1、优化地面灌溉技术参数组合提高水肥利用率（摘要）李久生（中国水利水电科学研究院，北京 100044）1、问题的提出地面灌溉是世界上运用最为广泛的灌溉方式，也是我国农田灌溉的主体。据统计，目前我国地面灌溉面积占总灌溉面积的 97%以上，并且在未来 30 年内仍将在我国农田灌溉中占主导地位。由于地面灌溉灌水量的可控性较差，灌水技术参数选择不合理时，不仅会造成水量损失，而且会引起硝态氮的淋失，增大地表水体和浅层地下水污染的危险。据中国农业科学院土壤肥料研究所在山东、河北的调查，采自菜田的 11 个井水样中 8 个硝酸盐（NO 3-）含量超标。刘宏斌（2002）对北京市不同地下水位埋深情况下菜田地下水硝
2、态氮含量的调查结果指出，地下水埋深 3-6m 的样点硝态氮含量 100%超过饮用水标准（10mg/L） ，地下水埋深20m 的样点 61%超标，地下水埋深 70-100m 的样点36%超标。地下水硝态氮含量超标固然与菜田施肥过量有关，但灌水技术参数不合理也是重要原因。合理的施肥与灌溉制度是减轻面源污染的关键，而地面灌溉技术参数对土壤氮素时空分布及淋失影响的研究是制订合理的施肥灌溉制度的基础。随着面源污染的加重，对面源污染及其防治机理的研究正在成为国际学术界研究的热点。开展地面灌溉技术参数对土壤氮素运移分布规律及其淋失影响的研究，对于提高广泛运用的地面灌溉的水肥利用率，减轻面源污染，形成水肥高效
3、利用的评价指标体系具有重要实际意义。同时，地面灌溉应用的普遍性告诉我们，预期研究结果将具有广阔的应用前景。地面灌溉的尺度较大，因此地面灌溉条件下土壤水氮时空分布与运移规律的研究都会涉及到土壤水分和溶质运移参数及土壤物理特性的空间变异、优先流等问题，对这些问题的处理无论在试验上还是在模拟上都存在很多尚未解决的问题。本项目拟在田间尺度上研究灌水技术参数对土壤水氮运移分布和淋失的影响，预期结果将为较大尺度条件下水肥调控模型的建立提供参考，因此具有重要的学术价值。2、需要进一步研究的问题2.1 灌溉施肥条件下水氮运移的数学模拟由于地面灌溉的研究尺度较大，田间试验需要人力、物力和经费投入多，因此数学模型
4、的建立与完善就显得尤为重要。现有模型无论是确定性模型还是非确定性模型，在模拟精度和初始、边界条件的概化以及数值算法上都存在许多需要改进的空间；对水平畦田灌溉来说，为了提高模拟精度，需要开发二维水氮运移模型。众所周知，土壤水力参数和溶质运移参数在田间存在较大的变异性，如何将这些参数的空间变异特征在模型中加以考虑，无疑需要进一步研究。2.2 地面灌水技术参数和施肥方式对水氮运移分布的影响地面灌溉施肥在我国北方地区基本没有应用，普遍采用的施肥方法是撒施（沟施） ，施肥方式和地面灌溉技术参数对水氮运移分布和利用率的影响尚需要深入研究。2.3 地面灌溉技术参数对土壤残留氮淋失的影响北方地区，尤其是小麦生
5、长期间，灌溉或降水量较小且分布不集中，当季施肥除了被作物吸收外大部分残留在 40-60cm 土层。土壤残留氮素的淋失无疑是浅层地下水污染的重要来源，地面灌水技术参数对土壤残留氮素淋失的影响需要进一步研究。2.4 地面灌溉施肥质量的评价指标体系的建立与完善目前已形成了较为完善的地面灌溉质量评价指标体系，但对地面灌溉施肥质量评价指标的研究刚刚开始，选择哪些评价指标以及评价指标与地面灌水技术参数之间的定量关系，是一个值得研究的问题。【作者简历】李久生，男，1962 年 12 月 22 日生，1983 年毕业于河北 农业大学农田水利专业，获 学士学位；1986 年 毕业 于中国农业科学院研究生院， 获
6、硕士学位；1995年在日本爱媛大学获博士学位； 19951997 年在清华大学土木水利做博士后研究工作，2002 年 10 月2003 年 1 月在美国田纳西大学做高级访问学者。19861992 年在中国 农业 科学院 农田灌溉研究所工作， 历任助理研究员、副研究员，1997 2001 年在中国农科院 农业气象研究所工作， 现任中国水利水电科学研究院研究员，博士生导师 ，享受政府特殊津 贴专 家。中国农业科学院第 3 届学术委员会委员，北京农业 工程学会常 务理事，教育部旱区 农业水土工程重点实验室首届学术委员会委员。自 1983 年以来一直从事喷、滴灌技术基础理论的研究工作，熟悉国内外喷、滴
7、灌技术研究的新进展，在 喷灌均匀系数设计标 准、喷灌水力学问题、滴灌水氮运移规律等方面进行了较系 统的研究，并取得了 较丰富的成果，在国 际权威学术期刊 Transactions of the ASAE、Journal of Irrigation and Drainage、ASCE、Irrigation Science、Agricultural Water Management、Journal of Agricultural Engineering Research 以及我国的水利学 报、 农业工程学报、水科学进展等刊物上发表有关论文 85 篇，其中 14 篇被 SCI 收录，12 篇被 EI
8、 收录，被国内外引用 50 余次；出版专著 2 部。1992 年主持完成的“ 喷洒水滴分布规律及喷头雾化状况的研究”获水利部科技 进步三等奖；1999 年主持完成的“ 喷头水力性能及喷灌条件下土壤水分空间 分布特性的研究” 获农业部科技进步三等奖；2000 年主持完成的国家自然科学基金项目“喷灌均匀系数对土壤水分空间分布及作物产量的影响（59779025）”通过水利部组织的专家鉴定，成果被 评为国际领先水平，获 2002 年度中国农业科学院科学技术二等奖；2003 年主持完成的国家自然科学基金项目“ 滴灌施肥灌 溉系统运行特性及氮素运移规律的研究” 通过农业部组织的专家鉴定，被评为国际先进水平。【通讯地址】北京市海淀区车公庄西路 20 号 中国水利水电科学研究院水利所；邮编：100044；电话：68415823；E-mail ：
