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(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)固發(fā)展對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)繁榮有著非常重要的意義,其中改造中、低產(chǎn)田是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)的重要舉措。我國(guó)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(guò)農(nóng)田排水措施來(lái)實(shí)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(xué)物,農(nóng)田排水是目前農(nóng)業(yè)非點(diǎn)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(shí),盡量減少或避免對(duì)環(huán)境的不利影響是當(dāng)前科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)和管理農(nóng)田排水系統(tǒng)中一個(gè)迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)

2、題。農(nóng)田排水系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)于農(nóng)田排水問(wèn)題的研究很難通過(guò)單純的田間試驗(yàn)來(lái)完成。為此而誕生的田間水文模型利用計(jì)算機(jī)快捷的特點(diǎn),將田間水文要素的理論計(jì)算有機(jī)的結(jié)合起來(lái),能夠迅速的預(yù)測(cè)出氣候、土壤等因素變化條件下排水系統(tǒng)的反應(yīng)。相關(guān)部門可以此為依據(jù)制定相應(yīng)的水管理措施。本論文在回顧國(guó)內(nèi)外排水研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)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(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)氣象

3、災(zāi)害防御技術(shù)研究”中“農(nóng)業(yè)澇漬災(zāi)害防御技術(shù)研究”專題研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和部分成果,利用國(guó)際上廣泛使用的田間水文模型-DRAINMOD,研究了項(xiàng)目區(qū)提高糧食生產(chǎn)的最佳排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與管理模式；并結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)與水利設(shè)施建設(shè)的特點(diǎn),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(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型率定方法的基礎(chǔ)上,利用降雨發(fā)生時(shí)段內(nèi)實(shí)

4、測(cè)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(yīng)用于淮北地區(qū)的模型參數(shù)率定；(2)根據(jù)模型對(duì)作物蒸散量計(jì)算的原理,提出了用實(shí)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(lái)計(jì)算作物實(shí)際蒸散量(AET)的改進(jìn)方法。對(duì)淮北地區(qū)排水系統(tǒng)模擬的結(jié)果顯示,對(duì)于旱季作物,模型排水量與產(chǎn)量對(duì)PET數(shù)據(jù)精度很敏感,改進(jìn)后的模擬結(jié)果與實(shí)際更為相符,所得結(jié)論更為科學(xué)可靠；(3)在模型率定和改進(jìn)的基礎(chǔ)上,利用

5、當(dāng)?shù)貧庀蠛屯寥蕾Y料進(jìn)行了長(zhǎng)序列模擬,通過(guò)分析地表排水、地下排水對(duì)產(chǎn)量的影響,兼顧排水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)以及節(jié)約耕地等多目標(biāo)的要求,確定了淮北砂姜黑土區(qū)可供當(dāng)?shù)厮芾聿块T參考的排水系統(tǒng)優(yōu)化布置方案；(4)針對(duì)研究區(qū)旱情與澇漬災(zāi)害并存的實(shí)際情況,在保留排水系統(tǒng)傳統(tǒng)功能的同時(shí),為了防止在降雨稀少時(shí)段過(guò)度排水,實(shí)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(biāo),利用模型分析了緩解旱、澇災(zāi)害的不同水管理方案,得出了淮北地區(qū)應(yīng)采取干溝控制排水與