水稻灌区水质净化效果试验研究

稻田排水中携带的大量氮、磷元素造成水稻灌区严重的农业面源污染。提出运用稻田节水灌溉-田间排水草沟-塘堰湿地-生态骨干排水沟“四道防线”系统净化稻田排水水质,在湖北漳河灌区进行了对此系统的净化效果试验。试验结果表明,“四道防线”模式下的各子系统不仅在单独环节具有消减污染物效果,而且每道防线子系统协同运行,综合系统对改善水...     

不同气候稻作区径流及面源污染排放模拟分析

在全球气候变暖背景下,开展稻田排水其水文水质对气候变化的响应研究,减少气候变化对农业面源污染及水环境的不利影响,从而为流域水分管理及农业面源污染防控提供依据。以江西省赣抚平原灌区芳溪湖小流域为研究对象,基于构建的灌区水量转化及农业面源污染分布式模拟模型(SWAT模型),对气温升高和降雨增加等气候因子变化下的芳溪湖流域径流及农业面源污染负荷进行模拟,分析气候变化对芳溪湖入湖径流及氮磷排放负荷的影响,结果表明:温度升高,芳溪湖流域径流量减少,稻田氮磷排放减少,但流域出口氮磷排放有增加趋势;降水量增加,芳溪湖流域出口径流量及氮磷排放负荷均呈明显增加趋势;到2050年,芳溪湖流域稻田排水量将增加8.01%,总氮排放将增加8.56%,总磷排放将增加7.30%;流域出口径流量将增加8.14%,总氮排放将增加10.08%,总磷排放将增加9.98%,因农业生产造成的面源污染问题将越来越突出。     

鄱阳湖流域防治面源污染的稻田湿地面积比分析

为有效防治鄱阳湖流域农业面源污染,科学构建修复面源污染的灌排湿地系统,采用农田排水试验,并通过理论分析,研究了不同控制水深的塘堰湿地对农田排水面源污染物氮磷的净化效果;同时根据多年灌溉试验资料和气象资料分析农田排水量,计算了防治面源污染效果较佳的稻田湿地面积比。结果表明,湿地植被为莲藕的塘堰,水深20cm对氮、磷的去除效果波动较大,水深40cm去除效果较佳,水深60cm去除效果较慢;莲藕开花期对氮、磷的去除效果最好;排水频率为50%、75%和90%时,其稻田与湿地面积比分别为46.1∶1、22.3∶1和12.6∶1;农田排水进入湿地后停留时间以3~4d为宜。根据鄱阳湖流域沟塘湿地和耕地现状,从净化效果和经济性综合角度出发,鄱阳湖流域稻田与湿地面积比以22.3∶1~46∶1为宜。     

应用突变理论综合评价节水防污型农田水利系统

利用突变理论与模糊分析,选择总氮、氨氮、硝态氮、总磷、可溶磷5项水质特征指标作为评价因子,对农田减污系统进行多层目标分解,构建了农田面源污染治理突变理论评价模型。结合广西桂林青狮潭灌区农田防污系统的试验数据,应用该评价模型对田间水肥最优调控、草沟、湿地和骨干生态沟四道防线的减污效果进行了评估,评估结果与实际完全相符。与传统评判方法相比,该方法避免了由于主观原因造成的误差,评价结果客观准确、方法简单。     

现代化节水防污型农田水利系统及其节水防污功能

鉴于我国水资源紧缺和农业面源污染严重的现状,为贯彻中央"节约资源、保护环境、发展现代农业"的精神,需要构建现代化节水防污型农田水利系统。本文借鉴国际上对灌溉现代化的定义与关注点,结合我国实际,认为要构建现代化节水防污型农田水利系统,并阐述这种系统应符合的原则、要求以及应有的特征;提出这种系统的初始系统是"排灌沟渠-小型湿地综合系统",并介绍这种系统的组成。说明这种初始系统中有三道防污防线,即田间节水灌溉、小型湿地、生态沟。以水稻灌区为例,分别阐述这三条防线的防污、节水功能和全系统防污、节水的综合功能。     

南方典型灌区节水灌溉的减污效应

由于其污染的严重性和控制的难度,农田氮磷流失造成的农业面源污染问题已经引起全球的关注。与传统灌溉相比,节水灌溉在减少农田氮磷流失方面具有一定优势。对湖北省漳河灌区2007-2008年试验资料进行分析,结果显示与传统灌溉相比较,节水灌溉能够节灌25%以上;排水量水稻减少45.0%,玉米减少11.6%,渗漏量水稻减少31....     

降雨对灌区农业面源污染影响规律的分布式模拟

以漳河灌区典型小流域为研究区域,基于改进的SWAT模型,针对不同水文年型,模拟灌区氮磷面源负荷的流失规律。结果表明:降雨是氮磷负荷流失的主要驱动因子,降雨的大小与年氮磷流失量的相关关系十分密切。在年内,氮磷流失量也随降雨的波动而变化,并与降雨同步达到峰值,同时,氮磷流失还受到施肥措施的影响。因此,在灌区,需加强汛期田间水肥管理,以减少氮磷的流失,提高肥料的利用率,减轻氮磷面源污染的危害。     

灌溉-排水-湿地综合管理系统的引进和改造应用

由于过量施用化肥、农药以及未经无害化、资源化处理的畜禽排泄物大量进入农田,导致我国严重的农田面源污染。而这种污染,在水稻灌区传统的灌排模式下,农田排水的水质污染问题日益严重。传统的灌溉排水系统只注重水量方面的问题,即旱能灌,涝能排,没有考虑水质改善方面的需求。如何通过对现有灌溉排水系统的改造来实现农田排水水质净化的目的具有非常重要的现实意义。借鉴由美国俄亥俄州立大学的研究人员开发的灌溉-排水-湿地综合管理系统（WRSIS）的理念和思路,结合我国南方平原和浅丘陵地区水稻灌区灌溉排水系统的特点,分别在广西青狮潭灌区以改造农田洼地为人工湿地为主,在湖北漳河灌区以开发现有灌溉塘堰的净化水质能力为主来开展相关田间试验。试验结果表明,改进的WRSIS系统可显著地降低稻田排水中总氮、总磷的含量,实现控制和减少农田面源污染,达到修复农田水环境的目的。     

密云水库源区曹家路流域生态治理效果分析

北京市针对水源地治理问题提出了构筑"生态修复、生态治理、生态保护"三道水源防线的发展模式.通过2006年7月至2008年7月的实地野外试验,对北京市重要水源地密云水库源区曹家路流域的农业面源污染、有机物污染情况等进行了跟踪调查和研究.研究结果反应出北京市水源地水土保持及清洁小流域治理工程的效果明显,并给出了该水源地今后治理与发展的建议.     

南方低山丘陵区稻田氮磷排放的尺度效应

在典型南方低山丘陵区的水稻种植区浙江省永康市姚塘村,选取封闭性较好且逐级嵌套的5个尺度,于2013年7月-10月水稻生育期监测各尺度试区进出口水量,并采集排水水样进行氮磷浓度化验以研究稻田氮磷排放负荷随不同尺度的变化规律及其原因。结果表明,稻田氮、磷素排放负荷随着尺度的增大先增加而后降低,即存在尺度效应。总氮、总磷、铵态氮、硝态氮的排放负荷从田间尺度到支沟尺度分别下降了70.8%、69.4%、46.7%、79.1%。氮磷排放负荷产生尺度效应的原因是排水的重复利用及氮磷在向下游迁移过程中在各级排水沟或塘堰中被净化。因此,对于农田氮磷排放对下游水体污染的评价应考虑其尺度效应。     

漳河灌区农田地表排水中磷素流失特征分析

:为了揭示农田面源污染的机理及其成因,该文选取湖北省漳河灌区的典型试验田作为试验对象,在田间试验结果进行分析的基础上,研究了水稻和玉米2种作物在不同处理方式下农田排水磷素流失的影响因子及其规律。试验结果表明,降雨强度、作物类型、农业耕作管理方式（包括灌溉施肥方式等）是农田磷素流失的主要影响因素;另外,土壤物理化学特性和地形地势等也在一定程度上影响农田磷素的流失。     

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.     

丘陵区稻田氮磷面源污染生态治理技术试验研究

针对丘陵区稻田排放的氮磷面源污染,在田间试验基础上,系统地分析了不同水生经济作物(茭白、莲藕、荸荠)、不同湿地配置比例(1∶5、1∶10、1∶20)对其的净化效果。综合2年的试验结果,针对丘陵区稻田氮磷面源污染,研究提出了适宜的生态治理技术模式,即构建1∶20配置比例的茭白湿地系统。     

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...     

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。     

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...     

北运河流域非点源氮磷污染模拟分析及灌溉模式优化

为了减轻北运河流域农田灌溉引起的非点源污染,探索良性农田管理模式,选取北运河流域武清区为研究对象,采用改进的SWAT模型模拟不同灌溉方案下武清区地表径流非点源氮磷污染。结果表明：同一灌溉定额下,随着污灌次数的增加,流域水体内氮磷负荷总量呈先降后升的趋势;在所制定的灌溉情景中,冬小麦越冬、拔节期和夏玉米抽雄期进行污灌,其...     

大王滩水库饮用水水源地现状及防护对策

大王滩水库2008年列为南宁市水源地,2010年在6个监测断面的枯水期、平水期和丰水期进行水质监测,水库水中的总磷、总氮超标较为严重,主要是由于库区工业废水渗漏、生活污水直接排入库区和养殖污染、农业面源、旅游污染、库岸垃圾污染以及相关管理措施欠完善等原因导致的。为确保大王滩水库饮用水水质,提出做好水源地隔离防护和工业废水、生活污水处理措施,重点进行养殖污染、农业面源、旅游污染、库岸垃圾污染整治,以保护好大王滩水库饮用水水源地。     

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.