【摘 要】
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伊犁河谷降雨较为充沛,雨量逐年增加但雨水利用率低,强烈的蒸散和多山的地形使大量雨水以蒸发及径流的形式损失,对植被的水分补给有限。集雨技术是提高雨水利用率的有效途径,对植被恢复及农业生产有重要作用。为探索在伊犁河谷不同坡度开展集雨技术所需的相关参数。本文以伊犁河谷滑雪坡坡面为研究对象,在不同坡度的坡面进行集雨。通过研究伊宁市1970-2019年降雨的时间变化情况、不同坡度塑料布和坡面的集雨效果及补灌
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“伊犁河谷天然草地土壤水库-小水窖联合集雨技术与应用”项目编号:41761059； 南京农业大学-新疆农业大学联合基金项目“草地径流水资源高效利用研究”（项目编号:KYYJ201903）课题主持人:张文太 教授（新疆农业大学）；
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伊犁河谷降雨较为充沛,雨量逐年增加但雨水利用率低,强烈的蒸散和多山的地形使大量雨水以蒸发及径流的形式损失,对植被的水分补给有限。集雨技术是提高雨水利用率的有效途径,对植被恢复及农业生产有重要作用。为探索在伊犁河谷不同坡度开展集雨技术所需的相关参数。本文以伊犁河谷滑雪坡坡面为研究对象,在不同坡度的坡面进行集雨。通过研究伊宁市1970-2019年降雨的时间变化情况、不同坡度塑料布和坡面的集雨效果及补灌对甘草生长的影响。以坡面集雨补灌的方式将降雨条件、集雨特征及补灌效果相结合,为区域坡面集雨技术和集雨补灌农业的发展提供理论数据。主要结果如下:（1）通过分析1970-2019年伊宁市降雨数据发现该区域气候趋于暖湿化,降雨类型以小雨和极端降雨为主,近50年极端降雨变化较大。1970-2019年各极端降雨指数呈上升趋势,其中湿润日总降雨量、5日最大降雨量、极端降雨量及强降雨天数（PRCPTOT、RX5day、R95p及R10）上升趋势显著,分别以15.2 mm×10a-1、3.39 mm×10a-1、9.35 mm×10a-1、0.47 d×10a-1的速率增加。该区域8月和9月降雨少,其余5月降雨较多且各有特点,4月强降雨多、5月降雨均衡、6月极端降雨多且集中、7月和10月易发生突发性极端降雨。同时,降雨的极端程度逐年提高,这使降雨的产流能力提升,区域的集雨潜力提高。（2）为更有效的收集雨水,据降雨特征将集雨措施的集雨面设置为塑料布与坡面相结合的模式。通过分析5°、10°、15°、20°、25°坡各集雨措施的集雨数据得出塑料布的产流阈值在0.07-0.10 mm间,坡面的产流阈值分别是9.26 mm、7.70 mm、6.50 mm、6.25 mm、5.85 mm。随坡度增加,塑料布和坡面的集雨量和集雨效率呈先增加后减小的趋势,当坡度分别在18.4°和24.6°时塑料布和坡面的集雨量和集雨效率最大。降雨特征对坡面的集雨量和集雨效率影响较大,对塑料布集雨效率影响较小。据降雨条件、集雨特征和用水规律对集雨水窖计算公式的参数进行了调整,得到5°、10°、15°、20°、25°坡10 m~2塑料布﹢50 m~2坡面集雨措施的水窖容积分别为0.45 m~3、0.59 m~3、0.79 m~3、0.77m~3和0.84 m~3。（3）通过甘草的补灌试验发现补灌对甘草生物量提升较大,随地上部生物量增加地下部生物量呈增加趋势。不补灌小区地下部生物量的增加体现在根粗和根长的同步增加,而补灌小区更倾向于根粗的增加。以甘草每年260.0 m~3/亩的需水量计算,种植1亩甘草,5个坡面的塑料布与甘草的灌溉比（集雨面积与补灌面积的比值）为2.8-3.4:1,所需水窖容积为101.8 m~3。不同坡度的坡面与甘草的灌溉比差异较大,10°、15°、20°、25°坡的灌溉比分别为125.6:1、41.3:1、41.8:1、31.3:1,所需水窖容积在132.6-138.3m~3之间。综上所述,伊犁河谷集雨潜力持续提高,同时多山的地形为坡面集雨技术及集雨补灌农业的发展提供了良好的基础。塑料布﹢坡面的集雨模式既能收集大雨产生的径流,也能在大量小雨的条件下收集一定的雨水,降低甘草的灌溉比。试验结果可为伊犁河谷区域坡面集雨技术及集雨补灌农业的发展提供数据参考。
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