宁夏银南灌区稻田控制排水试验研究

摘要

控制排水根据作物对土壤水分的要求，通过在排水沟出口增加控制性建筑物，如堰等，适当减少排水量，以达到减少农田排水对地表水污染的目的。本论文研究针对黄河上游宁夏银南灌区过量排水和水环境污染的现状，在参考国际上同类研究工作的基础上，在宁夏永宁县望远镇西位村水稻田进行了控制排水大田试验。通过4个多月的实地观测，获得了水稻生长期内排水量、田间地下水盐分、氮素变化以及农沟排水中盐分及氮素变化的数据。对控制排水和常规排水试验数据进行计算和比较后，得到以下结论： 1) 控制排水对排水量的影响 实施控制排水后，排水量明显小于减少，试验数据表明控制排水可以减少农田排水50％左右。 2) 控制排水对地下水含盐量的影响 控制排水明显地改变了地下水含盐量的分布情况，浅层地下水含盐量有所减少，深层地下水含盐量则有所增加。从总体上看在生长期内未产生积盐现象。观测的盐分数据表明由于灌区内大量“内在排水”的存在，在一定程度上“中和”或“淡化”了由于农沟排水减少所引起的盐分增加。 3) 控制排水对氮素的影响 控制排水抬高地下水位后减少了NH4—N的变化幅度。在整个生长期内，控制排水地下水氨氮含量大于常规排水田块；而且控制排水地下水硝氮含量也大于常规排水。在整个生长期内农沟排水主要是硝态氮，氨氮含量非常小。此外，通过室内实验研究发现，将灌溉周期从7天减少到3天后，化肥流失量可以减少10％左右。 4) 在野外试验的基础上，利用田间水文模型-DRAINMOD对宁夏银南灌区水稻田排水情况进行模拟，研究表明在该地区实施排水控制可以减少地下排水46.0%左右。

目录

摘要

Abstract

1. 研究背景及意义

1.1 研究背景

1.2 问题的提出

1.3 宁夏银南灌区基本情况

1.3.1 地表及地下水资源量

1.3.2 总水资源量

1.3.3 可利用水资源量

1.3.4 水资源综合评价

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国内的发展概况

1.2.2 国外的发展概况

1.3 DRAINMOD模型及排水、灌溉原理

1.3.1 DRAINMOD模型

1.3.2 DRAINMOD的排水理论

1.4 论文的主要内容及技术路线

1.4.1 研究方法及技术路线

1.4.2 论文的主要内容

1.4.3 预期效果

1.4.4 难点与创新点

2. 实验内容及方法介绍

2.1 银南灌区排水现状分析及典型布置

2.2 银南灌区实施控制排水的可行性和必要性

2.3 银南灌区采用控制排水技术的具体实施

2.3.1 实验室条件

2.3.2 实验场地的选取

2.3.3 实验布置

2.3.4 地下水水质观测井的布置

2.3.5 控制结构的设计与安装

2.3.6 试验内容

3. 控制排水对排水量的影响研究

3.1 排水量分析的重要性

3.2 农田排水的理论计算

3.3 排水过程分割

3.3.1 分割意义及必要性

3.3.2 分割点计算方法及结果

3.4 排水变化曲线

3.5 排水强度比较

3.6 不同周期的排水量比较

3.7 结论

4. 控制排水对盐分的影响研究

4.1 盐分分析的重要性

4.2 田间积盐的判别标准

4.3 灌区盐分现状分析

4.4 田间含盐量变化曲线

4.4.1 控制排水对生长期末期田间含盐量的影响

4.4.2 影响分析

4.5 农田排水沟内含盐量变化分析

4.6 利用农田排水含盐量变化计算验证“内在排水”的存在

4.7 总结

5. 控制排水对氮素运移的影响研究

5.1 氮素分析的重要性

5.2 稻田中氮运移的转化及氮的损失

5.3 淹水稻田土壤中氮的转化运移

5.3.1 当地施肥方式现状

5.3.2 土壤溶液中NH_4~+-N变化规律

5.3.3 土壤溶液中NH_4~+-N变化规律总结

5.3.4 土壤溶液中NO_3~--N变化规律

5.3.5 土壤溶液中NO_3~--N变化规律总结

5.4 明沟排水出流中氮浓度变化过程

5.5 面淹水层中NH_4~+-N的变化规律研究

5.5.1 实验结果分析

5.5.2 氮的出流量计算公式

5.5.3 地表径流量的计算

5.5.4 氨态氮出流浓度计算

5.5.5 氨态氮出流量的计算

5.5.6 不同灌溉周期对氮流失的影响公式计算分析

5.5.7 总结

5.6 控制排水对氮素的影响分析

6. 用 DRAINMOD模型模拟控制排水节水可行性

6.1 研究方法

6.1.1 DRAINMOD模型

6.1.2 模拟区概况

6.1.3 模型输入参数

6.2 结果与讨论

6.2.1 模拟结果分析

6.2.2 模拟结果与实验结果对比分析

6.3 结论

7. 结论与建议

7.1 结论

7.1.1 控制排水对排水量的影响

7.1.2 控制排水对盐份的影响分析

7.1.3 控制排水对氮素的影响分析

7.1.4 使用 DRAINMOD模型模拟控制排水的节水可行性研究

7.2 建议

参考文献

致谢

附录

1.硕士期间发表的论文

2.硕士期间参加的课题