不同灌排模式稻田排水中氮磷流失规律

为了研究不同灌排模式稻田排水中氯磷流失规律,以集成合理的节水灌溉与控制排水技术,在江苏高邮开展田间试验.试验区排水斗沟出口处设水位调控闸门,在水稻不同生育阶段对排水沟水位及田间水分进行控制,形成新型的控制灌排模式.与常规灌排模式进行对比,两年田间试验成果表明,控制灌排模式较常规灌排模式节水16.7%,增产7.1%,排水总量减少54%,水稻全生育期稻田排水中NH4+;-N、NO3-N与TP流失总量分别减少38.07%、82.29%和52.15%,节水减排和降污效果显著.采用控制灌排模式,通过实施灌水调控和排水管理.控制了氮磷流失关键时期的排水量.高效利用了水分和养分,取得了节水高产、减排控污的效果.     

中国节水灌溉装备与技术发展展望

分别从灌排设施、灌排管理体制和投资政策3个方面,回顾了中国灌溉排水70 a以来所取得的成就.随着灌溉面积增大,灌排设施极大提高了中国粮食产量和农业生产能力;灌排管理体制发生巨大变化,由农民集体管理为主转化为骨干工程国家事业单位管理为主,促进了灌排工程快速发展和良性运行;投资政策有效地服务了水利基本建设.但目前中国依旧存在灌溉用水利用率较低、水肥一体化灌溉农田占比较低和灌溉系统信息化程度较低等问题,与高质量的农业生产发展还有很大的距离.结合国家粮食与生态保障的战略需求,分别从大中型灌区节水改造、水肥一体化节水灌溉装备与技术和喷滴灌、管道输水灌溉和泵站改造方面,提出了中国节水灌溉装备与技术的未来机遇和挑战.为了促进中国节水灌溉行业发展,加强灌排装备的理论研究和自主创新,发展高效、节能和环保的技术和产品,提高产业信息化、智能化和网络化,是实现农业现代化生产建设的必然趋势.     

江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探

【目的】探索水稻蓄雨间歇灌溉模式节水减排效益。【方法】以鄱阳湖区双季早晚稻为试验材料,采用大田和测坑试验,研究了水稻蓄雨间歇灌溉模式对灌溉定额、排水定额、降雨有效利用率、产量、稻田水分生产率,以及氮、磷排放量的影响,并与间歇灌溉和常规淹水灌溉试验进行了分析比较。【结果】与淹水灌溉、间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉灌排水量、灌排次数明显减少。双季早晚稻年平均灌水量分别减少975m^3/hm^2和1251m^3/hm^2,年平均灌水次数分别减少8次和7.5次;年平均排水量分别减少729 m^3/hm^2和893 m^3/hm^2,年平均排水次数分别减少5.8次和3.1次;蓄雨间歇灌溉降雨有效利用率明显提高。早稻降雨利用率分别提高12.40%和9.14%,晚稻分别提高6.84%和6.42%;蓄雨间歇灌溉模式下,双季早晚稻总氮排放量年平均减排7.64 kg/hm^2和3.12 kg/hm^2,减排幅度34.93%和14.26%;双季早晚稻总磷排放量0.180kg/hm^2和0.095kg/hm^2,减排幅度37.25%和70.59%。【结论】蓄雨间歇灌溉模式具有明显的节水、减排和提高降雨有效利用率的效果,在我国南方多雨地区具有较强的推广应用空间。     

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.     

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。     

新型雨水集蓄利用技术的旱地改水田灌排系统

丘陵缓坡地农田改造工程是解决我国耕地资源紧缺以及坡耕地水土流失严重等问题的重要手段。提出了一种新型的基于雨水集蓄循环利用技术的旱地改水田灌排系统,该系统主要由田埂围成的耕作层和位于耕作层下方的蓄水池组成,两者通过管路系统实现循环供水。试验结果表明,与丘陵区常规水稻田相比,其水稻蒸发蒸腾量基本一致,由于该系统几乎没有稻田渗漏量,因此灌溉定额减少约100m3/亩,降雨利用率提高30%,达到95.4%,节水性能优越。通过该系统改造的水田能达到与平原区成熟水稻田相同的粮食生产能力,远优于一般梯田工程,且排水量和面源污染排放量都远小于常规水稻田,节肥减排综合效益显著。     

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。     

热烈祝贺国际灌排委员会成立五十周年

国际灌排委员会成立于１９５０ 年，它是当今世界在灌溉排水领域中最大、最有影响的国际学术机构，其成立目的是通过改进水土资源管理和采用合适的灌溉、排水和防洪技术来提高灌排土地上的作物产量，从而满足全人类对粮食和物质的需求。本文扼要介绍国际灌排委员会的组织机构和五十年来所取得的成就，以及中国作为一个积极的会员国对ＩＣＩＤ 的支持     

蓄水控灌模式下水稻耗水量及灌排定额初探

提出了水稻"蓄水控灌"的概念。以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验,研究了蓄水控灌模式下水稻耗水量、灌排定额、产量和水分生产效率的变化规律。结果表明,蓄水控灌模式下耗水量较淹水灌溉减少5%~14%;灌溉和排水分别减少21%~37%和25%~54%。籽粒产量略有增或降低,而灌溉水生产效率大幅度提高。表明水稻蓄水控灌是一种节水、高效、环保的灌溉模式,适于多雨地区应用。     

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的去除效果

为研究灌排调控下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的原位削减效果,探讨低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响.依据大田试验观测资料,分析了控制灌排模式下生态沟-湿地系统水体中氮素质量浓度变化规律和碳氮比分布特征.结果表明,控制灌排模式下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素去除效果显著,施肥后排水中TN,NH4＋-N和NO3--N质量浓度出现峰值,在农沟拦蓄后质量浓度大幅下降,氮素平均去除率分别为63.9%,67.8%和83.2%.进入湿地再次净化后,氮素质量浓度进一步降低,平均去除率分别为47.7%,44.3%和82.0%.控制灌排模式下系统水体中有机质对水环境影响较小,水体碳氮比水平总体偏低.控制灌排模式下生态沟-湿地系统很好地实现了对氮素的原位削减,低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响不大.     

蓄水控灌模式对水稻产量和水分生产效率的影响

蓄水控灌模式主要是基于水稻对旱、涝的双重适应性,通过降低灌溉控制下限,同时抬高稻田的雨后拦蓄深度和延长降雨在稻田的滞蓄时间来提高雨水资源利用效率的一种灌溉模式。以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验进行了3年试验观测,研究了水稻蓄水控灌模式对降雨利用效率、灌排水量、灌排次数、籽粒产量和水分生产效率的影响,并与常规淹水灌溉和控制灌溉试验进行了分析比较。结果表明,蓄水控灌模式可减少灌排次数和灌排水量,雨水利用效率和水分生产效率明显提高,而产量并未降低。但蓄水深度过大,水稻有小幅减产。上述结果表明水稻蓄水控灌是一种节水、高效、省工的灌溉模式,适于南方多雨地区使用。     

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。     

基于SWAT和CLUE-S模型的不同土地利用方式对排涝模数的影响

【目的】研究土地利用方式变化对排涝模数的影响,优化区域排涝管理。【方法】选取湖北四湖流域螺山排区为研究区域,将流域水文模型SWAT和土地利用变化模型CLUE-S联合应用,设置了6种水旱比、5种水面率及5种城市化率的单因素变化(即其他2个因素不发生变化)条件下不同土地利用情景,应用CLUE-S模型模拟生成各情景下的土地利用空间分布图,建立了SWAT模型模拟不同土地利用情景的降雨径流过程,分析了不同土地利用方式对排涝模数的影响。【结果】在相同的设计暴雨、其他因素维持现状条件下:当水旱比由0增加到1时,排涝模数减小了0.117 m~3/(s·km~2);当水面率由0增加到20%时,排涝模数减小了0.111 m~3/(s·km~2);当城市化率由0增加到10%时,排涝模数增加了0.104 m~3/(s·km~2)。排涝模数随着水旱比和水面率的增大均呈减小趋势,随着城市化率的增大呈增大趋势。在相同设计暴雨、其他因素维持现状条件下:当水旱比由0增加到0.2时,排涝模数只减小了3.06%;当水面率由0增加到10%时,排涝模数减小了14.03%;当城市化率由0增大到10%时,排涝模数增大了16.67%。3种引起土地利用方式变化的因素中,排涝模数对水面率和城市化率变化的敏感程度相当,对二者的敏感程度明显大于水旱比。【结论】在未来区域规划中,可以通过增大水旱比、增大水面面积和限制城市扩张来减轻排涝压力,其中适当增大水面面积和限制城市扩张更加有效。     

不同水管理模式下稻田对养殖肥水的净化效果研究

利用配有相对独立的供、排水系统的测坑研究间歇灌排、间歇灌连续排、灌排平衡3种水管理方式下稻田对养殖肥水的净化效果。研究结果表明：①3种水管理方式下稻田对养殖肥水中养分均有显著的去除率,其中,对不同形态的氮而言,NH4^＋-N的去除率优于NO3^--N;对不同物质而言,对氮、磷的去除率优于CODMn;②对不同的水管理方式...     

节水防污型农田水利系统方案设计及应用研究

鉴于我国传统的灌排模式及粗放型水稻种植方式,未经任何处理的稻田排水携带高浓度氮磷元素直接排入下游,引起水质恶化,造成水稻灌区严重的农业面源污染。基于农业面源污染的研究现状,构建了由田间水肥综合调控-田间草沟-湿地-骨干生态沟"四道防线"组成的净化农田排水的节水防污型农田水利系统,为验证该系统的净化效果,在广西桂林市青狮潭灌区及桂林灌溉试验中心站开展对比试验研究。试验表明,氮磷排放负荷指标沿程逐级下降,通过"四道防线"后,总氮、铵态氮、总磷负荷分别削减了70.4%、83.5%、61.0%,净化效果明显。研究内容不仅丰富了农业面源污染治理的控制方法和管理措施,也对我国南方水稻灌区面源污染治理具有现实意义。     

微纳米气泡增氧灌溉技术在水稻灌区节水减排中的应用研究

以离式螺旋微气泡泵为微纳米气泡发生装置,对比研究了微纳米气泡增氧灌溉技术在双季稻灌区节水减排中的应用效果。结果表明,微纳米气泡增氧灌溉技术可以减少灌水量、排水量和耗水量,提高降雨利用率和灌溉水利用率,从而有效减少氮磷地表径流排放量。与常规水灌溉处理相比,早、晚稻采用微纳米气泡增氧灌溉技术分别节水(灌水量)7.44%和4.46%,降雨利用率分别提高5.92%和4.28%,灌溉水利用效率分别提高13.36%和10.54%,总氮排放量分别减少8.36%和8.12%,总磷减少27.5%和27.27%。     

考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化

为充分利用有效降雨挖掘农业节水潜力,以湖北漳河灌区为例,提出一种考虑降雨有效利用的水稻灌溉模式的优化方法,根据长系列历史气象数据对传统淹灌模式进行分阶段优化,改变各生育阶段控制水层深度,寻找最大利用降雨兼顾减少灌水次数的最优水层深度组合并分析节水原因及效果.结果显示,优化后适宜水层下限比优化前低10 mm,降雨后最大蓄水深度比优化前深10 mm,而优化后适宜水层上限分蘖前期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期优化后适宜水层上限分别为50,50,40,25 mm.与传统淹灌模式相比,优化后平均降雨利用率提高3.78%,其中分蘖前期增幅最大,为6.41%,灌水次数减少4.60次,其中乳熟期减少最多,为2.44次,灌溉定额减少25.50 mm,节水率为5.14%,其中拔节孕穗期节水率最高,为7.23%.