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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