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。     

不同灌溉模式对稻田节水减污效果的影响

为了研究不同灌溉模式下稻田水分利用及氮磷流失规律，以合理集成节水灌溉与减污技术，实现高产、节水、减污三者相统一，在平湖市农业排灌技术示范基地开展小区实验。试验设定常规灌溉、薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉4种灌溉模式，测定田间灌排水量及排水与渗漏水中TN、TP、NH₄⁺-N、NO₃^--N和COD等指标。结果表明：薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉的灌水量分别比常规灌溉减少38.6%、73.4%、91.4%，沟畦适雨灌溉节水效果最好。相对于常规灌溉TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP和COD的负荷量，薄露灌溉降低25.1%、6.2%、64.3%、-29.7%、7.5%，改进蓄雨薄露灌溉降低72.5%、72.4%、77.2%、69.9%、69.4%，沟畦适雨灌溉降低79.9%、74.6%、89.9%、81.8%、81.1%。综合来看，沟畦适雨灌溉的节水减污效果最好。     

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。     

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%。     

洱海流域水稻再生水灌溉节水减污能力浅析

再生水灌溉对于控制农业面源污染,保护洱海水环境具有重要意义。分析总结出洱海流域适宜的水稻再生水灌溉制度及施肥制度,拟合了稻田田面水和渗漏水总氮浓度随时间的消减公式,根据田间水量平衡计算出不同典型年再生水灌溉制度下因排水和渗漏流失的总氮量,比较了淹灌和间歇灌两种模式下水稻再生水灌溉节水减污效果的差异。结果表明,在再生水总氮浓度为15 mg/L的前提下,由地表排水和渗漏带走的再生水总氮量平均不超过1 kg/hm2,再生水中总氮利用效率可达95%以上,实际被水稻利用的总氮超过20 kg/hm2;可减少清洁水用量65%以上,减少氮肥施用比例超过15%;针对洱海流域水稻再生水灌溉条件下间歇灌溉模式优于淹水灌溉。     

基于ORYZA2000的稻田水量平衡及地下水埋深对水稻灌溉的影响

应用水稻生长模拟模型ORYZA2000分析了淹灌、间歇灌溉、雨养3种稻田水分管理模式下田间水量平衡和水分生产率,以及不同地下水埋深对相关指标的影响。结果表明,淹灌模式巨大耗水量主要是满足稻田深层渗漏损失,间歇灌溉可以减少田间渗漏量,从而达到节水的效果,雨养栽培不仅可以减少深层渗漏,并可以利用地下水,以维持水稻蒸发蒸腾需要;3种灌溉方式以雨养模式水分生产率最高,其次为间歇灌溉,淹灌最低;地下水埋深对雨养模式的产量、水分生产率和水量平衡影响最大,对间歇灌溉相关指标影响较小,而对淹灌模式则无影响。     

水稻节水灌溉技术模式研究进展

为了应对水资源紧缺对水稻生产的威胁,自20世纪80年代以来,国内外水稻科技工作者对水稻节水灌溉技术或模式进行了大量的研究,但缺少系统地比较以及根据不同区域实际田间情况进行节水效果的评价梳理.本文采用文献数据分析的方法,综述了几种常见的水稻节水灌溉技术模式,比较了不同技术模式在节水和增产效果上的差异及其优、缺点.结果表明,"浅湿晒灌溉"的增产效果较好,但对田块的要求较高,并且难以确定灌溉定额;"间歇灌溉"的节水效果较好,但操作复杂,推广性差;"控制灌溉"能提高水稻的抗逆性,但没有统一的灌水指标;"适雨灌溉"节水效果较好,但增产效果一般;"滴灌"能提高水肥利用率,但可能会导致产量降低.综合来看,"滴灌"和"控制灌溉"适合在北方稻区推广,"蓄雨型灌溉"技术具有较大的节水和增产潜力,适合在南方稻区推广.     

寒地黑土区节水灌溉下水稻对基肥氮素的吸收分配

【目的】进一步揭示寒地黑土区稻作节水灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收分配情况,以明确不同水氮管理模式下水稻对基肥氮素的吸收利用率。【方法】在田间小区中原位设置15N示踪微区,并施用带有15N标记的基肥,对比分析了淹水灌溉模式和控制灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收及分配以及被水稻吸收的基肥氮素在水稻地上部各器官的累积情况。【结果】与淹水灌溉相比,虽然稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻地上部干物质及氮素积累量,但水稻内对基肥氮素的吸收利用量较低。控制灌溉模式下,水稻分蘖期基肥回收率为0.86%～2.60%;拔节孕穗期基肥回收率为1.17%～3.27%;抽穗开花期基肥回收率为15.18%～33.50%;成熟期基肥回收率为10.91%～24.39%,除水稻抽穗开花期和成熟期施氮量为85 kg/hm~2处理外,不同施氮量下控制灌溉模式水稻生育期内地上部植株的基肥氮素积累量和回收率均低于淹水灌溉,基肥氮素的损失量较大。不同施氮量下控制灌溉水稻成熟期时地上部植株吸收的基肥氮素总量的63.99%～72.95%存在于水稻穗部,高于淹水灌溉模式。【结论】稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻吸收的基肥氮素,向水稻穗部的运移量,保证了基肥氮素的高效利用。     

南方地区超级杂交水稻田间灌溉排水管理最优化研究

为最大化利用水稻各生育期耐旱、耐淹性能,达到节水增产,设计了7种灌溉排水模式并开展超级稻大田全生育期灌溉排水管理试验,获得以下主要成果:(1)传统的"薄、浅、湿、嗮"田间灌溉排水管理模式,水稻在各生育期分蘖及株高等主要生长态势指标表现较好,产量较高,但需灌溉水量最多。(2)过度的调亏或调蓄,虽然节水效果较好,但影响水稻生长及产量。水稻生育期田间土壤含水量低于饱和持水量的60%(过度调亏)或稻田田间拦蓄水深大于350 mm(过度调蓄),水稻产量最低。抽穗杨花生育期过度缺水对水稻整个生育期生长影响最大。(3)适度的"调亏、调蓄"灌溉排水管理模式是南方多雨地区最佳灌溉排水管理模式,其各生育期生长态势指标及产量均处于较高或最高水平,所需灌溉水量最低。(4)超级杂交水稻田间灌溉排水管理最优参数为:干旱期"调亏"灌溉时,田间土壤含水量下限以饱和持水量的60%~80%为宜,不低于60%;降雨期间田间蓄水深上限宜控制在250~350 mm,不高于350 mm。     

水稻蓄雨控灌技术的环境效应

蓄雨控灌是减少稻田氮磷污染物负荷的有效手段。采用小区试验,分析了轻旱低蓄(T1)、轻旱高蓄(T2)模式下,农田和农沟尺度上氮磷浓度和氮磷负荷的差异。结果表明,农田尺度上,T2处理的TP和TN负荷显著低于T1,降幅分别为58.6%和58.8%,农沟尺度上分别降低59.7%和64.8%。降雨最初的8~14h,应尽可能不排或少排,使降雨在格田中滞留14h以上。     

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。     

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。     

黑龙江省地表水灌溉水质评价分析

【目的】合理制定管理策略改善灌溉水质。【方法】以黑龙江省2017年5—8月295个测点的16项水质监测指标为基础,以《地表水水质评价标准》(GB 3838—2002)和《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)为依据进行等级分类,采用Office以及ArcGIS软件分析了黑龙江省灌溉水质(主要指地表水)指标时空变化特征。【结果】①黑龙江省灌溉用水的主要污染物为有机污染物类(BOD5、COD和高锰酸盐指数)和面源污染类(氨氮、TN和TP)指标,其中仅有60.9%～76.7%和68.6%～78.3%测点的灌溉水质中COD和高锰酸盐指数能够达到III类标准以上;而面源污染类指标的表现较差,且TN和TP指标的超标问题较为严重;②时间变化方面,随着生育季的进行,有机物和面源污染类指标的劣类水测点均呈现逐渐增多趋势,且这一现象在TN和TP指标上表现更为明显;③空间变化方面,农业面源污染类指标的高风险区主要集中在佳木斯和七台河市,涉及的灌区主要包括鹤立河灌区、金沙灌区、三合灌区、孟家岗灌区和万家灌区。【结论】黑龙江省灌溉水质主要受农业面源污染类指标影响,且以TN、TP为主。制定合理的水肥管理策略是改善黑龙江省灌溉水质的重要手段。     

缓解超级早稻灌浆结实期高温热害的灌水深度研究

【目的】揭示不同灌水深度对超级早稻灌浆结实期高温热害的缓解效应,明确适宜灌水深度。【方法】以超级早稻"陵两优268"为材料,在自然高温热害条件下设置田间试验,设置常规灌溉(灌水深度2.5 cm,CK)、灌水深度5、7.5、10cm共计4个灌水深度,测定水稻群体温度、剑叶生理指标、水稻产量及其构成因子,分析不同灌水深度对超级早稻灌浆结实期高温热害的缓解情况。【结果】增加灌水深度超级早稲群体平均温度降低0.6～1.9℃。增加灌水深度22 d后,超级早稻剑叶的SPAD值衰减率比对照降低8.89%～25.87%,剑叶MDA量降低1.89～2.51 nmol/g(湿质量),剑叶过氧化氢酶(CAT)活性提高,渗透调节物质量增加。随着高温热害持续发展和生育期推进,CAT活性下降,而POD、SOD活性提高,但增加灌水深度对剑叶POD、SOD活性影响较小。水稻结实率提高2.88%～5.06%、千粒质量提高0.53～0.93 g,产量增加2.9%～7.9%。【结论】有效缓解"陵两优268"灌浆结实期高温热害的灌水深度为7.5～10 cm。     

适雨灌溉下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及产量的影响

【目的】探讨江汉平原地区适雨灌溉条件下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及水稻生长的影响,为当地机插稻水肥管理措施的改善提供理论和数据支撑。【方法】采用田间小区试验,研究了适雨灌溉条件下,农民习惯施肥(FFP)、70%控释掺混肥+30%尿素(70%CRF+30%N)和有机无机复混肥(OIF)对稻田降雨利用率、田面水氮磷质量浓度的动态变化与径流流失量、干物质积累及水稻产量的影响。【结果】适雨灌溉下,返青期、分蘖期、拔节孕穗期和灌浆成熟期的降雨利用率分别为17.5%、100%、100%和84.2%;基肥和分蘖肥施用过后,FFP、70%CRF+30%N和OIF处理田面水TN、NH4+-N和TP质量浓度迅速提高,在第1天达到峰值,水稻移栽后30 d内70%CRF+30%N处理田面水TN、NH4+-N和TP的平均质量浓度较FFP处理分别降低40.4%、47.4%和0.5%;稻田氮磷径流流失量的90%左右在返青期,10%左右在灌浆成熟期,70%CRF+30%N处理TN、NH4+-N和TP径流损失量较FFP处理分别降低31.4%、30.9%、1.9%;70%CRF+30%N处理在返青期干物质积累量显著低于FFP和OIF处理,移栽-返青期阶段干物质积累量占总积累量比例表现为FFP处理>OIF处理>70%CRF+30%N处理,成熟期OIF处理干物质积累量显著高于70%CRF+30%N和FFP处理,实际产量表现为OIF处理>70%CRF+30%N处理>FFP处理。【结论】适雨灌溉条件下,70%CRF+30%N处理有助于减少稻田氮素流失,OIF处理有助于机插稻干物质积累与产量的增加。     

基于ORYZA＿V3模型的水稻水肥综合调控模式研究

[目的]探索赣抚平原灌区不同水文年型适宜的水稻水肥综合调控模式,为灌区水稻水肥管理提供决策依据。[方法]基于江西省灌溉试验中心站2012 2013年晚稻试验资料对ORYZA_V3模型进行了率定与验证,并以率定后的模型模拟分析了不同水文年组及水肥模式下晚稻灌溉定额、产量、氮肥利用率等指标。[结果]降低灌前水分下限能降低腾发量与灌溉定额。耕作层灌前土壤含水率大于饱和含水率的70%~75%时,降低灌前水分下限均能提高晚稻的产量与氮肥利用率。耕作层灌前土壤含水率低于饱和含水率的60%~65%时,晚稻产量、氮肥利用率均有所下降。施氮肥量增加会降低氮肥利用率,施氮肥次数增加能提高氮肥利用率,二者增加均能增加晚稻产量,但会导致晚稻耐旱能力降低。从节水、增产、增效的角度,推荐试验区采用的水肥综合调控模式:氮肥量135 kg/hm2,分3次施用(基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2),丰水年采用重旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的60%~65%),平、枯水年采用中旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的70%~75%)。[结论]与传统水肥模式相比,所推荐水肥模式在丰、平、枯水年能分别节水41.4%、30.0%、21.9%,增产7.5%、5.4%、3.4%,提高氮肥利用率57.3%、51.2%、44.9%,节省氮肥25%。     

改进的输出系数模型在缺资料地区面源综合评价

【目的】解决缺资料地区面源污染精确定量评估问题,以期为缺资料地区水环境治理提供理论依据。【方法】提出了一个综合考虑降雨和地形影响的改进的输出系数模型,并通过借助ArcGIS和等标污染负荷法,选取农村生活污水、农田地表径流、畜禽养殖、城镇地表径流、城镇生活污水和工业污染6大污染源和TN、TP 2大污染物对渠县境内流域农业面源污染进行了估算。【结果】研究区主要污染为面源污染;其TN、TP输出负荷分别为503.84、53.85 t/a,且空间分布基本一致;居民生活污水为主要污染来源占总污染的49.39%;涌兴镇、三汇镇为研究区重点治理乡镇。改进后的输出系数模型验证结果显示TN、TP的相对误差分别为10.87%和13.86%,模型结果验证良好。【结论】改进后的模型适用于缺资料地区面源综合评价。