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第1章 综述 1

1.1 水肥资源利用现状 1

1.1.1 农业水资源利用现状 1

1.1.2 化肥利用现状 2

1.1.3 农业面源污染现状 3

1.2 水肥利用研究进展 4

1.2.1 水肥耦合灌溉研究进展 4

1.2.2 控制排水研究进展 7

1.2.3 排水再利用研究进展 10

1.2.4 农业面源污染研究进展 12

1.2.5 农业水资源系统分析研究进展 15

1.3 水肥资源高效利用技术体系 18

1.3.1 水肥资源高效利用内涵与特征 18

1.3.2 水肥资源高效利用关键技术 19

1.3.3 主要成果与结论 21

第2章 水肥资源高效利用理论基础 24

2.1 水平衡原理 24

2.1.1 水量平衡方程 24

2.1.2 区域水平衡匡算 25

2.2 氮平衡原理 27

2.3 水肥耦合灌溉技术 30

2.3.1 水肥耦合效应 30

2.3.2 水肥耦合灌溉技术 31

2.4 控制排水技术 33

第3章 水肥利用试验区概况与设计方法 38

3.1 漳河水库灌区基本情况 38

3.1.1 地理位置 38

3.1.2 漳河水库概况 38

3.1.3 漳河水库灌区概况 39

3.1.4 灌区水文气象特征 39

3.1.5 漳河水库灌区水质状况 40

3.2 田间水肥利用试验设计 40

3.2.1 田间试验场地及作物品种 40

3.2.2 田间水肥利用试验设计 41

3.2.3 田间小区试验区布置 42

3.2.4 试验观测内容及方法 44

3.3 水氮平衡研究区域属性数据库 46

3.3.1 水氮平衡试验研究区概况 46

3.3.2 试验区空间属性数据库建立 47

第4章 坡地农田氮、磷运移流失试验 56

4.1 坡地农田水肥运移试验方法 56

4.1.1 试验布置 56

4.1.2 试验观测 57

4.2 混作区坡地农田排水氮素流失特性 58

4.2.1 降雨与氮素流失的关系 58

4.2.2 不同生育期氮素流失分析 63

4.2.3 不同土地利用类型氮素流失分析 66

4.2.4 不同灌溉条件下氮素流失分析 68

4.2.5 不同地形地势条件氮素流失分析 71

4.3 混作区坡地农田排水磷素流失特性 72

4.3.1 降雨与磷素流失的关系 72

4.3.2 不同生育期磷素流失分析 74

4.3.3 不同土地利用类型磷素流失分析 75

4.3.4 不同灌溉条件磷素流失分析 78

4.3.5 不同地形地势条件磷素流失分析 79

4.4 主要结论 80

第5章 稻田节灌控排下水肥运移及产量效应试验 82

5.1 节灌控排下稻田水平衡规律 82

5.1.1 节灌控排下稻田水平衡匡算 82

5.1.2 节灌控排下的稻田水平衡规律 85

5.2 节灌控排下稻田养分运移规律 88

5.2.1 水肥耦合灌溉下氮、磷营养物运移规律 88

5.2.2 控制排水下的稻田水肥运移规律 99

5.3 节灌控排下水稻生长及产量效应 105

5.3.1 灌排综合调控对水稻生长规律的影响 105

5.3.2 灌排综合调控对水稻产量的影响 108

5.3.3 农田水肥调控对水稻作物水分生产率的影响 109

第6章 稻田氮平衡模拟模型及其利用效率 112

6.1 土壤氮平衡DNDC模型原理 112

6.2 DNDC模型参数率定与检验方法 118

6.2.1 DNDC模型参数率定 118

6.2.2 DNDC模型验证指标与方法 119

6.3 稻田氮平衡与氮素利用效率分析 119

6.3.1 稻田氮平衡模拟分析 119

6.3.2 稻田氮素利用效率分析 123

第7章 水肥耦合下水稻生长模拟模型及效应 127

7.1 ORYZA2000作物生长模型 127

7.1.1 ORYZA2000模型简介 127

7.1.2 ORYZA2000模型原理 128

7.2 模型参数率定与检验 130

7.2.1 ORYZA2000模型参数率定方法 130

7.2.2 ORYZA2000模型参数确定 130

7.3 不同水肥耦合条件下作物生长状况模拟分析 131

7.3.1 模型适应性检验方法 131

7.3.2 水稻生物量模拟分析 132

7.3.3 水稻叶面积指数模拟分析 135

7.3.4 水稻产量模拟分析 137

第8章 稻田排水模拟模型及水氮流失分析 139

8.1 基于DRAINMOD的农田排水模型 139

8.1.1 DRAINMOD模型原理 140

8.1.2 DRAINMOD-NII模型原理 141

8.2 模型参数率定 146

8.2.1 模型参数的调整 147

8.2.2 气象参数 148

8.2.3 土壤参数 148

8.2.4 水文参数 149

8.2.5 作物资料 149

8.2.6 氮和碳的相关参数 150

8.3 稻田排水量及氮素流失量分析 151

8.3.1 模型验证指标与方法 151

8.3.2 稻田排水过程分析 152

8.3.3 氮素流失分析 153

第9章 稻田水肥高效利用灌排综合调控模拟 155

9.1 水肥耦合与灌排系统综合调控方法 155

9.1.1 作物生长模型和田间排水模型的特点 155

9.1.2 水肥耦合和灌排综合调控模型 155

9.1.3 水肥耦合与灌排系统综合调控方法步骤 157

9.2 水肥高效利用综合调控情景设计 157

9.2.1 灌溉处理情景设计 157

9.2.2 施肥处理情景设计 158

9.2.3 排水处理情景设计 158

9.3 水肥耦合与节灌控排下水肥利用效率 159

9.3.1 灌溉排水处理与年均灌溉水量的动态响应关系 159

9.3.2 灌溉排水处理与年均排水量的动态响应关系 160

9.3.3 水肥运筹与年均产量的动态响应关系 161

9.3.4 灌排处理与施肥水平和农田氮损失量的动态响应关系 165

第10章 稻田水肥高效利用多维临界调控模式 167

10.1 临界调控基本原理 167

10.2 水肥高效利用多维临界调控模型 170

10.2.1 水肥高效利用多维临界调控概念 170

10.2.2 水肥高效利用多维临界调控数学模型 171

10.3 水肥高效利用多维临界调控指标 174

10.3.1 水分临界调控指标与识别条件 174

10.3.2 施肥量临界调控指标与识别条件 176

10.3.3 农田排水临界调控指标与识别条件 178

10.3.4 农田生态系统临界调控指标 180

10.4 稻田生态环境需水量计算方法 181

10.4.1 农田生态环境需水量构成 181

10.4.2 农田生态环境需水量定值计算 184

10.5 稻田水肥管理临界调控模式 186

10.5.1 稻田灌溉制度最佳模式 186

10.5.2 稻田临界控制排水模式 187

10.5.3 稻田临界施肥管理模式 188

10.6 水肥高效利用调控机制 195

10.6.1 水肥资源循环利用调控机制 195

10.6.2 湿地生态调控机制 195

10.6.3 水价调控机制 195

10.6.4 农业种植结构调控机制 195

第11章 农业面源污染模拟模型 197

11.1 农业面源污染过程 197

11.1.1 产汇流过程 197

11.1.2 产汇污过程 198

11.1.3 土壤和水体中氮素迁移转化过程 200

11.1.4 土壤中磷素运移过程 208

11.1.5 土壤侵蚀产沙过程 213

11.2 基于SWAT的分布式农业面源污染模拟模型 213

11.2.1 SWAT模型基本结构 214

11.2.2 SWAT模型水量平衡方程 215

11.2.3 SWAT模型营养物迁移转化方程 216

11.3 SWAT模型参数率定和适用性验证 217

11.3.1 SWAT模型参数率定方法 217

11.3.2 模型参数率定结果 221

11.3.3 SWAT模型适用性检验 222

11.4 不同土地利用类型对农业面源污染的影响 225

11.4.1 土地利用类型情景设计 225

11.4.2 不同土地利用对区域面源污染的贡献率分析 227

11.4.3 不同土地利用对流域面源污染负荷影响分析 229

第12章 生态沟渠修复技术 231

12.1 生态沟渠设计原理 231

12.2 生态沟渠控制技术试验 232

122.1 生态沟工程 232

12.2.2 植物工艺处理 233

12.2.3 观测内容与方法 234

12.2.4 净化功能评析 235

12.3 生态沟渠修复技术推广应用示范 240

12.3.1 生态沟配置 240

12.3.2 应用效果分析 242

第13章 灌排-湿地系统生态处理技术 245

13.1 灌溉排水系统的发展 245

13.1.1 常规灌溉排水系统的局限性 245

13.1.2 农田灌溉-排水-小型湿地系统（WRSIS） 246

13.2 水稻种植区农业面源污染湿地控制系统 252

13.2.1 水稻种植区控制农业面源污染的必要性 252

13.2.2 水稻地区WRSIS改进方案 253

13.2.3 水稻种植区湿地设计 253

13.3 水稻种植区农业面源污染试验 263

13.3.1 试验研究区概况 263

13.3.2 试验研究区湿地系统设计 263

13.3.3 灌溉-排水-小型湿地系统减污效果试验 266

13.4 成果讨论 275

13.4.1 主要成果 275

13.4.2 有关问题讨论 275

第14章 农田排水再利用模式及效应 277

14.1 农田排水再利用基本理论 277

14.1.1 农田排水特性及再生利用条件 277

14.1.2 排水再利用模式与途径 279

14.1.3 排水可再利用量及其尺度关系 282

14.1.4 排水可再利用量计算方法与评价指标 283

14.2 基于SWAT的灌区水文过程模拟模型 285

14.2.1 子流域划分 286

14.2.2 水文响应单元划分 287

14.2.3 模拟方法选择 288

14.2.4 参数敏感性分析 289

14.3 多塘耦合灌溉系统排水循环利用效应 290

14.3.1 典型水文年选取 290

14.3.2 产流时间变化 292

14.3.3 产流空间分布 294

14.3.4 氮、磷营养物流失时间特征 294

14.3.5 氮、磷营养物流失空间特性 296

14.3.6 灌区地表水质量评价 300

14.4 灌区排水再利用措施对策 301

14.4.1 基于水动力循环机制优化灌排-湿地系统结构 301

14.4.2 建立排水再利用综合适应调控机制 302

14.4.3 重构塘堰湿地-生态沟渠排水聚积消减系统 303

参考文献 307