平原河网地区稻麦轮作农田排水过程监测及模拟研究

摘要

农田灌溉排水是提高粮食产量、保证农业可持续发展的重要水利措施。我国南方平原河网地区沟渠纵横交织，农田地下水位埋深较浅；作物生长期降雨量较大，作物很容易受到涝渍灾害的影响，因此农田排水系统的合理布置对提高作物产量具有重要的意义。
　　本论文以典型的平原河网区农田-江苏省常熟市水利技术推广站试验田作为研究对象，开展了两种不同间距排水暗管布置农田水稻．小麦轮作条件下农田水文过程的监测研究，包括两种排水系统布置条件下，作物生长期内地下水位与排水量的变化过程：根据监测结果，对田问水文模型-DRAINMOD进行了参数率定以及敏感性分析，在此基础上，运用模型分析了最优灌溉制度以及以产量为目标的农田排水系统的优化布置，成果可为当地农业生产发展提供理论依据与技术支撑。论文取得的主要研究成果如下：
　　(1)通过对不同排水间距(8m和12m)布置的水稻和小麦生长期地下水位埋深以及排水量的实测分析，水稻生长期地下水位埋深基本在60cm以内，平均约35cm，并且呈现出周期性变化规律；暗管排水量较大，且排水间距8m的排水量比排水间距12m的多172.23mm。小麦生长前期排水量很小，后期由于降雨较为频繁，地下水位变动在40cm左右，排水量增大，排水间距8m比排水间距12m的排水量多109.34mm。
　　(2)对于试验区两种布置间距(8m和12m)的暗管排水农田，DRAINMOD模型预测的水稻和小麦生长期地下水位埋深、排水量以及产量值与实测值吻合较好，说明模型能够较好的预测研究区稻麦轮作农田的排水水文过程；对DRAINMOD模型主要输入参数的敏感性分析结果发现；土壤侧向饱和导水率和排水模数对模型模拟的作物相对产量影响较大。因此，在利用DRAINMOD模型模拟研究区农田水文过程时应慎重确定这些敏感参数。
　　(3)以产量最大化的排水方案布置模拟研究结果发现，水稻和小麦两种作物的产量均随着排水强度的增大呈现增高的趋势，其中小麦的产量变化幅度较大；通过模拟分析干旱和涝渍胁迫因子对两种作物产量的影响发现，两种作物产量受到干旱的影响很小，涝渍胁迫因子对产量的影响较大；作物产量下降幅度在排水间距大于20m以后变化尤为明显，说明研究区排水间距的临界值为20m。小麦受涝渍胁迫的影响较大，水稻受涝渍胁迫的影响较小，产量变化趋势不明显。对试验区地表排水状况的模拟结果显示，两种作物的产量都随地表排水状况的改善而增高，显示研究区地表排水的重要性。
　　(4)DRAINMOD模型模拟结果显示，少量多次和大量少次灌溉模式两种水稻灌溉式，与试验区现有灌溉模式作比较，不仅能提高水稻的产量、减少水稻生长期的排水量，还有一定的节水灌溉效果，其中，少量多次的灌溉模式优势更为突出。根据模拟结果对保证作物产量的经济效益分析结果发现，研究区排水系统最佳布置为地表排水良好(Sm=1)，排水暗管埋深为1.2m、间距为12m的设计。

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1绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.3主要研究内容和技术路线

2 试验区概况及布置

2.1试验区概况

2.2试验区布置与设计

2.3 本章小结

3试验区稻麦轮作下水文过程的监测研究

3.1实测试验区地下水位埋深的变化

3.2 实测试验区排水量的变化过程

3.3试验区地下水位埋深和排水量监测结果分析

3.4试验区稻麦产量的监测

3.5本章小结

4 DRAINMOD模型基本概况及参数的输入

4.1 DRAINMOD模型的研究背景

4.2 DRAINMOD模型的基本原理

4.3模型参数的输入

4.4模拟结果验证方法

4.5本章小结

5 DRAINMOD模型适用性的评价分析

5.1 DRAINMOD模型的率定

5.2 DRAINMOD模型的验证

5.3本章小结

6以产量为目标的农田排水系统优化布置模拟研究

6.1引言

6.2 DRAINMOD模型以及相关输入参数

6.3模型参数的敏感性分析

6.4灌溉制度的优化选择

6.5作物产量最大化排水方案的模拟

6.6本章小结

7结论及建议

7.1结论

7.2建议

7.3展望

致谢

参考文献

附录