水稻灌区新式农田水利体系防污减污实验分析 6页

　　水稻灌区新式农田水利体系防污减污实验分析第一章绪论1.1研究背景及意义n我国水资源总量有限，且时空分布小-均勻，水资源短缺已经成为制约我国经济发展的重大障得性资源环境问题另一方面，社会经济高速发展的同时忽略了本应重视的生态环境问题。这再次为人们敲响警钟，水资源危机不仅仅是水资源短缺的问题，不注重生态环境保护和生态环境需水问题所造成的水污染更会导致严重的水质性缺水和生态环境恶化。我国用占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口，这一基本国情决定了粮食安全对于我国稳定发展全局的重大意义。水稻是我国乃至世界的主要粮食作物，2008年，我国水稻种植面积约2867万hm2，约占全国粮食总面积的40%、约占全球水稻种植面积的22%;总产量约1.89亿吨，约占全国粮食作物总产量的40%、约占全球水稻总产量的38%。水稻单产和总产的断提高，有效缓解了国家粮食安全方面的压力，为保证人民的温饱和社会的稳定做出了巨大的贡献，但同时水稻又是耗水量最大的作物，其用水量占全国总用水量的54%左右，农业总用水量的65%以上，且稻田排水.是导致灌区水环境恶化的主要因素之一。本文基于上述水资源短缺和水质恶化问题，主要研究我国南方水稻灌区稻田排水水质净化方法与途径，以期减轻水污染，使灌区水资源得到高效利用。1.1.1水稻灌区农业面源污染问题严重1.1.1.1农业面源污染现状近些年来，为粮食高产，农田施用化肥、农药过量，不仅利用率低，而且随农田排水流失的氮磷等元素量大，造成严重的农业面源污染，因其随机性大、涉及范围广、排放点不固定、污染负荷的时空变幅大，污染控制和治理的难度与代价均比较大，已成为世界性的头号环境治理难题。据统计，30%-0%的地球表面己受到面源污染的影响，且在全世界不同程度退化的12亿hm2耕地中，约12%由农业面源污染引起[8]。美国农业面源污染的贡献率为75%左右荷兰来自于农业面源污染的总氮、总磷分别占水环境污染总量的60%和40%~n50%。我国《2010年第一次全国污染源普查公报》显示，2007年由农业形成的总氮、总排放量占污染物排放总量的57.2%、67.4%,可见农业面源污染已成为我国环境污染的主要。农业面源污染中，种植业主要水污染物流失量：总氮159.78万，总磷10.87万t,占流失总量的33.8%和25.7%。而稻田面源污染在农田面源污染中占有重要比例。由于粗放型的水稻种植方式及传统的灌排模式，未经任何处理的稻排水携带高浓度氮磷污染物直接排走，对下游水体造成污染，引起的水质恶化。有资料表明：单位面积稻田由于渗漏和径流所产生的氮、磷负荷量是旱地的4倍多，如在稻田面积所占比例较大的太湖流域，通过进入太湖的氮素占入湖总氮量的72%-8%，是造成太湖富营养化的主要原因。1.2国内外研究进展1.2.1现代化节水型生态灌区研究所谓现代化灌区，即实行灌区现代化的灌区。联合国粮食农组织（FA01997)对灌概现代化的定义是：与体制、制度改革相结合，在技术上和管理上改进与提高灌溉系统的过程；其目标是改进对劳动力资源、水资源、经济资源和环境资源的利用，以及改进对农民的配水服务对于实现灌溉现代化，国际会议与国际机构（世行、FAO、ICID、IMMI等）提出了基本观点：①灌溉系统必须符合农民的需要，即灌溉工程是服务于农民的，为提高农业生产水平，重要的是改进或完善对农业的配水服务，配水应当具有可靠性、灵活性与公平性；②水量损失小；③n能防止水污染，环境、生态系统良好；④工程和管理方面的变化，既包括硬件（工程、设施等）方面的改变，也包括软件（理念、管理等）方面的改变；⑤需具备为了达到其目标所需的恰当的和适用的知识与设施，并真正应用这些知识与设施顾斌杰认为：生态型灌IX是指灌区工程布局合理，资源开发利用合理高效；灌区生态系统健康，生态环境优美自然；灌区农副业生产效益显著，产品品质良；灌区建设发展与流域生态环境相协调，自然一社会一经济可持续和谐发展的新型灌区。1962年H.T.odum提出将生态自组织行为运用到工程之中，他首次提出生态工程（Ecologicalengineering)一，旨在促进生态学与工程学相结合。生态灌区是对传统灌区的补充和完善，即满足工程对社会经济需求的同时，兼顾了生态系统健康与可持续性，对保护和改善生态系统、维护生物多样性和生态系统平衡、减少农业面源污染等方面有着重要意义。第二章试验材料与方法n根据我国南方不同地区水稻灌区的气候、气象、土壤、地形条件、灌排现状以及水稻种植方式等的不同，选取长江流域的湖北漳河灌区试验场和珠江流域的广西桂林青狮潭灌区试验场来开展试验。试验包括三个方面的内容，即节水灌溉对氮憐排放影响试验；沟渠、塘堰湿地对污染物去除效果试验；塘堪湿地底泥中.N、P释放试验。本文主要依据这两个灌区的观测试验数据展开分析研究。2.1漳河试验区2.1.1试验研究区概况湖北潭河灌区位于湖北省江汉平原西部，经讳度为lir50112°42E，30°20?31°5rNii],设计灌溉面积17.37万hm2,灌溉水源为潭河水库，是湖北省最大的水库灌区。区域水系以荆山山脉为界，以东为汉江水系，以西为淳河水系，以南为长湖水系，三大水系均入长江。灌区渠道（图2-1)9级布设，共13990条，总长7167.56km，其中总干及干渠6条，各类大小建筑物16000余座)。根据典型性和代表性原则，在漳河灌区选取了一个封闭区域作为试验区。试验区位于潭河灌区团林镇浅丘陵地区的缓坡梯田上，地理坐标为东经112°15.0'，北讳30°50.0'。地形属浅丘陵区，北高南低，东西高中间低，平均海拔高程为96m。试验区共有132块农，总面积为11.8hni2，其中塘堰与稻田的面积比为1：n10。区域内其中绝大部分田块种植水稻，种植制度为水稻一油菜/小麦一年两熟，偶有种植棉花等其他作物。水稻为一季中稻，从潭河水库三干渠一分干取水灌概，由m间排水草沟（农沟）汇集稻田排水至下游（南边）的塘堪湿地，最后由生态骨干排水沟（斗沟）排水至下游灌区。如图2-2。第三章四道防线降污减排试验研究....................47-773.1第一道防线田间节水灌溉的减污效果...................47-533.2第二道防线田间排水草沟削减...................53-553.3第三道防线塘堰湿地的降污效果...................55-693.4第四道防线生态骨干排水沟...................69-713.5四道防线综合减排效应...................71-723.6生态沟-湿地净化稻田排水水质...................72-743.7本章小结...................74-75