農(nóng)田排水系統(tǒng)管理及氮素流失模擬研究——以淮北平原砂姜黑土區(qū)為例.pdf

1、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)固發(fā)展對于我國經(jīng)濟繁榮有著非常重要的意義,其中改造中、低產(chǎn)田是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護的重要舉措。我國有一半以上的中低產(chǎn)田是由于澇漬以及鹽堿危害造成的。改良這些中低產(chǎn)田首先需要通過農(nóng)田排水措施來實現(xiàn)。由于含有從土壤中淋洗出的鹽分以及化肥和農(nóng)藥等化學物,農(nóng)田排水是目前農(nóng)業(yè)非點源污染的主要形式。因此,如何在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時,盡量減少或避免對環(huán)境的不利影響是當前科學、合理的設計和管理農(nóng)田排水系統(tǒng)中一個迫切需要解決的關(guān)鍵問

2、題。農(nóng)田排水系統(tǒng)的運行和管理涉及到氣候、土壤與農(nóng)作以及區(qū)域水利條件等多種因素,對于農(nóng)田排水問題的研究很難通過單純的田間試驗來完成。為此而誕生的田間水文模型利用計算機快捷的特點,將田間水文要素的理論計算有機的結(jié)合起來,能夠迅速的預測出氣候、土壤等因素變化條件下排水系統(tǒng)的反應。相關(guān)部門可以此為依據(jù)制定相應的水管理措施。本論文在回顧國內(nèi)外排水研究的基礎上,結(jié)合我國農(nóng)田排水研究的現(xiàn)狀,以淮北砂姜黑土區(qū)為例,根據(jù)“九五”國家科技攻關(guān)項目“農(nóng)業(yè)氣象

3、災害防御技術(shù)研究”中“農(nóng)業(yè)澇漬災害防御技術(shù)研究”專題研究的基礎數(shù)據(jù)和部分成果,利用國際上廣泛使用的田間水文模型-DRAINMOD,研究了項目區(qū)提高糧食生產(chǎn)的最佳排水系統(tǒng)設計與管理模式；并結(jié)合當?shù)厣a(chǎn)與水利設施建設的特點,分析了兼顧生態(tài)環(huán)境的水管理措施和方案,為研究區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。主要研究成果如下：(1)根據(jù)有限的試驗資料現(xiàn)狀以及模型模擬原理,在分析了利用連續(xù)序列試驗數(shù)據(jù)進行模型率定方法的基礎上,利用降雨發(fā)生時段內(nèi)實

4、測數(shù)據(jù)的代表性,提出了基于代表性離散數(shù)據(jù)的模型率定方法,并成功應用于淮北地區(qū)的模型參數(shù)率定；(2)根據(jù)模型對作物蒸散量計算的原理,提出了用實際作物潛在蒸散量(PETcrop)代替參考作物潛在蒸散量(PET0)作為輸入上限來計算作物實際蒸散量(AET)的改進方法。對淮北地區(qū)排水系統(tǒng)模擬的結(jié)果顯示,對于旱季作物,模型排水量與產(chǎn)量對PET數(shù)據(jù)精度很敏感,改進后的模擬結(jié)果與實際更為相符,所得結(jié)論更為科學可靠；(3)在模型率定和改進的基礎上,利用

5、當?shù)貧庀蠛屯寥蕾Y料進行了長序列模擬,通過分析地表排水、地下排水對產(chǎn)量的影響,兼顧排水系統(tǒng)的經(jīng)濟性、環(huán)境保護以及節(jié)約耕地等多目標的要求,確定了淮北砂姜黑土區(qū)可供當?shù)厮芾聿块T參考的排水系統(tǒng)優(yōu)化布置方案；(4)針對研究區(qū)旱情與澇漬災害并存的實際情況,在保留排水系統(tǒng)傳統(tǒng)功能的同時,為了防止在降雨稀少時段過度排水,實現(xiàn)緩解旱情、節(jié)約水資源以及避免水質(zhì)污染等多重目標,利用模型分析了緩解旱、澇災害的不同水管理方案,得出了淮北地區(qū)應采取干溝控制排水與