, 产量随之减小, 符合报酬递减定律。在本次试验条件下, 最适氮肥投入量为0.697 (编码值) , 换算为实际用量107.1 kg/hm2, 此时大豆产量为2 525.50 kg/hm2;最适灌水投入量为0.03 (编码值) , 换算为实际用量1 131.75 m3/hm2, 此时大豆产量为2 428.1 kg/hm2。
2.4 单因素边际效应分析
边际效应分析是对单位投入增量的收益进行分析。边际产量可直接反映出因素的最适投入量及单位投入量变化对产量增减速率的影响。边际效应方程可通过对回归子模型求一阶偏导, 并令dy/dx=0求得:dy/dx1=276.48-396.82 X1, dy/dx2=12.47-409.12 X2, 将不同水平值代入此方程, 便可求得各因素不同水平的边际效应值 (见表5) , 根据边际效应值的变幅, 二因素对产量的影响是氮肥>灌水。
图2反映了各因素的边际产量效应随着投入量增加的变化情况, 水、氮两因素边际效益均呈递减趋势。施氮和灌水的边际效益递减率趋势相似, 当氮、水投入量较低时, 边际效应较大;随着投入量的增加, 边际效应递减, 并且水的边际效益递减率比氮的略大。与X轴相交之处为最适投入量, 此时的边际产量为零, 但总产量最高;继续增加投入量, 边际效应将出现负值, 总产量下降。因此, 氮、水投入量少时, 虽然边际效应高, 但总产量低, 总收益少。
2.5 因素间交互效应分析
大豆产量受多因素的影响, 任何单项因素的作用都不是孤立存在的, 而是随其他因子的变化而呈复杂的变化。由产量效应回归方程可知, 氮水交互项X1X2系数为正值, 说明氮水耦合对产量的增加具有相互促进作用。
根据大豆产量与水氮的数学回归效应模型做出二因素的交互效应图 (图3) 。曲面图上各点的高度表示相对应的水肥因子在一定水平组合时的大豆产量, 曲面上点的高度越高, 表示产量越大;曲线表示固定氮、水两因素中某一个因子时, 产量随着另一个因子投入量的增减而变化的趋势。
从图3可以看出:当施氮量一定时, 灌溉量在-1～0区间的范围内, 大豆产量随着灌水量的增加而增加;当灌溉量在0～1区间的范围内, 大豆产量随灌水量的增加而降低, 这说明在施氮量一定的情况下, 灌水量太多或过少, 氮肥效果都得不到最大程度的发挥, 产量都不能达到最大值。与此同时, 灌水量处在-0.5～1区间水平时, 大豆产量随着施氮量增加有所提高, 但是灌水量处于-1水平时, 大豆产量随着施氮量的增加呈现先增高后降低的趋势。此时, 如果加大施用氮肥, 则肥料利用率降低。从图3也可以看出:大豆产量的最高时并不产生在施氮量与灌水量最大时, 产量最低点出现在灌水量和施氮量都较低水平的情况下, 最高产量出现在灌水和施氮均比较高的水平上。施氮量的高产临界值在0.5编码水平左右, 灌溉量在0编码水平左右。
2.6 水肥优化方案
在本试验条件下获得的最高产量对大面积生产应用来说并不一定能代表实际的最佳水平, 为了取得二因素在生产中应用的可靠性, 根据大豆产量与水氮的数学回归效应方程, 在-1≤xi≤1之间各取5个水平, 利用试验两因素的编码值组合可得到产量超过平均值2 223 kg/hm2的组合方案14套, 占全部方案的56%。采用频数法进一步解析, 其优化组合的置信区间见表6。
通过模拟寻优分析, 黑龙江省西部半干旱区大豆要获得≥2 223 kg/hm2的产量, 在磷肥用量为90 kg/hm2钾肥用量为75 kg/hm2时, 氮肥与灌水配合最优组合取值范围为:氮肥85.53～105.95 kg/hm2, 灌水1 085.31～1 229.00 m3/hm2。
3 结 语
(1) 田间试验表明, 氮肥与水对大豆产量均有增产效应, 影响强度的顺序是:氮肥的主效应大于水的主效应, 即增施单位面积水平的氮肥所增加的大豆产量大于增加单位面积的灌水量所增加的大豆产量。
(2) 由产量效应回归方程可知, 氮水交互项X1X2系数为正值, 说明氮水耦合对产量的增加具有相互促进作用。
(3) 通过单因素效应分析得, 在本次试验条件下, 最适氮肥投入量为0.697 (编码值) , 换算为实际用量107.1 kg/hm2, 此时大豆产量为2 525.50 kg/hm2;最适灌水投入量为0.03 (编码值) , 换算为实际用量1 131.75 m3/hm2, 此时大豆产量为2 428.1 kg/hm2。
(4) 应用频数法模拟寻优分析得, 黑龙江省西部半干旱区大豆要获得≥2 223 kg/hm2的产量时, 肥与灌水配合最优组合取值范围为:磷肥用量为90 kg/hm2和钾肥用量为75 kg/hm2时, 氮肥施用量85.53～105.95 kg/hm2, 灌水量为1 085.31～1 229.00 m3/hm2 。
从试验结果中可以看出:在半干旱地区大豆的产量受水分和养分的共同影响。科学合理地确定施肥量与灌水量, 充分利用它们之间的耦合效应, 才能发挥两者最大的增产效果。
参考文献
[1]许迪, 康绍忠.现代节水农业技术研究进展与发展趋势[J].高技术通讯, 2002, (12) :105-110.
[2]李广敏, 关军锋.作物抗旱生理与节水技术研究[M].北京:气象出版社2001, 6:6-8.
[3]金轲, 汪德水, 蔡典雄, 等.水肥耦合效应研究Ⅰ.不同降雨年型对N、P、水配合效应的影响[J].植物营养与肥料学报, 1999, 5 (1) :1-7, 45.
[4]徐学选, 陈国良, 穆兴民.春小麦水肥产出协同效应研究[J].水土保持学报, 1994, 8 (4) :72-78.
[5]刘作新, 尹光华, 孙中和, 等.低山丘陵半干旱区春小麦田水肥耦合作用的初步研究[J].干旱地区农业研究, 2000, 18 (3) :20-25.
[6]徐学选, 陈国良, 穆兴民.春小麦水肥产出协同效应研究[J].水土保持学报, 1994, 8 (4) :72-78.
[7]李法云, 宋丽, 官春云, 等.辽西半干旱区农田水肥耦合作用对春小麦产量的影响[J].应用生态学报, 2000, 11 (4) :535-539.
[8]汪德水.旱地农田肥水关系原理与调控技术[M].北京:中国农业科技出版社, 1995.
[9]金轲, 汪德水, 蔡典雄, 等.水肥耦合效应研究Ⅰ[J].植物营养与肥料学报, 1999, 5 (1) :1-7.
[10]金轲, 汪德水, 蔡典雄, 等.水肥耦合效应研究Ⅱ[J].植物营养与肥料学报, 1999, 5 (1) :8-13.