耗水特征（共6篇）
耗水特征 篇1
植物通过根系从根区土壤吸收水分, 除了少部分存储在细胞体用以维持生命活动, 约95%的水分都通过蒸腾作用输送至大气[1], 大部分植物对环境因子的变化非常敏感, 就体现在光合作用和蒸腾作用上, 而蒸腾作用又与光合作用息息相关[2,3]。研究植物蒸腾特征, 一方面可以了解植物的生长状况, 另一方面也可以为研究环境变化提供依据。此外, 植物是土壤 (soil) -植物 (plant) -大气 (atmosphere) 连续体 (continuity) 最中心的环节, 对SPAC系统中的水循环和能量循环有至关重要的作用, 植物蒸腾作用正是水循环不可缺少的部分。
对植物蒸腾耗水规律的研究主要集中在日变化和季节变化上, 植物蒸腾速率日变化规律的最基本特点一般是:在早上开始升高, 在中午前后达峰值, 之后又开始下降, 最后在傍晚前后降到最低值[4]。蒸腾耗水的季节变化是随着生长季开始, 蒸腾量迅速正价, 并在旺盛季达到最大值, 落叶之后, 蒸腾量逐渐降低[5]。但是对于常绿阔叶树种在生长季的逐月蒸腾耗水的变化研究并不多见, 在树种、树龄和叶面积指数等相对稳定时, 植物蒸腾耗水的变化与环境因子有关。且之前有研究[6]表明:植物蒸腾特征与环境因子的变化密切相关。监测植物的蒸腾耗水, 一方面可以反映环境因子的变化情况, 另一方面也为蒸腾模型的建立和选择提供依据。
我国对植物蒸腾耗水的研究比较多, 但大多集中于中国北方, 如研究西北干旱半干旱区的植被[7]和牧草[8], 还有北方地区的玉米、小麦、高粱等农作物[9]和果木[10,11], 少部分是研究东北针叶林[12]和黄土高原植被[13]。我国降水南多北少, 南方雨水充足, 植被茂盛, 所以对南方高大乔木蒸腾耗水的关注比较少。而虽然在水分的空间分配上, 南方属多雨区, 但在时间分配上, 仍有明显的季节差异和年际差异, 且在全球变化的背景下, 水分分布的时空差异变化拉大, 高大乔木的蒸腾耗水是地区水平衡的一部分, 研究南方地区植物的蒸腾耗水, 有助于进一步研究该地区水分管理和利用。
本文以亚热带常绿阔叶树种桂花树 (Osmanthus fragrans) 为研究对象, 长期监测桂花树的蒸腾耗水, 研究桂花树的季节蒸腾耗水特征。桂花树广泛分布于中国西南、华南及华东地区, 是一种既广泛生长于自然林, 也常见于城市绿化和人工林的亚热带阔叶林常见树种。研究桂花树的季节耗水特征, 可以为管理其需水量提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验场地介绍
本文的试验场地位于湖南省长沙市王家湾 (112o53’20”E, 28o09’46”N, 平均海拔约70m) [14]。该区域属于亚热带季风气候, 季风气候显著, 雨热同期, 夏季高温多雨, 冬季低温少雨。多年平均年降水量约1446mm, 年平均气温17.5℃。降水主要集中在3~5月, 7~8月是伏旱。本文的观测场选择在面积约1500m2的桂花种植园进行, 选择园子中心两棵成年 (树龄约8年) 桂花树 (命名为GH.1&GH.2) 进行观测。
1.2 数据测量与处理
研究[15]表明各影响因子对树体蒸腾的影响主要集中在蒸腾量较大的月份, 而郭晶[21]对洞庭湖流域NDVI的研究中发现NDVI值比较大的月份是4~10月, 以此划定4~10月为该区域大部分树种的生长季。本次实验场地位于洞庭湖流域, 测量时间选择目标树种的生长季。监测时间从2013年4月19日至2013年9月22日。
1.2.1 蒸腾速率的测定
植物蒸腾的监测方法很多, 具体的测定方法包括直接测定法和间接测定法。有直接测定法主要包括称重法、蒸渗仪法、整树容器法、光合系统测定仪法、风调室法、水量平衡法等;间接测定法, 主要包括组织热平衡法、热脉冲法、热扩散式探针法、遥感法等;估算法, 主要包括波文比法、彭曼联合法等[16]。本文的监测方法为直接监测法, 在每棵树南北两侧约0.7m处各安装一台热脉冲液流探测仪 (SFM, ICT International Pty Etd, Australia) , 每隔半小时自动记录一次液流量, 每棵树的液流量取南北两侧液流量的平均值, 再用配套的“sap flow tool”软件计算日蒸腾量。研究认为植物的蒸腾强度可以通过叶片的蒸腾速率或树干边材的茎流速率来表示, 二者密切相关, 植株单株蒸腾耗水量可近似由单株茎流量代替[17]。
1.2.2 茎水势的测量
茎水势用热电偶干湿度计 (PSY1, ICT International Pty Etd, Australia) 每30 min记录一次。之前的研究[18,19]发现植物的根区土壤水势、茎水势和叶水势在黎明前会达到平衡, Yang[20]、Wang[21]等人在模拟植物蒸腾时, 用黎明前的茎水势代替根区土壤水势, 取得不错的模拟效果, 说明黎明前的茎水势代替根区土壤水势是可行的。本文用黎明前的茎水势代替根区土壤水势, 为保证数据的有效性, 取4:00~6:00的平均水势值。
1.2.3 气象数据的采集
所有气象数据来自于微型自动气象站 (Weather Hard232, USA) 的监测, 该自动气象站安装在距离试验场地20m的开阔处, 每30min记录并存储数据, 主要的气象数据包括太阳辐射 (J/s) 、温度 (℃) 、相对湿度 (%) 、降雨量 (mm) 、风速 (m/s) 等, 用Matlab程序把30min间隔的气象数据处理成日数据。
1.2.4 水汽压亏缺 (VPD) 的计算
水汽压亏缺 (VPD) (k Pa) 根据下列公式求得[22]:
式中, e*是饱和蒸汽压, RH是相对湿度 (%) , T为实测温度 (℃) 。
2 结果与分析
2.1 蒸腾的逐月变化特征
植物蒸腾量的大小与植物生长状况有关, 在之前的研究[5]中发现, 生长季的叶面积指数大, 蒸腾量大, 整个生长季, 随着叶面积指数增大, 蒸腾量在旺盛季达到最大值。本文的监测时间全部在生长季, 可以研究蒸腾的逐月变化特征。
图1是GH.1和GH.2的蒸腾变化特征, GH.1和GH.2距离不到10m, 环境条件相似, 树龄相近, 二者的蒸腾变化趋势相似。4~6月, 蒸腾量波动比较大, 在0.5~2mm之间浮动, 两棵桂花树的蒸腾量相差不大, 7~8月的蒸腾量大, 波动有规律可循, 伏旱季节, 蒸腾量达到最大值后, 逐渐降低, 8月中旬又逐渐升高, 之后仍有波动。高的蒸腾速率的植物意味着大的耗水量, 植物需要更多的水分来维持自身的生长。5~6月份, 监测地降水较多, 根区土壤含水量能够满足植物蒸腾耗水量, 总体上, 蒸腾量增加。伏旱季节的蒸腾量逐渐降低可能跟根区土壤含水量减少和太阳辐射增强等环境因子相关。
最大蒸腾量约2.5mm, 出现在6月底;最小蒸腾量在6月21日, 约为0.2mm。之前的研究认为蒸腾量随叶面积指数增大而增大, 6月份应该是枝叶茂盛, 叶面积指数逐渐达到峰值的季节, 此时蒸腾量达到最低值, 跟桂花树自身条件没有关系, 可能是环境因子的影响。
就整个生长季来看, 植物蒸腾的逐月变化跟植物本身的关系不大, 可能跟周围环境因子有较大关系。分析环境因子对植物蒸腾的影响, 有助于理解蒸腾变化的原因。
2.2 蒸腾的动态变化与环境因子的关系
影响植物蒸腾的影响因子包括内部因子 (树种差异、植物年龄、气孔导度等) 和外部因子 (光照、气温、降水、湿度、风速、土壤含水量等) 。本文的两棵目标树树龄约在8~10年, 都是成年树, 影响蒸腾的内部因子差别不大, 本文主要分析外部环境因子与蒸腾的影响。在Senock等[23]的研究中, 证明了蒸腾液流通量和太阳辐射、大气温度、水汽压赤字等有关;还有研究[24,25]表明作物蒸腾量与土壤含水量有关。之前的研究[26]认为植物蒸腾是一个包括物理学机理和叶片生物学特性的过程, 其强度取决于土壤的可利用水、液态水转化为水蒸汽所必需的能量以及叶片内部与外界之间的水汽压梯度, 而这3个因素可分别由土壤含水量、太阳辐射和VPD来衡量[27]。本文选择太阳辐射、VPD和土壤水势三个因子, 分析桂花树的蒸腾与环境因子的关系。
2.2.1 蒸腾与太阳辐射的关系
太阳辐射对蒸腾的影响表现在光照和温度的影响。光照引起植物气孔开放, 减少气孔阻力, 从而增强蒸腾作用。此外, 太阳辐射可以提高大气与叶子的温度, 还可以增加叶内外蒸气压差, 加快蒸腾的速率。图2可以看出, 4~6月份和9月份, 太阳辐射增强, 蒸腾量增大, 太阳辐射减弱, 蒸腾量也减少, 二者基本呈正相关。但是在7~8月份, 太阳辐射与植物蒸腾的关系并不很明显。
2.2.2 蒸腾与VPD的关系
VPD作为植物蒸腾的主要影响因子之一, 对蒸腾的双重影响尤其显著, 在诸多环境因子中对蒸腾的限制甚至超过2/3[28,29]。VPD减少, 叶内外水势梯度降低, 蒸腾量减少;VPD增大, 叶内外水势梯度增加, 则蒸腾量增加。但是VPD持续增大超过一定阈值, 植物的自我保护机制会抑制蒸腾, 导致蒸腾量降低。研究表明[24,25]环境因子对蒸腾的影响有双重性。VPD的双重作用尤其明显。
图3是VPD与桂花树蒸腾的关系, 在VPD值比较小时, VPD增加, 蒸腾量增加, 此时VPD对植物蒸腾主要起促进作用, 二者呈正相关。但是进入伏旱季节, 降水量少而太阳辐射强, 空气温度升高, 相对湿度降低, 导致VPD值迅速增大, VPD持续增大约为5 k Pa时, 蒸腾量逐渐减少, 并且VPD值越增大, 日蒸腾量持续减低, 此时VPD对植物蒸腾主要起限制作用。直至8月中旬, VPD值降低, VPD又与蒸腾呈正相关关系。
2.2.3 蒸腾与土壤水势的关系
植物通过根系吸收水分, 经过蒸腾将植物体的水分转化为大气中的水分, 而蒸腾量的多少往往取决于根区水分条件。有大量研究[24,25]表明作物蒸腾量在一定范围内随土壤含水量的增加而增加, 当土壤含水量长时间接近或超过田间持水量时, 作物蒸腾量随土壤含水量的增加而减少, 而根区土壤含水量降低到一定程度, 即无法满足植物的需水要求, 称植物根区存在水胁迫。土壤水势的变化反映了根区土壤含水量的变化。
图4和图5可以看出在根区含水量比较充足 (即水势值接近0) 时, 水势对蒸腾量的影响不大, 而在7~8月, 由于伏旱季节降水量偏少, 且太阳辐射比较强, 根区含水量降低, 土壤越来越干旱, 水势值表现在迅速降低, 8月10日有人工浇水, 水势值迅速上升。GH.1和GH.2的蒸腾量随土壤水势的降低而降低, 在8月10日, 水势值上升时, 蒸腾量也很快反应, 随之增加。蒸腾量与水势的这种正相关关系一直延续至9月份。
之前的研究[30,31]认为土壤干旱使其对植物蒸腾的制约作用增强, 从而减弱了气象因子对蒸腾的影响。本文的研究结果证明了这一结论的正确性。在土壤水分含量接近饱和 (水势值接近0) 时, 水势对植物蒸腾的影响不大, 但土壤越干旱, 水势值越低, 水势对蒸腾的影响越大, 蒸腾量随土壤水势的降低而降低, 增加而增加, 二者呈正相关关系。
3 结论
本文以亚热带常绿阔叶树种-桂花树为研究对象, 研究桂花树的蒸腾耗水特征及其与环境因子的关系, 分析太阳辐射、VPD和土壤水势的变化与蒸腾量变化的响应情况。结果表明:
(1) 生长季植物蒸腾量的变化并不完全取决于叶面积指数, 逐月变化波动较大, 主要是受到环境因子 (太阳辐射、VPD和土壤水势) 的影响。
(2) 整体上, 太阳辐射与植物蒸腾呈正相关关系。但在旱季, 太阳辐射对植物蒸腾的影响不大, 二者的关系不明显。
(3) VPD对植物蒸腾的影响表现在两个方面:限制作用和促进作用。在VPD值较小时, 二者呈正相关关系, 此时, VPD对蒸腾其促进作用;当VPD增加到一定阈值, 蒸腾量随着VPD的增加而减少, 此时VPD限制植物蒸腾。
(4) 土壤水势对植物蒸腾的影响较大, 与蒸腾呈正相关关系, 水势值较大, 即土壤含水量多能够满足蒸腾的需求时, 土壤水势对蒸腾的影响小, 而在土壤水势较低、土壤含水量少时, 水势对植物蒸腾的影响最明显, 二者呈正相关, 此时土壤水势是限制植物蒸腾最主要的因素。
摘要：文章基于对液流、水势及气象因子的监测, 分析桂花树在生长季的蒸腾变化特征及其与环境因子的关系。研究发现 (1) 生长季蒸腾量的变化波动较大, 其最大值在6月底, 最小值在6月初。 (2) 整体上太阳辐射与蒸腾呈正相关, 旱季二者的关系不明显。 (3) VPD对蒸腾有双重影响。VPD值较小时, 二者呈正相关, VPD增加到一定阈值, 蒸腾量随VPD的增加而减少。 (4) 土壤水势与蒸腾呈正相关, 旱季水势对蒸腾的影响最明显。
关键词：蒸腾,变化特征,环境因子
干旱胁迫对苗木蒸腾耗水的影响 篇2
关键词：自然灾害,干旱,苗木,蒸腾作用,耗水,抗蒸腾剂
植物的蒸腾作用在植物水分代谢中起着很重要的调节支配作用, 而蒸腾速率是衡量植物水分平衡的一个重要生理指标, 可以反映树种调节自身水分损耗能力及适应干旱环境的不同能力, 其作为树木的一个重要水分参数, 早已受到广大学者的关注和长期的研究, 取得了很多研究成果。对许多树木在不同水分状况下的蒸腾速率进行的测定和研究表明, 蒸腾作用随着干旱胁迫的发展而降低。然而, 蒸腾作用是一个复杂的生理过程和物理过程, 受树种、环境、时间、空间等多种因素的控制, 难以准确、定量地得到结果。在以往的研究中, 多以蒸腾速率为指标, 由于蒸腾速率只能测定叶片上单位面积的瞬时耗水量, 只反应植物潜在耗水能力的大小, 不能完全代表整株林木或整个林分的总体耗水, 故不能作为评价植物耗水量的指标。近年来的研究已开始关注单株林木的蒸腾耗水总量和林分的水量平衡, 使用一些新的方法来探索气孔导度、叶水势、叶面积、边材面积、树体水力结构等之间的相互关系, 寻找树木水分的运移和贮存控制机理。
1 干旱胁迫对苗木蒸腾耗水变化影响
通过调查资料后发现, 在逐渐干旱的过程中, 植株均受到了不同程度的干旱胁迫, 蒸腾耗水量呈减少的趋势。在各树种的蒸腾耗水连日变化均在第6、9、13、18、24天出现波谷。从气温和相对湿度的折线变化可以看出, 气温在第6、9、13、18、24天出现4~5个波谷;在气温出现波谷的同时, 相对应的相对湿度为5个波峰。而这5天均为阴雨天气。单株蒸腾耗水量的波谷与气温的波谷和相对湿度的波峰出现的时间对应一致。随着干旱胁迫的加剧, 不同树种单株蒸腾耗水量的差异越来越小, 其波动的范围 (正常水分条件下为63.1~0.7g, 严重干旱胁迫下为10.9~0.7g) 也越来越小。因而在严重干旱胁迫的情况下, 各树种的特性不再是影响蒸腾耗水量的主要因子。
不同水势梯度下蒸腾耗水规律:因为苗木供水良好, 其叶水势都处于正常范围, 随着供试苗木的蒸腾失水, 苗木开始遭受干旱胁迫而叶水势逐渐降低。但是由于各树种的蒸腾耗水量不同, 因而在同一时间段受到的干旱胁迫程度也不同, 叶水势下降的幅度也有差异。其中, 灌木树种沙棘的叶水势在整个测定期间 (30天) 一直稳定在正常水势范围内, 这表明覆膜可以有效地防止干旱胁迫的发生, 特别是对单株耗水量较低的树种来说效果更加明显。
不同水势梯度下日平均耗水量变化:盆栽土壤经覆膜密封处理后, 蒸腾耗水是供试苗木向外界失水的唯一途径, 并由此使供试苗木遭受到不同程度的干旱胁迫。随着干旱胁迫的发展, 供试苗木的蒸腾耗水量也随之减少。在不同的水势梯度下, 供试苗木的蒸腾耗水量各不相同。
不同水势梯度下苗木昼夜耗水量规律:随着干旱胁迫的发展, 白天耗水量与夜晚耗水量的差距越来越小, 在供水充足的晴天里, 夜晚耗水量占白天的11.2%。在轻度干旱胁迫时, 夜晚的耗水量占白天的13.5%。在中度水分胁迫时, 夜晚耗水量占白昼的24.9%。在严重水分胁迫时, 夜晚耗水量占白天的28.5%。在侧柏受到重度水分胁迫时, 夜晚耗水量为负值, 这说明在苗木受到严重的干旱胁迫时, 存在水分从空气到叶片的倒吸现象。
2 案例分析
干旱环境下苗木首先出现蒸腾现象的部位是根系, 如果有效及时地处理其变化, 蒸腾速度可以减少20左右, 效果比较明显。
我们以大豆苗木为例, 分析干旱对植被的蒸腾加剧现象。大豆是营养价值最高的豆类产品, 其中含有丰富的蛋白质, 不饱和脂肪酸, 多种微量的元素, 维生素。加工后的大豆产品可以预防高血压, 动脉硬化, 心脏病等心血管常见的疾病, 是一种普遍生产的优良产品。随着干旱胁迫时间的延长, 土壤含水量下降, 大豆细胞内部自由基代谢平衡失调, 会产生过多的活性氧自由基, 引发甚至加剧膜脂质的过氧化性, 细胞膜的系统损伤, 细胞膜的通透性增加, 最终苗木蒸腾, 耗水增多。
一般人认为, 生理抗旱要比对苗木的解剖结构抗旱性重要得多, 依据不同的植被对抗旱能力不同的情况, 很难用统一的标准鉴定植被的抗旱能力。所以, 在现有的农作物技术条件下, 应该改良植被的抗旱性, 可以分为3种:御旱能力, 耐旱能力, 避旱能力。避旱性的农作物, 生物特点是生长周期短, 但是生命周期也短, 抗旱能力也弱;御旱性的农作物, 在干旱胁迫下仍然能保持一部分的水分, 但不受干旱的防御能力, 蒸腾的速率相对较低, 反之, 就是固水能力强, 固定水和自由水的比值相对较高;耐旱性的农作物, 在缺水干旱条件下, 蒸腾的速率低, 但是保水能力比较弱。这3种植物特性, 在根据地理位置环境的不同, 栽种不同的农作物, 以及对土壤成分的鉴定对比, 使用生物科技栽培新的优良品种, 特别是耐旱作物。
3 结语
各树种蒸腾耗水的连日变化都呈递减的趋势, 但在递减过程中存在一定的波动, 其波动的情况与气温和相对湿度的波动一致。在正常的水分条件下, 不同的树种单株蒸腾耗水量存在较大的差异, 同时随着环境因子的变化存在一定的波动。随着干旱胁迫的增加, 不同树种单株蒸腾耗水量的差异越来越小, 在严重干旱胁迫时, 各树种单株蒸腾耗水量相当接近, 树种间的差异不再显著, 蒸腾耗水量主要随环境因子的变化而变化。在相同的水分状况下, 不同树种有不同的蒸腾耗水量。在不同的水势梯度下, 同种苗木的蒸腾耗水量随干旱胁迫程度的增加而减少。在不同的水势梯度下, 白天蒸腾耗水量的降低幅度比较大, 而夜晚降低的幅度比较小。夜晚蒸腾耗水量相对稳定, 而且随着干旱胁迫的加剧, 白天耗水量与夜晚耗水量的差距越来越小。在相同的水势梯度下, 不同树种有不同的耗水速率, 同种苗木在不同的水势梯度下, 耗水速率也不相同。随干旱程度的增加, 其耗水速率均有不同程度的降低。
参考文献
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耗水特征 篇3
关键词：绿度,绿量,植被指数,生态耗水流域概况
白杨河流域位于新疆北部准噶尔盆地的西北缘, 发源于塔城地区, 流经塔城地区的和布克赛尔县、额敏县、托里县和克拉玛依市。流域总面积1.63×104km2, 水资源总量4.59×108m3, 多年平均地表水资源量3.73×108m3, 其中白杨河多年平均径流量2.37×108m3, 占全流域水量的63.8%, 是和布克赛尔县、托里县境内最大的一条河流。
1 计算技术路线
植物耗水量与植物生长状况密切相关, 植物长势越好, 植物产生的干物质越多, 所耗用的水量也越大。植被指数可以良好地描述植物长势, 植物长势越好, 植被绿度越高, 因此利用植被绿度, 可以估算植被长势进而估算植物及环境耗水。
利用2005年生长期每旬的MODIS遥感数据计算生长期每月耗水量和绿量, 计算表明, 不但是植被覆盖区, 其它景观区, 绿量与景观生态耗水都具有明显的相关性。
由于不同传感器对地物反射光铺增益不同, 遥感数据时象差异, 遥感数据获取时间差异等, 导致计算出的绿量有系统误差, 为了减少这些误差干扰, 以代表区绿量的平均值作为基准绿量, 计算各分区的相对绿量, 建立相对绿量与景观耗水关系, 以此为依据, 估算1980年、1990年和2000年景观生态耗水。
基于上述原理, 首先利用1980年、1990年和2000年7月TM数据以及2005年7月中巴资源卫星数据, 计算流域植被绿度和绿量。根据2005年生长期植被绿量和耗水量, 统计计算单位绿量耗水量。并以此为依据, 计算1980年、1990年、2000年植被耗水量。
2 主要关系及概念
2.1绿度
植被指数是植被长势的一种量度, 利用遥感数据可以对许多类植被指数进行计算, 绿度有许多种表达方式。本次研究将景观生态经归一化的植被指数化分为100等份, 每1份定义为1个单位绿度, 记作:1G。
2.2绿量
将景观生态占地面积与景观绿度的积定义为绿量, 将每平方米1个绿度的绿量定义1个单位绿量, 记作:1Gm2。
其中:Q绿:总绿量。RVIk:植被指数。
Ak:景观生态面积。k:月份。
2.3利用MODIS数据计算生长期景观生态每月的耗水量。
2.4单位植被量耗水量, 在同一地区正常气候条件也可以看作常数。
2.5为了消除不同遥感平台的影响, 反映流域生态的整体、宏观变化趋势, 采用相对植被指数, 其计算公式为:
其中:RVIk:相对植被指数。VIk:植被指数。
VI0:参考区平均植被指数。
本流域山区为径流形成区, 受人为因素干扰小, 山区植被生长状况可以认为相对稳定, 莫合台洼地和白杨洼地水资源丰富, 人为因素干扰也较少, 植被主要在自然状态下生长。径流的再分配也主要集中在平原区, 径流量大小主要影响平原区植被用水条件, 进而影响植被的分布和长势。人为干扰区也主要集中在平原, 引额济克工程影响区主要集中在其沿线平原区和克拉玛依市。调水工程的建成运行, 引起白杨河水库以下平原区水环境发生质的变化, 受这种变化的影响, 该区植被状况也发生了较大变化。选用山区、莫合台洼地和白杨洼地代表地区作为本次计算参考区, 参考区平均植被指数的算数平均值作为参考基准面, 在大体一致的基准面基础上, 计算绿量, 以客观反映流域景观生态绿量和耗水量的宏观变化趋势。
3 早期典型年植被指数计算
为了研究流域生态及环境状况宏观变化趋势, 选择1980年、1990年、2000年为典型年。其中1980年为枯水年, 1990年、2000年、2005年为平水年。由于客观技术条件和经济条件限制, 1980年选取TM图像, 1990年、2000年选取图像为ETM图像。为提高计算精度, 2005年遥感数据除采用MODIS数据外, 还采用了中巴资源卫星数据。绿量计算过程如下:
3.1计算时, 先对图像进行大气辐射校正和几何校正, 校正满足精度和误差要求后, 开始进行土地利用解译和植被指数计算。
3.2利用比照方法进行土地利用解译, 解译后, 首先进行自检, 然后再进行互检, 并将解译成果形成初步GIS矢量文件, 统计流域不同地类面积, 通过不同时像对比分析, 进一步对土地利用成果进行检查。解译成果满足精度后, 编制土地利用图和土地利用GIS文件。
3.3利用遥感软件计算典型年植被指数, 本专题采用垂直植被指数。在GIS系统平台上, 利用土地利用解译成果和植被指数计算成果, 计算分区绿度和绿量。
3.4统计汇总得到不同景观生态的相对绿量。
4 早期典型年生态耗水及评价
首先利用2005年的景观生态蒸散计算结果和2005年植被量计算结果, 计算2005年单位植被量耗水量, 然后利用1980年、1990年、2000年植被量计算结果, 计算1980年、1990年、2000年景观生态耗水量, 见表1。
在1980年到1990年期间, 流域总耗水呈逐渐减少趋势, 从17.86×108m3到16.57×108m3。从1990年到2005年, 总耗水量快速增加, 2000年为18.16×108m3, 2005年到达19.21×108m3。相对于2000年, 增加了15%。
5 结语
基于1980年、1990年2000年与2005年遥感数据, 利用植被绿度、绿量, 采用相对植被量方法, 计算早期典型年生态耗水并分析研究, 为流域生态及环境状况宏观变化趋势提供研究依据与基础。进而合理协调流域生态用水, 合理协调石油与地方用水矛盾, 合理协调生产用水与生态用水, 实现区域经济、社会、环境和谐发展。
参考文献
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[3]何延波, 王石立.遥感数据支持下不同地表覆盖的区域蒸散[J]应用生态学报, 2007, 02:288-296.
耗水特征 篇4
小麦作为我国主要粮食作物, 其总产量和种植面积分别占粮食作物的21.3%和25.1%, 冬小麦则占小麦总产的90.5%和面积的86.9%[1,2]。传统上, 冬小麦种植在平坦的田面加以大水漫灌, 降低了水分利用效率, 造成水资源浪费的同时, 容易产生地面板结[3]。近年来, 为了提高灌水利用效率, 改善表层土壤结构, 一些学者开始探讨冬小麦垄作种植的适用性。柏立超[4]发现垄作模式下冬小麦的边行优势突出, 群体产量有所提高, 高传昌和林同保[5,6]研究了垄作冬小麦产量和水分利用效应, 发现垄作种植提高了降雨利用率, 且利于产量增加, Wang和袁汉民[7,8]初步分析了垄作条件对冬小麦水分利用效率的影响, 取得了较好的效果。不过, 前人对冬小麦垄作种植的研究主要集中在窄垄、充分灌溉条件下进行的, 而基于垄植沟灌条件下不同水分处理冬小麦耗水特性的研究还比较少, 高产和耗水的矛盾在实际生产过程中仍然没有彻底地解决。因此, 迫切需要开展垄作条件冬小麦的高效灌溉制度研究, 达到节水和增产增收的共赢, 对优化区域水资源配置, 实现人水和谐具有深远的意义。本文以冬小麦为研究对象, 在田间试验基础上, 探究垄植沟灌种植模式对作物耗水特性和产量的影响, 以期为冬小麦适宜种植、改进灌水方法提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2012年10月-2013年6月在华北水利水电大学河南省节水农业重点实验室农水试验场进行。地理位置为北纬34°47′, 东经113°46′, 海拔110.4m。试验地块长度为60m, 面积大约2 400m2, 田间耕作层土壤为粉沙壤土, 局部存在少量黏土, 土壤平均干密度为1.35g/cm3, 田间持水量为24%, 试验田地势平坦, 灌排方便, 地力均匀一致。试验场内设有自动气象站, 自动监测太阳辐射强度、空气温度与湿度、降雨量、风速等相关气象资料。
1.2 试验设计
本试验设计2种种植模式[传统平作 (CFI) 和垄植沟灌 (RFI) ]和3种水分控制下限, 每个处理3个重复。平作情况下, 小麦为20cm等行距种植;垄植沟灌的灌水沟断面采用梯形形式, 小麦种植模式如图1所示, 平均行距为22cm。水分控制下限分别为田间持水量的60% (L-60) 、70% (L-70) 和80% (L-80) , 以各生育期计划湿润层土壤水分为标准, 当其下降到水分控制下限时即进行灌水, 灌水定额为45mm。冬小麦全生育期具体灌水方案, 见表1。试验期间未进行遮雨, 冬小麦全生育期总效降雨量220.9mm, 多分布于4、5、6月。
1.3 测定项目与方法
(1) 土壤水分变化:在冬小麦播种前、收获后及全生育期内, 用土钻取样烘干法测定土壤含水率, 测定周期为5d, 测深1m, 分5层 (层深20cm) 。垄植沟灌种植模式选取沟、坡、垄做为观测点, 平作种植模式在畦田中间选取观测点。
(2) 气象因子:试验场内设有自动气象站, 自动监测和记录太阳辐射强度、降雨量、空气温度与湿度、风速、日照时长等相关数据。
(3) 考种:试验结束时, 各试验小区随机选取30株小麦进行考种, 测定株高、干物质及其穗长、穗粒数、千粒重和籽粒产量等指标。收获时, 每个小区的冬小麦单收、单打、测产, 根据各试验小区实际产量, 折算成每公顷产量。
1.4 阶段耗水量计算
根据冬小麦生育期内土壤水分的观测结果, 利用水量平衡方程计算各处理冬小麦阶段耗水量, 公式为:
式中:ET1-2为阶段耗水量, mm;i为土层编号;γ为1m内土层平均干容重, g/cm3;Hi为第i层土壤厚度, cm;θi1为第i层土壤时段初的含水率, %;θi2为第i层土壤时段末的含水率, %;M为时段内灌溉水量, mm;P为时段内有效降雨量, mm;K为地下水补给量, mm, 由于试验场内地下水埋深在5m以下, 故地下水补给量可视为0;D为土壤深层渗漏量, mm, 通过雨后测墒发现单次降雨量均未造成计划湿润层深层渗漏;R为地表径流量, mm, 试验阶段未产生地表径流, 取值为0。
1.5 试验数据处理
采用DPS软件对试验数据进行单因素统计分析, 采用SNK法检验, 显著性差异的检验水平为P<0.05。
2 结果与分析
2.1 不同种植模式冬小麦耗水特性
2.1.1 冬小麦不同生育阶段耗水规律
根据冬小麦全生育期内的生育动态, 将其生育期划分为:播种-出苗、出苗-越冬、越冬-返青、返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆、灌浆-成熟7个阶段。从表2可以看出, 冬小麦各生育阶段耗水量变化较大, 但各处理表现出相同规律性:拔节-抽穗阶段耗水量最多, 其次是抽穗-灌浆期, 这两个生育阶段占冬小麦全生育期耗水量的45.58%~48.09%;越冬-返青期耗水量最小, 仅占6.52%~7.71%。主要由于拔节到抽穗期作物营养生长速度加快, 株高递增, 叶面积迅速扩大, 使耗水量加大, 抽穗到灌浆期作物营养生长向生殖生长转移, 需要更多的水分来供应叶、茎及果穗的发育;而越冬到返青期间的气温较低, 冬小麦处于休眠状态, 使得蒸腾蒸发量最小。从整个生育期来看, 相同水分处理下CFI的耗水量均大于RFI处理, 其中L-60、L-70、L-80耗水量分别增加26.26、26.51、31.92mm, 但总体耗水量并不能反映各生育阶段耗水量的差异。进一步分析发现, RFI在拔节期以前的阶段耗水量均高于相同水分条件的CFI, 冬小麦开始拔节之后, CFI的耗水量则高于RFI, 这是由于冬小麦生育前期, 地面作物矮小, RFI的垄沟与空气接触面较大, 加剧了土面蒸发, 使得总体耗水量变大;进入拔节期之后, 植株快速发育, 较高单位种植密度的CFI, 消耗了更多的水分。相同种植模式下, 水分控制下限越高的处理, 耗水量越大。以RFI为例, L-80处理全生育期耗水量分别L-70、L-60水分处理增加45.35mm和105.68mm。究其原因为:在冬小麦生育前期, 高水分处理田块土面蒸发量更大;生育中、后期, 高水分条件下的冬小麦发育更旺盛, 株高、叶面积均高于其他两种水分处理, 加大了作物蒸腾量, 最终导致不同水分处理冬小麦耗水量的显著差异。
2.1.2 冬小麦不同生育期日耗水规律
由图2可知, 冬小麦不同生育阶段的日耗水强度差异较大。播种-出苗阶段, 耗水量取决于土面蒸发强度, 该阶段气温较低, 各处理的耗水量为1.27~1.83 mm/d。出苗之后, 尽管作物蒸腾也加入了耗水行列, 但随着气温的持续下降, 耗水量呈减小趋势。进入越冬期, 冬小麦生长停滞, 土壤表面处于冻结的临界状态, 使得冬小麦的耗水量降到全生育期最低值, 仅为0.42~0.51mm/d。返青开始后, 随着气温的回升, 植株生长加快, 日耗水量逐渐增加, 并在抽穗-灌浆阶段达到峰值, 4.18~5.88mm/d, 此后绿叶面积减小, 冬小麦日耗水量又开始降低。同时发现, 在冬小麦进入拔节期之前, 相较于CFI, RFI的土壤裸露面更大, 加大了土面蒸发, 各水分处理的日耗水量均有不同程度的增加, 但相差不大。拔节期开始后, CFI的冬小麦植株更加高大, 对蒸腾量的增益作用明显, 平均日耗水量高于RFI, 在抽穗-灌浆阶段差异最为明显, 各水分处理的日耗水量平均增加0.49~0.69mm/d。
2.2 不同种植模式对冬小麦产量的影响
表3可以看出, 两种种植模式冬小麦的产量随着水分控制下限的提高而增大。高水分处理的产量最优, 但相较于中水分处理的优势并不明显;各处理中, CFI-L-60处于最劣状态, 即使与相同水分处理的RFI相比, 也存在一定差距。这是由于水分亏缺对产量构成因子造成不利影响, 抑制了冬小麦的正常发育, 导致最终产量下降;过高的水分处理并不能促进冬小麦产量的大幅度增长。以RFI为例, L-60水分处理冬小麦的产量分别较L-70、L-80减少16.30%和20.22%, 而L-80水分处理的产量比L-70仅高出4.93%。此外, 从产量构成因子中可以看出, 各水分处理穗粒数、千粒重以及单位面积内的穗数的差异达到了显著水平, 表明不同水分处理对产量构成因子产生显著影响, 最终体现在产量上。相同水分处理下, 尽管RFI单位面积种植的穗数低于CFI, 但产量和其他构成因子却高于CFI, 其中穗粒数较CFI增加1.93%~10.18%, 籽粒重增加8.54%~11.20%, 产量提高150.57~237.63kg/hm2。这主要是由于垄植沟灌种植模式具有沟、垄相间的特点, 尽管在沟中无法种植作物, 削弱了冬小麦的种植密度, 但在垄上种植作物的特殊性, 大大改善了田间的通风透光条件, 有利于发挥小麦边行优势。相较而言, 常规种植模式易导致通风透光条件差, 田间郁蔽, 个体间竞争加剧, 从而导致穗粒数相对较少, 且籽粒不够饱满。
注:小写字母表示不同处理间达差异显著 (P=0.05) 。
2.3 不同种植模式对冬小麦水分利用效率的影响
衡量一种种植方式及灌水标准是否可行, 最终体现在作物产量与灌溉水量的对应关系上, 即看其是否高产、稳产又节约耗水量。以水分利用效率 (WUE) 为计算指标, 评价垄植沟灌栽培模式节水效果和产生的经济效益。
由表4可知, 6个处理中, RFI-L-70的水分生产效率最高, CFI-L-80最低, 分别为1.91kg/m3和1.64kg/m3。相同水分处理下, RFI的水分生产效率高于CFI, 尤其是L-60、L-70处理较CFI的增长10%以上, 这与垄植沟灌模式的独特之处密不可分, 其灌水在垄沟内进行, 灌水速度显著提高, 沟内水分沿沟向两侧垄体渗透, 水分蒸发主要在垄沟进行, 相较于大水漫灌, 有效减少了土壤水分蒸发面积, 进而降低冬小麦籽粒单位产出所消耗的水量。3种水分处理中, L-70处理的平均水分生产效率最高, L-60处理次之, L-80处理最低。L-60处理虽然水分生产效率较高, 却比L-70减产1 149.93~1 236.99kg/hm2, 这种以大幅降低产量为代价的节水较不合理;L-80处理的产量占据优势, 但其耗水量过大, 导致水分生产效率低, 这样的高产存在作物奢侈生长和用水浪费现象, 在缺水的北方地区不适宜推广;相比较而言, L-70处理的冬小麦产量较高, 耗水量适度, 水分生产效率最高, 平均达到1.82kg/m3。
3 结语
本文以传统平作种植模式为对照, 初步探究垄植沟灌模式不同水分处理对冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率的影响, 结论如下。
(1) 冬小麦全生育期内各阶段耗水量变化较大, 越冬-返青期耗水量最小, 拔节-抽穗期达到耗水量的峰值。同时, 水分控制下限越高的处理, 耗水量越大。垄植沟灌条件下冬小麦的耗水量发生了时间上的改变:拔节期以前, 耗水量小幅度高于传统平作种植, 后期则明显低于传统平作种植模式, 总体耗水量存在不同程度的下降, 平均节水26.26~31.92mm。
(2) 不同水分处理条件下, 冬小麦产量及其构成因子差异明显。相较于传统平作种植, 垄植沟灌种植模式在耗水量减少的情况下, 产量依然有所增长, L-60、L-70、L-80水分处理分别增产150.57、237.63、162.73kg/hm2。
(3) 冬小麦水分利用效率随灌溉水量的增加呈先增加后减小的趋势, L-70水分处理在促进产量提高的同时, 获得了最优的水分利用效率。与传统平作种植相比, 垄植沟灌种植模式水分利用效率提高9.43%~10.39%。6种试验处理中, RFI-L-70获得了最高的水分利用效率, 达到1.91kg/m3, 产量达到7589.96kg/hm2。
本次试验冬小麦生育期间的降雨量较大, 仅为特定水文年条件下的结果, 接下来还将继续开展多年试验, 进一步验证不同水文年条件下冬小麦垄植沟灌种植模式的节水增产效应。
参考文献
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[6]林同保, 宋雪雷, 孟战赢, 等.不同灌溉水量对垄作小麦水分利用及产量和品质的影响[J].河南农业大学学报, 2007, 41 (2) :123-127.
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耗水特征 篇5
水是人类生存发展不可缺少的自然资源,随着国民经济的快速发展,水资源缺乏已成为干旱半干旱地区农业持续发展的一个重要的限制因素,咸水资源的开发利用可有效缓解灌溉水源短缺的问题。滴灌是咸水利用较好的灌溉方式,膜下滴灌将先进的节水灌溉技术滴灌与覆膜种植技术有机结合,形成一种既节水又可开发利用盐碱地和防治次生盐碱化的新方法,为盐碱地区水土资源的开发利用提供了新的研究思路和途径。特别是新疆维吾尔自治区的塔里木盆地,这种方法的研究对当地的农业发展尤为重要。
塔里木盆地是中国最大的棉花生产基地,由于淡水资源的紧缺,近年来地下咸水用于农业生产的研究活动备受关注[1,2]。塔里木盆地属于极端干旱区[2],独特的气候条件决定了土壤中上升水流占绝对优势,淋溶和脱盐过程十分微弱,造成了土壤普遍积盐,形成大面积盐碱化[3],如何在这样的土壤条件下进行中盐度地下水的利用研究,是一个挑战。塔里木盆地平原区矿化度为3.5 g/L的中盐度地下水分布面积为4.3万km2。寻求合理的地下咸水利用方案,不仅可以解决塔里木盆地日益紧张的淡水资源短缺问题,促进当地的农业生产,同时,也为保护脆弱的水土环境做出一定的贡献。另外,膜下滴灌技术具有很强的可控性,易操作,能够保证作物根际环境良好,维持作物正常生长[3,4]。研究也表明膜下滴灌在洗盐、压碱、防治土壤次生盐碱化方面作用明显,非常适合地下咸水的开发和利用。本研究主要目的是开采利用塔里木盆地平原区地下咸水,用于农业生产,探求咸水膜下滴灌条件下微咸水灌溉对棉花耗水规律的影响。
1 材料与方法
1.1 试验点概况
试验在中国科学院阿克苏国家农田绿洲野外研究站水平衡灌溉试验测坑中进行。地理坐标东经80°51′,北纬40°37′,海拔高度1 028 m,多年平均气温11.3 ℃ ,平均降水量 45.7 mm,相对湿度为48%,无霜期 207 d,年日照时数2 948 h,属典型的内陆中纬度暖温带荒漠半荒漠、大陆性干旱气候。
1.2 试验设计
本试验采取塔里木盆地地下咸水(矿化度3.56 g/L)和地表淡水(采用渠水,矿化度0.40 g/L)以不同比例混合,配置相同灌溉水量,设置6种处理(见表1),重复3次。棉花采取膜下滴灌方式。试验测坑为有底测坑,坑深1.7 m,单个测坑面积为5 m2。 在测坑旁打一地下咸水井,井深7 m,矿化度3.56 g/L。测坑全膜覆盖,2行一管,共4行棉花,种植品种为中棉49。
于2008年4月30日播种,采用“干播湿出”的方法,为保证出苗,淋洗土壤表层盐分,播种后灌溉水为淡水,灌溉量为330 m3/hm2。滴灌系统设置为滴头流量2 L/h,滴头间距40 cm,滴灌带间距90 cm,1条滴灌带控制2行作物。采用充足灌溉,灌溉用水的调配在供水马氏瓶中进行,调配均匀后进行灌溉。不同微咸水灌水从蕾期开始(6月30日),灌溉量约为2 970 m3/hm2 ,分9次灌溉,每7 d一次,每次330 m3/hm2。
1.3 调查与测定
棉花全生育定期内定点记录植株高度和生长发育状况。本实验自5月20日起每5 d测量土壤含水量,加测降雨量,每个样点采集深度为10 cm,30 cm,50 cm,70 cm,90 cm,灌前灌后各加测一次,综合灌水量进行分析计算得出棉花测坑日耗水强度曲线图。水分用中子仪测得,水分数据使用Excel分析。
2 分析与结果
作物的耗水规律一般由作物田间日耗水强度曲线表示,可清晰贴切表示作物各阶段具体需水量的变化(见图1)。
从图1中能够看出,随着棉花的生长表现出先小后大最后有变小的趋势。但是,我们也看到与对照相比,处理3在这几种处理中耗水强度变化最剧烈,而且耗水强度最大值也是最高的9.54 mm/d。而对照(全淡)、处理1、处理2以及处理4和处理5没有这种剧烈的变化,这说明棉花对处理3灌溉用水敏感度高于其他处理用水的敏感度,这种剧烈的变化最直接的原因是与处理3的矿化度有直接关系。
棉花是一种耐盐农作物,能够在一定矿化度的水的作用下生长而不受太大的影响,能够按照作物的耗水规律生长发育。就这几种处理来说,对照、处理1和处理2其矿化度低,影响棉花的生长主要受水分控制,棉花的需水量不受矿化度的影响,因此这3种处理对棉花的生长影响不大,耗水强度变化不大。而处理4和处理5其矿化度比较高,矿化度制约着棉花的生长发育,矿化度过高使作物需水量下降,处理4和处理5和塔里木盆地的地下咸水矿化度十分接近,所以灌溉用水对土壤盐度影响不大,造成作物耗水强度下降但是变化不剧烈,所以对棉花的耗水强度变化影响不大。由此可以得出,棉花对处理3敏感,是与处理3的水盐比例有关,2.77 g/L是棉花微咸水灌溉的阈值,这是水盐协迫造成的结果。
从耗水强度最大值出现的时间来说,处理3和处理5最大值出现的时间最早,其次是对照、处理2和处理4、最后是处理1。这说明处理3和处理5灌溉棉花和对照比较花铃盛期出现得早,而处理1花铃盛期出现晚。也可以这样说处理3和处理5灌溉的棉花早熟。从当年的棉田观察看,的确是处理3和处理5灌溉的棉花花铃期早于其他几种处理模式灌溉的棉花。
从上面分析我们可以看出,不同微咸水膜下滴灌棉花的耗水规律表现为:这几种处理基本上能够随着棉花的生长表现出耗水强度先小后来逐渐变大在花铃盛期达到最大,随后逐渐下降。从这几种处理的田间日耗水强度曲线中我们得到棉花的耗水强度以处理3为界限表现出水盐协迫的不同性,对照、处理1、处理2受处理水的水分影响较大,而处理4和处理5受处理用水中盐度的影响较大。处理3的矿化度2.77 g/L是棉花的敏感值,也就是说是棉花的阈值。
根据棉花田间日耗水强度曲线分析和田间实际观察我们得到有些微咸水可以使棉花的花铃期提前,促使棉花早熟。也就是说对于耐盐作物用一定的微咸水灌溉对棉花的经济效益影响不大,有时在改良品质上还起到一定的作用。
从几种处理的日耗水强度曲线我们得出棉花的耗水强度随着矿化度的提高逐渐下降。这是由于矿化度越高的水带入的盐分就越高,在棉花根部聚集越多,棉花的吸水能力下降。
参考文献
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耗水特征 篇6
1 不同煤化工工艺水耗分析
1.1 煤焦化
煤焦化是我国煤化工技术中使用最早的一项技术。煤焦化在进行焦炭制造时还能够生产焦炉煤气和煤焦油, 所成产的焦炉煤气不只是重要的燃料气, 同时还能够当做化工原料气实施深层次的加工, 而煤焦油加氢可制备汽柴油。随着世界原油需求量不断增长, 原油价格不断攀升, 加之近年来中国工业发展较快, 燃料油需求量大幅增长。在我国原油资源日益紧缺的情况下, 煤焦油通过加氢生产燃料油的工艺技术正在加速发展。煤焦油通过加氢改质, 可以提高轻质油收率和燃料油质量, 既提高了焦油综合利用率, 又减少了环境污染, 属于节能环保项目。
1.2 煤气化
煤气化属于现代煤化工清洁煤技术的一种, 通过煤气化技术可以生产工业燃料气、民用燃料气、化工合成原料气、煤气联合循环发电、合成天然气等。另外, 煤气化产生的合成气经间接液化还可以制取燃料油, 在目前煤焦化产能过剩、污染严重的情况下, 煤气化技术正受到越来越多的关注。然而, 煤气化技术同样面临高水耗问题, 煤气化技术水耗量主要在于煤一次气化耗水量以及气化合成气后续深加工过程耗水量。其中, 关于煤气化过程耗水量, 因不同原料煤或煤焦具体组分不同, 气化工艺不同, 吨煤耗水量不尽相同。不论采用何种工艺气化技术, 吨煤蒸汽消耗指数并不高, 并不是造成煤气化行业高水耗的主因, 煤气化行业水耗主要体现在后续合成气处理及深加工过程。
1.3 煤液化
煤液化技术是以煤炭为原料制取液体燃料为主要产品的技术。目前, 煤液化技术分为煤直接液化技术和煤间接液化技术。F-T合成反应为煤炭间接液化过程的最重要反应, 目前已成为煤炭间接液化制取各种烃类及含氧化合物的重要方法之一。煤直接液化制油存在明显的高水耗问题。相同品质煤因采用不同煤液化技术耗水量差别也会存在较大差异;而不同煤品质采用相同直接液化技术耗水量也会有较大差别, 目前, 我国已投产、在建或规划的大型煤制油项目主要集中在西部相对缺水地区, 如果大量使用黄河及其支流水资源, 将会对当地水资源、生态环境造成严重破坏。因此, 煤制油技术的发展应注重解决高水耗问题, 否则, 煤制油行业的发展将受到严重制约。
2 煤化工过程的节水途径
2.1 先进的工艺技术和设备
工艺技术和关键设备的优化是降低煤化工行业水耗最重要的措施。例如, 采用干法熄焦技术代替湿法熄焦技术;采用德士古水煤浆气化技术;采用空冷器代替循环冷却水冷却技术;采用自然通风冷却塔代替机械通风冷却塔;以上均可以大幅降低煤化工过程水耗, 虽部分设备一次投资费用较大, 但相比运行费用而言, 一次投资费用回收期较短。
2.2 过程系统优化
过程系统优化方法, 是在全厂水平衡测试的基础上, 通过夹点分析技术, 合理配置各种水源;而后再对外排废水进行处理回用的分析方法。例如, 在煤制甲醇过程中, 采用工艺成套节能降耗技术, 可以有效降低煤制甲醇的耗水量。通过水网络系统分析, 实现串级用水。例如, 焦化厂蒸汽冷凝水作为锅炉给水或就近用于循环水系统代替补水;焦化厂循环水排污水用于对水质要求不高的炼焦工序的煤气水封水;脱盐水站外排水用于对水质要求不高的工序, 如选煤工序。此外, 通过提高循环冷却水的浓缩倍数不但可以减少新鲜水的补水量, 同时又可以减少污水量。
3 结语
(1) 在相同水耗的前提下, 煤焦化相比煤气化及煤液化合成燃料油更经济, 煤加工能力更高。但未来煤焦化的发展要统一布局, 做好区域规划, 使焦化能力与煤焦油、焦炉煤气加工能力合理匹配, 同时防止焦炭产能过剩。
(2) 从节水考虑, 在干旱缺水地区, 当市场焦炭产能不足时, 应首先考虑煤焦化装置;当焦炭产能过剩时, 应考虑延迟开发或控制煤气化或煤液化规模。
(3) 对于水资源相对充足的地区, 可优先考虑煤气化、煤液化等现代煤化工装置。
(4) 通过采用先进的工艺技术和设备、过程系统优化、废水回收利用及加强企业生产管理等途径, 可有效降低煤化工过程的耗水。
(5) 我国煤化工行业长期发展必须“量水而行”, 统筹规划、合理布局、科学引导、规范发展。
摘要：一直以来, 我国的煤炭资源与水资源分配就不够合理, 而煤化工行业的水资源消耗又比较大, 为了能够实现水资源与煤化工的协调发展, 该文主要针对三种不同煤化工技术的水资源消耗问题进行了分析, 并重点研究了煤焦化、煤气化和煤液化合成燃料油的水资源消耗问题。结果显示, 煤焦化燃料油所消耗的水资源低于煤液化制燃料油消耗的水资源, 同时还能够获取大量的焦炭和焦炉煤气。最后, 文章还对不同煤化工过程的节水方式进行了论述, 期望可以合理解决煤化工水耗大的问题。
关键词：煤化工,煤焦化,煤气化,煤液化,高水耗,节水
参考文献