以农田水位作为水稻灌排指标的研究进展

通过对水稻生长期稻田水分变化的定性分析以及现行水稻灌排调控指标的分析研究,认为水稻的旱、渍、涝与农田水位密切相关,水稻的灌溉排水问题就是农田水位的调控问题。提出了以农田水位作为水稻灌排调控指标的研究框架,设计了研究内容和技术路线,研究成果从理论上证明农田水位可以作为水稻灌排的调控指标,进而形成了水稻灌排的农田水位调控指标体系,丰富水稻高效灌排理论。     

基于DRAINMOD模型的不同灌排模式稻田水氮运移模拟

【目的】研究不同灌排模式稻田水氮动态变化,为南方稻作区节水减排提供科学依据。【方法】基于实测的田间灌排水量及氮素变化数据,采用Morris方法检测DRAINMOD模型水氮运移相关参数的灵敏度,并利用DRAINMOD模型对传统灌排模式和控制灌排模式下稻田水氮动态进行模拟。【结果】20~40 cm土层侧向饱和导水率对稻田水分运移模拟结果影响最大,弥散系数、反硝化参数、硝化反应参数、有机质适宜分解温度对稻田氮素运移模拟结果影响较大;DRAINMOD模型能够较好地模拟不同灌排模式稻田水氮动态变化、灌排水量、氮素径流总负荷模拟值与实际值差别小于11%;与传统灌排模式相比,控制灌排模式排水量减少33.0%~72.6%,灌水量减少9.7%~37.1%,铵态氮径流负荷减少43.6%~45.0%,硝态氮径流负荷分别减少29.8%~53.1%。【结论】控制灌排模式稻田节水减排效果较好,利用DRAINMOD模型进行不同灌排模式稻田水氮动态模拟可行有效。     

南方丘陵区稻田节水增效减污灌溉技术研究

通过田间试验,研究了不同水肥模式对单季水稻水分利用效率和减污效率的影响,提出了南方丘陵区效率最优的稻田节水增效减污综合技术。结果表明,与当地常规水肥模式相比,以"蓄雨间歇灌溉+3次施肥"为代表的南方丘陵区节水增效减污技术,可减少稻田灌溉用水27%,增加水稻产量10%,提高降雨利用率10%,提高灌溉水分生产率51%。与此同时,该技术可消减稻田总氮、硝氮、氨氮、COD污染物排放量62.0%、6.8%、76.9%、27.1%。     

双闸板溢流式水田精准灌排控制装置的研究与应用

水田灌排管理粗放导致水肥流失严重、利用率低,产生水环境污染问题.文章研究了一种新型水田精准灌排控制装置,通过双闸板调节实现精准控制稻田水层深度,有效利用雨水和控制排水,减少稻田氮磷流失,蓄水、节水、减排效果明显,结构简单、操作简便、成本低,具有很好的推广价值.     

小区和田块尺度下水稻不同灌溉模式的节水减污效应分析

【目的】研究平原河网区不同尺度下水稻不同灌溉模式的节水和减污效应。【方法】于2017年在浙江平湖灌溉试验站选取水稻常规灌溉、节水灌溉、蓄雨节水灌溉3种模式在试验小区和田块2种尺度下开展对比试验,记录田间水量平衡过程并检测排水和渗漏水样中的TN、TP、NH_4^+-N、NO_3^--N的质量浓度变化。【结果】无论试验小区还是田块尺度,蓄雨节水灌溉的节水效果最好,较常规灌溉和节水灌溉减少了43.4%～87.7%的灌溉量,同时减污效果也最明显,TN排水负荷减少了22%～90%。不同尺度对比中,试验小区的田间管理水平更高,产量略高于田块尺度;小区田间水分控制更精确,灌排次数和水量较田块更多,蒸发蒸腾量和渗漏量则略少于田块。在减污效果上,单位面积下同种灌溉模式的田块的排水污染物负荷比试验小区低37%～57%,渗漏负荷比试验小区高4%～61%,由于排水污染物负荷要远大于渗漏污染物负荷,在总的污染物负荷上田块要小于小区。【结论】本试验中蓄雨节水灌溉模式取得了较好的节水减污效果,但是要注意蓄雨时间和高度,长时间的淹水可能会对水稻产量造成不利影响。     

不同水文年型下水稻节水灌溉技术方案模拟与评价

为探究适宜的水稻节水灌溉模式,于2016—2017年在蒸渗测坑内进行水稻栽培试验。基于2年试验数据对SWAP-WOFOST模型进行参数的率定与验证,基于1956—2015年60年的降雨资料完成丰、平、枯3种年型的分组,同时改进了SWAP的灌溉排水模块以适应本地化的灌排需求,并由率定后的模型模拟了丰、平、枯3种年型下4种节水灌溉模式的稻田水分运移及水稻生长过程,通过对比不同水文年型下田间水分管理及水稻产量的差异,分析了4种节水灌溉模式的节水、减排与高产效果。结果表明：经率定的SWAP-WOFOST模型可以较好地模拟干湿交替条件下稻田水分运移和水稻生长过程;节水灌溉技术可以减少灌排水量与灌排次数,减少水稻的生理需水和田间渗漏,并能够维持水稻高产,提高水分利用效率;60年模拟期内,控制灌排的灌溉水分生产率在丰、平、枯3种年型下分别为5.52、4.65、3.83kg/m3,各年型下均为最高,控制灌溉的作物水分生产率在丰、平、枯3种年型下分别为2.45、2.31、2.06kg/m3,各年型下均为最高。应用熵权TOPSIS模型对水稻节水灌溉技术方案进行评价优选,结果表明,在保证产量的前提下控制灌排模式具有稳健的节水省工效果。     

基于熵权TOPSIS模型评价不同施氮水平下水稻灌排模式

为了选取实现高效、节水、控污3个目标的水稻灌排模式,以农田水位为调控指标,在3个施氮水平下设置了不同的灌排模式,研究水稻在不同模式下的产量及其构成因素,利用基于熵权法的TOPSIS模型对这些灌排模式进行评价.结果表明:分蘖期旱涝交替胁迫对水稻的产量、控污指标的抑制作用最明显;乳熟期旱涝交替胁迫的处理对节水指标的负面影响最大.在旱涝交替胁迫下氮肥施用量低时,对水稻发育有较明显的抑制作用;高氮肥施用量处理的水稻产量并没有显著增长,高氮肥处理氮素的淋溶量比低氮肥处理高.利用TOPSIS模型得到施氮量300 kg/hm²下的控制灌排模式的相对贴合度为0.694 5.分蘖期旱涝交替不仅对于水稻的生长发育的不利影响最大,其控污效果也最差.通过模型计算,最优的灌排方案是施氮水平为300 kg/hm²的控制灌排模式.     

稻田总磷迁移规律与最佳灌排模式研究

以超级稻为试验对象,采用随机试验设计,利用测桶试验,研究浅水勤灌、控制灌溉、浅湿调控、覆秸秆旱作灌排模式下地下排水及不同深度土壤渗漏液的总磷迁移规律。结果表明,与浅水勤灌和浅湿调控相比,控制灌溉和覆秸秆旱作显著降低了灌水量、灌水次数、地下排水量、总磷浓度和总磷流失负荷,有明显的节水省工减排效果。不同灌排模式地下排水总磷质量浓度波动下降,最大为0. 450 mg/L;不同灌排模式、不同深度土壤渗漏液中,总磷浓度表现不同,除分蘖后期外均为表层最高,且随土壤剖面深度的增加而降低。浅湿调控和覆秸秆旱作的土壤渗漏液总磷浓度高于浅水勤灌和控制灌溉。控制灌溉、覆秸秆旱作两年灌溉水分生产率均显著高于浅湿调控、浅水勤灌。与浅水勤灌相比,控制灌溉显著增产10. 45%,覆秸秆旱作显著减产14. 69%。综合灌排水量、灌水次数、磷素流失负荷、产量和灌溉水分生产率,控制灌溉是节水、省工、减排、高产的最佳灌排模式。     

水田灌排一体化系统的开发与应用

分析国内外农业灌溉和排水领域发展的研究现状和目前常见的灌排装置的特点,针对中国灌溉排水研究领域对节水灌溉、控制排水设施的迫切需求,提出了水田灌排一体化系统的设计方案.该系统能根据农作物不同时期对水位的需求,充分利用灌溉和降雨的水量,较为精确地控制水田的灌溉和排水水位,解决了原有灌排设备无法同时实现灌溉和排水自动控制的难题.实际应用结果表明,水田灌排一体化系统试验区和对照区相比,降雨量增加利用150 mm,降雨利用率提高21%,减少灌水量21%;水稻亩产量增加4.3%;提高肥料的利用效率,减少农业面源污染.该系统结构简单、操作方便,具有可观的经济、生态效益和广阔的应用前景.     

稻田不同灌溉模式的节水减污效应分析——以浙江平湖为例

【目的】研究不同灌溉模式下水稻的节水及减污效应,探寻适合平原河网区的水稻节水灌溉模式。【方法】在浙江平湖灌溉试验站设定常规灌溉、薄露灌溉和适雨灌溉3种模式,测定了灌溉量以及排水和渗漏水样中的TN、TP、NH_4~+-N、NO_3~--N和COD等。【结果】适雨灌溉灌水量相较于常规灌溉和薄露灌溉分别减少了67.4%和43.4%,节水效果最好;适雨灌溉排水量最少,相较于常规灌溉和薄露灌溉,适雨灌溉TN排放量分别减少了86.9%和90.7%,NH_4~+-N排放量减少了96.7%和98.3%,COD排放量减少了61.5%和62.5%,TP和NO_3~--N的减排效果不明显。【结论】在本研究条件下,适雨灌溉的节水减污效果更好。     

棉田暗管控制排水和氮素流失研究

在湖北荆州丫角排灌试验站进行暗管控制排水和自由排水对照试验,结果发现,暗管排水累积排水量随时间呈线性变化;暗管排水氮素累积流失量随时间呈二次曲线变化.控制水位为30 cm的田块氮素累积流失量随时间而增加,而其他控制排水及自由排水田块氮素累积流失量随时间而减少.控制排水可以减少累积排水量和氮素累积流失量,且随控制水位增加...     

节灌控排条件下稻田氮平衡模拟及利用效率分析

运用DNDC模型模拟分析不同节灌、施肥、控排条件下稻田氮素平衡状况及氮肥利用效率。结果表明,节水灌溉控制排水条件下,施氮量不大于180kg/hm2时,稻田土壤氮库均呈现亏损,亏损量为54.7～127.6kg/hm2,亏损量随着施氮量的增加而逐渐减小;除浅灌深蓄中氮和浅灌深蓄高氮处理外,控制排水处理土壤氮素亏损量均大于常规排水;浅灌深蓄、施中氮和控制排水的组合是最佳的水肥处理模式。     

基于生物炭添加的控制灌排对水稻抗倒伏能力及产量的影响

为探究生物炭施加后控制灌排对水稻生长发育及产量的影响,于2016年在涟水县水利试验站开展了测坑试验,共设置轻旱控排W-1、重旱控排W-2两种控制灌排模式及无生物炭施加B-0、生物炭施加B-1两种生物炭施加水平,对水稻生长指标、水稻抗倒伏性能、产量指标进行了监测与分析。结果表明生物炭添加及控制灌排W-2条件下,水稻株高均得到显著提高。施加生物炭可以缩短水稻节间长度、增大茎壁厚度及节间外径,显著提高水稻的抗倒伏能力,但在控制灌排W-2条件下,水稻的倒伏指数升高,累积破坏能量下降,水稻抗倒伏能力呈现下降的趋势。控制灌排与生物炭添加均对水稻穗长和空秕率有显著影响,其中控制灌排的影响更为明显,生物炭添加和控制灌排W-2单因素作用均显著提高了水稻产量,但两者交互作用却对产量影响不显著,相关水炭耦合效果还需进一步试验研究。     

荆门和桂林灌溉试验站蒸发皿蒸发变化规律及其影响因素的初步分析

以湖北荆门灌溉试验站和广西桂林灌溉试验站的蒸发皿蒸发和气象要素实测资料为例,采用线性趋势线法分析蒸发皿蒸发量的变化趋势以及气温、降雨量、风速、日照时数、日较差和相对湿度等6个气象因子的变化趋势,采用单因素相关分析和多元线性回归分析,研究了气象因子对蒸发皿蒸发的影响。分析结果表明,荆门灌溉试验站1973~2003年蒸发皿蒸发呈下降趋势,其主要影响因素是相对湿度的增大、风速的减小和日较差的减小,桂林农田灌溉试验站1980~2003年蒸发皿蒸发呈上升趋势,其主要影响因素是日较差的增大。     

塑料大棚控制排水系统设计及水管理研究

采用水管理软件DRAINMOD,以SEW30为指标,确定塑料大棚暗管控制排水系统的间距和埋深。然后根据淋洗土壤盐分的需要,选取不同降雨水平年,采用不同的暗管控制排水出口深度及不同的灌水量,共组合成9种方案,以SEW30、土壤0~60 cm土层盐分脱减率、排水量作为评价指标,分析出研究区不同降雨水平年的水管理方案：丰水年...     

灌区排水再利用研究进展

灌区排水再利用研究及其应用不仅对保障未来我国粮食安全和水安全有积极作用,而且对提高农田水肥资源利用效率、保护水环境等都具有十分重要的意义。总结了国内外灌区排水再利用研究基础理论和关键技术,包括排水再利用基础理论研究、常见的排水再利用工程运行模式和减轻排水灌溉利用负面效应的管理措施。指出我国灌区排水再利用具有较大潜力,排水再利用的节水减污效果明显,目前关于排水中氮磷等营养成分的研究成果较多,对盐分及其他组分的研究相对较少,再利用的工程运行模式与灌溉管理措施是影响排水再利用效应的关键因素,排水水质和水量变化规律、最佳再利用模式和灌溉管理措施的选择、再利用的生态环境效应评价与风险分析等是今后排水再利用研究的重要内容。     

南方稻田灌排系统生态整治效应分析

【目的】探明稻田水肥调控和灌排系统生态整治效应。【方法】于2014年在江西省赣抚平原灌区选取典型村庄—礼坊自然村,进行了稻田水肥高效利用综合调控技术应用,并对排水沟塘进行了生态改造,分别对早、晚稻灌水、排水和产量以及生态沟塘进出水进行分析。【结果】水稻田间水肥高效利用综合调控技术较当地农民习惯水肥管理模式节水、减排、增产和灌溉水生产率分别提高10.58%、20.34%、6.52%和18.59%,总氮和总磷减排率分别达12.37%和14.98%;排水斗、支沟经生态改造后对总氮和总磷的综合去除率达25.42%和34.22%;生态塘对总氮和总磷的去除率达25.19%和30.42%;示范区生态改造一次性投资需1.15万元/hm^2,年运行管理费需0.18万元/hm^2,年产经济效益达0.55万元/hm^2。【结论】水稻田间水肥高效利用综合调控技术和生态沟、塘均有较好的氮、磷去除效果,并且建设运行经费投入少,建议当地加强技术的宣传示范推广,建立可持续运行的经费投入渠道。     

暗管控制排水对棉田排水的影响

对几次较大规模降雨产生排水后排水量、排水氮素含量、地下水位等进行观测,结果发现暗管排水使得地表、地下排水量被重新分配,控制水位排水使地表排水量所占比例提高、而总排水量比常规排水减少36.4%～82.7%、地下排水峰值量较常规排水减少7.2%～85.4%。地表、地下排水硝氮质量浓度较低,一般低于4 mg/L;地表排水总氮质量浓度在2.3～11.5 mg/L之间,地下排水总氮质量浓度在0.6～9.1 mg/L之间。要减少氮素流失总量,减少排水量是关键。