（环境工程专业论文）杭州市农业用水与水资源配置的研究.pdf

摘要 f 1 9 9 7 2 0 0 1 年间，农业灌溉用水占了杭州市总用水量的3 3 4 8 ，而水稻用水 占了农业灌溉用水的9 0 以上。水稻是杭州市鼹主要的农作物，其用水量剥整个 杭州市水资源的配置起着举足轻重的作用。上“ 以2 0 0 1 年为基准年，通过对杭州市不同地形、不同土壤、不同渠系、不同种 植制度、不同灌溉方式的典型水稻田灌水的逐日记录，结合降雨、蒸发监测值， 实测了不同水稻田的灌溉水量及水资源使用量，并结合典型调查，分析了影响本 地水稻用承的各因素的影响程度，研究了本地水稻的用水规律对本地水资源配置 的影响。同时，利用最小二乘法原理，找到了本地粘土水稻田的用水量与生长期 天数的关系。 通过对萧山闻堰镇某二季晚稻试验田灌溉用水和农田排水的逐次记录和取样 分析，研究了农田退水中c o d 、t p 、t n 的排放量和排放浓度变化，以及农罔退 水对本地水环境的影响。 针对目前的农灌用水现状，对农灌节水、合理配置本地水资源、改善由农田灌 溉引起的用水危机和农田径流引起的非点源污染提出了建议和措施。 本报告得出的主要结论如下： 1 ，农灌人员的素质是影响灌溉用水的最主要因素，在一些地区农灌用水的浪 费在一半以上，普及科学灌溉知识，培训专业农灌人员，采用经济手段都是必要 和有效的节水措施。 2 水稻大面积集中种植比多户分散种植节水1 1 - - 5 9 , 推广集中种植是水资 源合理利用的需要。 3 利用降雨进行水稻灌溉的节水潜能很大。 4 中稻的需水规律较符合本市水资源在t , i n 上的分配，推广中稻生产是符合水 资源合理配置的要求的。如果中稻生产提前一个月，还可节水1 个亿。 5 农田排水中的t n 、t p 浓度变化均有一个峰值和4 0 天的稳定期，建议在高 浓度污染物出现期间控制农田排水或考虑高浓度排水进行回灌。 6 洁水灌溉是不经济的，农田对于高浓度有机氮污水有很好的降解和吸收养 分的功效，用不含重金属_ 千= j 有毒物的污水进行灌溉有助改善环境一+ 。一 关键词：壅兰( 丕翠乒燮j 水资源，砸雩杭”h t、 j a b s t r a c t d u r i n gy e a r i9 9 7 2 0 0 1 t h ep e r c e n t a g eo f a g r i c u l t u r ew a t e rc o n s u m p t i o nr a n g e d f r o m3 3 t o4 8 o ft o t a lw a t e rw i t h d r a w a li n h a n g z h o u w h i l et h ep a d d yf i e l d sw e r e t h el a r g e s tw a t e ru s e r , a c c o u n t i n gf o rm o r et h a n9 0 o f a g r i c u l t u r ew a t e rw i t h d r a w a l p a d d yi st h em a i nc r o pi nh a n g z h o u ，a n di t sw a t e rl l s ep l a ya f ii m p o r t a n tr o l ei nw a t e r d i s t r i b u t i o no f h a n g z h o u c i t y b a s e do nt h ed a t ao fd a i l yw a t e rw i t h d r a w a l ，r a i n f a l la n d e v a p o r a t i o n i n14 e x p e r i m e n t a lp a d d yf i e l d s ，w h i c hw e r ev a r i e di nl a n d f o r m ，s o i lt y p e ，d r a i n a g es y s t e m ， g r o w t hr u l e ，a n di r r i g a t i o nm o d e ，w i t ht y p i c a li n v e s t i g a t i o n ，a n da n a l y s i s i nt h e j n f l u e n c ef a c t o r so nw a t e ru s e t 上1 er e s e a r c ho fw a t e ru s er e g u l a t i o ni np a d d yf i e l d sa n d i t si n f l u e n c eo nw a t e rr e s o u r c e sd i s t r i b u t t o nw a sd o n e a tt h es a r u et i m e t h e m a t h e m a t i c a lr e l a t i o nb e t w e e nt h et o t a lw a t e rc o n s u m p t i o nm a dt h e g r o w t hd a y so f p a d d y w a sf o u n d e d t h r o u g h t h ew a t e r q u a l i t ya n a l y s i so n t h ec o d 、t p 、t ni nt h ei r r i g a t i o nw a t e ra n d d r a i n a g ew a t e ri n am o d e le x p e r i m e n t a l f i e l d ，t h er e g u l a t i o na n di t s i n f l u e n c eo n e n v i r o n m e n t a lw a t e r p o l l u t i o nb y t h ed r a i n a g ew a t e rw a sa l s os t u d i e d a c c o r d i n g t ot h e p r e s e n ts i t u a t i o no f t h ea g r i c u l t u r a li r r i g a t i o na n dw a t e rr e s o u r c e s s t a t u s ，s u g g e s t i o n sa n dp o s s i b l es o l u t i o n sf o rw a t e rs a v i n g ，p r o p e rd i s t r i b u t i o no f w a t e r r e s o u r c e si nh a n g z h o u ，a n dt h er e d u c t i o no fw a t e rc r i s i sa sw e l la sn o n p o i n ts o u r c e p o l l u t i o nw e r ep r e s e n t e d t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w i n g ： 1 t h e e x p e r i e n c e s s c i e n t i f i ck n o w l e d g e a n dw a t e r - s a x d n gc o n s c i o u s n e s so ft h e p e a s a n t s w h oa r ei n c h a r g e o fi r r i g a t i o nh a v et h e p r e d o m i n a n t i n f l u e n c eo n a g r i c u l t u r a lw a t e r u s e i ns o m er i c ha r e a s ，t h ew a s t eo f t h ei r r i g a t i o nw a t e ri sa b o v e 5 0 2 t h ec e n t r a l i z e d g r o w t hm o d ew i i l s a v e1 1 - 5 9 o ft h e i r r i g a t i o n w a t e ru s e c o m p a r i n g t ot h o s en e e d e di ns e p a r a t e dg r o w t hm o d ei ns a m ea c r e a g e 3 t h e r ei sal a r g e p o t e n t i a ls p a c ef o rw a t e rs a v i n gb y r a i n f a l lu s e 4 t h em l eo fw a t e ru s ef o rt h es i n g l e s e a s o nr i c ei sf a i r l yf i tt ot h el o c a lr a i n f a l l d i s t r i b u t i o nh o w e v e r , i ft h eg r o w t hp e r i o di s o n cm o n t ha h e a do ft h ep r e s e n t s c h e d u l e i tw i l ls a v e10 0m i l l i o nm 3o f w a t e rw i t h d r a w a li nh a n g z h o u 5 t h ec o n c e n t r a t i o n so f t p 、t n i nd r a i n a g e w a t e rr e s p e c t i v e l y h a v ea p e a k v a l u ea n d a4 0 一d a y ss t a b l ep e 6 0 d 6t h ei r r i g a t i o nu s i n gp o l l u t e dw a t e rw i t hh i g ho r g a n i cm a t t e ra n dt ni sg o o df o r p l a n tg r o w i n g a n de n v i r o n m e n t a li m p r o v e m e n t ，a n dt h ec l e a rw a t e rf o ri r r i g a t i o ni s n o te c o n o m i c k e yw o r d s ：a g r i c u l t u r e ，p a d d y , w a t e ru s e ，w a t e rr e s o u r c e s ，d i s t r i b u t i o n ，h a n g z h o u 第一篇综述 1 课题由来及研究目的 据1 9 9 7 2 0 0 1 年杭州市水资源公报，在杭州市农业、工业、生活的用水比 例中，农业用水占了一半以上，其中农业灌溉用水占了杭州市总用水量的3 3 一4 2 ， 1 9 9 9 。2 0 0 1 年间，农田灌溉用水占杭州市总用水的平均比例为3 8 。2 0 0 1 年，水稻 用水占了农灌用水的9 3 。因而，在杭州市水资源的配置及全市水资源的供需平衡 分析中，农灌用水量、农灌用水的时间分布及地区分布，特别是水稻用水情况占了 举足轻重的地位。自1 9 8 4 年开展全省水资源普查咀来，我市没有再做大范围的有关 农灌用水的调查工作。随着下垫面条件的改变，渠系的完善及农灌方式的改进，已 有的农灌定额不再满足当前水资源管理及规划工作的需求，这是立项本课题的初衷。 本课题在全市铺开了水稻用水的调查研究，目的是为了掌握当前杭州市农业用 水的真实情况，为分析本地水资源利用提供可靠的依据；发现农灌用水中存在的问 题，以便为下一步节水政策制定提供事实依据。 农田用、排水量与农田径流引起的非点源污染息息相关。尽管灌溉制度的改进 有效减少农田退水的排放，但农田径流仍是重要的非点源污染，并且农田氮、磷的 流失是引起水体富营养化的重要原因。在杭州市工业点源污染控制工作已卓有成效， 而水环境恶化仍然继续的情况下，农业非点源污染控制工作便迫在眉睫。本课题同 时旨在通过对农田退水的量与质的研究与探讨，为摸索农业非点源污染控制工作提 供量化的依据和科学的分析。 2 农业用水与农业非点源污染研究进展 2 1 农业用水与水资源配置国内外研究概况 农业是最大的水资源利用者，占据了世界用水量的7 0 f ”。1 9 9 2 年环境与发展 全球峰会将水资源问题安排进议事日程，1 9 9 8 年联合国总理事会议唯一达成共识的 一条意见就是全球范围内存在的危机四伏的水资源问题 2 1 a2 0 世纪9 0 年代以来，各 国社会科学家开始注意此方面问题的研究探讨，但是，从自然科学的角度分析关于 农业用水特别是水稻用水对当地水资源配置的影响研究的文献资料比较少。 以色列作为一一个水资源短缺的农业发达困家，其科学的节水灌溉系统是呲界上 最先进的，在污水灌溉方面他也是先锋。埃及自2 0 世纪8 0 年代末丌始将农罔排水 再用于灌溉，1 9 8 8 1 9 8 9 年间，埃及东部有1 4 2 4 亿1 2 1 3 排出水得以再利用；中部有 6 7 4m 3 排出水得以再利用，西部有5 3 6m 3 排出水得以再利用【3 ；从2 0 世纪9 0 年代 中后期开始研究地区性水资源分配和管理的模拟模型，将农业用水及排水作为重要 的参数来考虑。欧洲供水与污水服务联盟( e u r e a u ) 国家普遍水资源丰富，没有花 大投资进行污水回用，但针对水资源贫乏的南部些国家和地区，将处理过的污水 用于农灌和旅游( 如高尔夫球场用水) ，也修建渠道从水资源丰富地区调水口l 。 我国作为世界上重要的粮食生产国，有7 5 的粮食产量产自水田【2 j ，而人均水 资源量仅有世界1 4 “，因而关注农业灌溉用水特别是水稻用水对我们解决水资源问 题有重要意义。当代对于水稻灌溉的研究最早是2 0 世纪7 0 年代中期四川省水利局 科学试验研究所对1 9 5 3 1 9 7 6 年四川省水稻灌溉试验的资料汇编，直到蚰年代初开 始有学者注意水稻的生长和灌排的研究，8 2 年以后水稻生理生态译丛相继出版， 同时，专门的农田灌溉和排水的书籍也先后出现，8 5 年有人对水温与丰产灌溉进行 了研究，8 7 年有专门的浅湿灌溉技术书籍出版，是我国改革长期大水淹灌的灌溉方 式的开始，也是水稻节水灌溉最早的探索。9 0 年代中期以后，系统的节水灌溉书籍 如雨后春笋般涌现，喷灌、滴灌、薄露灌溉在水资源紧张地区和一些农田试验区可 以看见。水资源供求矛盾的分析开始起步，1 9 9 6 年全国范围内水中长期规划完成， 1 9 9 7 年水资源开发利用现状分析完成，1 9 9 9 年地下水开发利用规划完成，2 0 0 1 年 开始水资源可持续利用规划。但是，由于缺乏深入有效的调研，已完成的规划很难 指导实际工作。 国内关于农灌净定额的试验研究较多，但对于农灌毛定额以及对水资源配置的 影响研究较少。 2 2 国内外农业非点源污染研究概况 从2 0 世纪8 0 年代开始各国陆续对农田径流产生的非点源污染开展了试验研究。 在美国，对非点源污染进行了鉴别和测量，发现农田径流是全国6 4 受到污染 河流和5 7 受到污染湖泊的主要污染源 6 】。美国科学家发现每年由化肥和土壤进入 水生态系统的磷达到04 5 亿公斤左右，因地表径流损失的农田氮素每年为4 5 0 万吨 7 1 。 瑞士雨水径流中氮、磷含量相当于工业废水和城市污水中这类污染物量的总和 ”j 。瑞典西海岸的拉霍尔姆湾，由河流输运的氮6 0 来自农业，瑞典最南端的谢夫灵 厄流域，来自农业的氮占此流域总输入氮量的8 4 8 7 t 8 i 。 前苏联园地表径流造成土壤全氮损失每年达3 0 0 万吨，溶解氮每年损失达4 6 万 吨h 1 。 我国全年流失土壤达5 0 亿吨，带走的氮、磷、钾等养分约相当于全国一年的化 肥施用总量1 0 1 。据有关研究，随降水径流和渗漏排出农田的氮素中有2 0 2 5 是当季 施用的氮素化肥，就地表水( 湖泊等) 硝态氮的污染而论，氮素化肥占了5 0 以上 ”1 ；我国广东东江流域农田的磷素流失为1 1 6 k g m n 2 a e “】，四川涪陵地区农田磷 流失量为1 1 7k 驰m 2a 他】，太湖地区排出磷负荷为0 5 3 7k g h m 2 a ，陕西黄土高原侵 蚀最严重的地区府谷县和米脂县农田中磷流失分别达9 9k g h m 2 a 和8 7k g h r n 2 a i ”1 。 据对我国2 5 个湖泊的调查，水体全氮无一例外地超过富营养化指标，全磷只有 2 个湖泊低于0 0 2m g l 的临界指标【1 6 。我国第三大淡水湖太湖9 7 的面积呈中 一富营养化，据研究，进入太湖的污染物中，总氮排放量最多的是太湖流域的农业非 点源污染，对地表水的氮污染负荷量高达2 5 5 1 0 4 t a ，占氮素化肥施用量的 1 6 8 【”。 3 杭州市人文地理环境概况1 9 1 杭州市地处东南沿海的长江三角洲南翼，市域界于北纬2 9 。1 17 3 0 。3 47 和 东经1 18 。2 07 1 2 0 。3 77 ，处于中亚热带与北亚热带过渡区，温暖湿润，四季分 明，雨量充沛。杭州西部、中部和南部属浙西中山丘陵，东北部属浙北平原，地表 江河纵横，湖荡密布。在全市土地面积构成中，山地丘陵占6 5 6 ，平原占2 6 4 ， 江河湖库占8 。 杭州作为省会城市，是浙江的政治、经济、文化中心，辖县级市3 个、县2 个、 市辖区8 个。2 0 0 1 年末人口6 2 9 1 4 万人，其中非农业人口2 3 7 7 7 万人，占3 8 。 2 0 0 1 年国内生产总值1 5 6 8 0 l 亿元。 全市耕地面积2 7 8 9 5 万亩，粮食产量1 3 4 7 8 万吨，其中水稻面积2 3 1 8 8 万亩， 占总耕地面积的8 3 。 4 杭州水资源现状 4 1 降水 杭州市多年平均降雨量15 4 6 毫米。降水量的趋势随着地势的增高，自l 部富春 江河谷地带向西南，西部和西北，北部递增，随着地势的降低，向东北部钱塘江河 口的平原递减。在临安市市岭、双石等地形成高值区，七堡、仓前成为低值区。 全市降雨量年内分配很不均匀。一般3 4 月为春雨期，7 8 月晴热少雨伏早 期，1 1 月至次年3 月为少雨枯水期，而5 月至7 月上半月，由于南北冷暖气团交替 而进入梅雨期，期间雨量大，雨时长，雨面广，为我市主要雨期。卜9 月易受台风 雨侵袭。全年降水量西部及西南部是单峰雨型，5 8 月出现峰值。北部和东北部则 为双峰雨型，即5 月一6 月出现第一峰，8 9 月份出现第二峰。多年平均5 培月连 续4 个月降水占全年总量5 0 左右。 降水量年际变化也较大，年最大值为最小值的2 _ 3 倍。 4 2 蒸发 陆地蒸发受气象和下垫面因素的制约。我市多年平均年陆地蒸发量大致 6 5 0 8 0 0 毫米间。东北平原和南部的新安江，兰江下游富春江电站上游为8 0 0 毫米 左右。其他地区多数在7 0 0 一7 5 0 毫米。蒸发量一般由西北向东南递增。 4 3 水资源量 杭州市多年平均降水量1 5 4 5 9 毫米，多年平均地表水资源量1 3 1 9 亿立方米， 多年平均水资源总量1 3 38 亿立方米。人均水资源占有量2 1 2 7 立方米( 以2 0 0 1 年 总人口计) 。 4 4 水质现状 根据2 0 0 1 年市环保局的监测值：钱塘江干流杭州段水质较差，全年平均值7 7 的评价河长为类水，2 3 的评价河长为类水；枯水期3 8 的评价河长为类 水，2 0 的评价河长为i i i 类水，3 5 n t q z 价河长为i v 类水；丰水期5 6 的评价河 长为i i 类水，2 的评价河长为i i i 类水，4 2 的评价河长为i v 类水。兰江全年平均 水质为i i 类水，但丰、枯期均出现类水河段。壶源江、分水江全年平均水质均 为i i 类水。昌化江、绿渚江、全年平均水质均为i v 类水，比2 0 0 0 年的平均n 类水 水质明显下降。龙门溪全年平均为i i i 类，枯水期i i 类，丰水期i v 类。大源溪全年 平均水质占评价河长的8 1 为i v 类水，其余全为超v 类水。浦阳江全年平均水质 为i n 类水河长和类水河长各占一半。 运河于流全年平均为超v 类水。余杭塘河及上塘河全年平均水质为超v 类一尔 苕溪、中苕溪、南苕溪全年平均水n j ji v 类，但南苕溪在丰水期有2 8 的评价河 长为i i 类。莆绍运河为类水。东河、新开河为超v 类。 西湖全年水质为类，但水体处于富营养化状态。青山水库属类水，中营 养状况。 值得一提的是，总磷、总氦在杭州主要河流及湖泊的超标频繁，比如运河、苕 溪等重要河流；西湖的富营养化并未得到改善，青山水库和千岛湖也存在富营养化 趋势。据2 0 0 1 年杭州市水资源公报和根据地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 评价，西湖中总磷为o 】2 5 m g 1 ，总氮为2 0 9 6m n ，富营养综合评价等级为富营养， 其中总氮为超v 类水平，总磷为v 类；青山水库总磷为o 0 5 4 r a g 1 ，总氮为3 1m e , ， 其中总氮为超v 类水平，富营养综合评价等级为中营养；千岛湖总磷为o 0 1 2 r a g 1 ， 总氮为o 6 9 2m g l ，总氮也已达类水水平。 5 杭州市农业非点源污染普查成果 杭州市环保局以2 0 0 0 年为基准年对全市开展了农业化肥、农药使用情况普查。 调查表明，农地的化肥施用非常普遍，尤咀水田为最重，水田施用化肥的面积占同 类面积的9 8 1 。就水田而言，杭州地区的化肥使用总量为3 8 4 7 3 9 吨年，单位面积 的平均使用量为2 4 5 6 1 2 公斤公顷。水田化肥施用绝对量最大的是富春江流域，其 次是萧绍平原。水田施用化肥面积1 5 6 6 4 5 公顷，纯氮施用水平为3 4 2 5 9 公斤公顷， 磷p 2 0 5 施用水平为9 6 4 6 公斤公顷。主要非点源污染物为：c o d 、n - 1 3 、t p 、t n 。 6 农业非点源污染的形成 6 1 农田氮素的流失 一一一 各种形态的氮素施入土壤后，在微生物作用下，通过硝化作用形成n 0 3 。一n ，因 土壤胶体对n 0 3 的吸附甚微，易于遭雨水或灌溉水淋洗而进入地下水或通过径流、 侵蚀等汇入地表水，对水源造成污染；土壤颗粒和土壤胶体对n h 4 + 具有很强的吸附 作用，使得大部分的可交换态铵得以保存在土壤中，但是，当土壤吸附达到饱和时， n 9 4 + 还是要被水流淋失出土体。据有关报告，在土壤一作物系统中，氮素的作物利用 率仅为2 0 3 5 ，大部分被土壤吸附，逐渐供作物吸收利用，有5 1 0 挥发到大气中。 随降水径流和渗漏排出农田的氮素中有2 0 2 5 是当季施用的氮素化肥c 6 2 农田磷索的流失 磷肥施到土壤后易被固定，水溶性磷肥施入壤后，有效性随时矧的延长而降 低，在2 个月内有2 1 3 变成不可提取态磷。磷在土壤中迁移一般主要集中在表土层， 较难穿透较厚的土层。约占施肥总量7 5 9 0 的磷滞留在土壤中。长期过量地施用磷 肥，常导致农田耕层土壤处于富磷状态，从而可通过农田排水和降雨径流加速磷向 水体的迁移。 6 3 农业非点源污染的途径 农业面源污染对地表水体造成污染的主要途径是通过农田排水和降雨径流带走 n 、p 等营养物质和有机污染物。据19 8 8 19 8 9 年西湖流域非点源污染调查结果发现， 对入湖口河流水质影响的非点源中，氮、磷的单位面积负荷以水田最高，旱田次之。 水田面积仅占整个流域的3 9 ，但产生氮负荷量却占1 6 ( 5 9 4 t k i n 2 a ) ，磷负荷量 占1 7 5 ( o 4 5t f l k l 2 1 2 a ) 。因而通过改善灌溉制度和方式来控制农田排水，以及通过 调节施肥时间来减少降雨径流带走的营养物质对控制面源污染有重要意义。 7 水稻生长规律及用水用肥规律 7 1 水稻的一生 水稻一生可分为营养生长期和生殖生长期。 营养生长期包括幼苗期和分蘖期。从种子萌动开始至三叶期，称幼苗期；从第 四叶出生开始发生分蘖直到拔节分蘖停止，称分蘖期。稀播秧田可在秧田发生分蘖， 密播一般在大田发生分蘖。秧苗移栽后到秧苗恢复生长时，为返青期；返青后分蘖 不断发生，至能抽穗结实的分蘖发生停止时，称有效分蘖，此后至拔节分蘖停止时 称无效分蘖。 生殖生长期包括长穗期和灌浆结实期。长穗期包括拔节孕穗期、抽穗开花期、 灌浆期( 乳熟期) 、完熟期( 黄熟期) 。 7 2 水稻用水规律 水分对水稻生长发育的意义表现在生理需水和生态需水两个方面。 直接用于水稻正常生理活动及保持体内水分平衡所需的水为生理需水。水是水 稻细胞原生质的主要成分，其含水量达8 0 以上。植株通过根部吸收的水分主要是 蒸腾作用散失的。蒸腾作用是吸收水分和养分的主要原动力。水稻的蒸腾强度与土 壤水分、气候环境、。v 。1 种类型、生育阶段和全生育期长短有关。光合作用与土壤的 含水量有关。土壤水分不足时，光合作用降低。 水稻的生态需水是指用于调节土壤空气、温度、养料，抑制杂草，制造适于水稻的 日1 问环境所需的水。稻阳在淹水条件下，土壤处于还原状态，有机质分解慢，积累多， 矿质元素的有效性提高，铵态氮损失减少，蓝藻及其伴生细菌的固氮能力加强，有利于 土壤肥力的保持和提高。通过合理灌溉和排水，能抑制杂草和病虫害发生。 水稻在不同生长期需水不同。插秧后至返青期田间保持适宜的水深，早稻一般白天 灌浅水，晚上灌深水，中稻和晚稻应保持较深水层，二季晚稻白天宜加深水或流水灌溉， 晚上排水。返青至有效分蘖期间，都应浅水勤灌，分蘖后期，应采用晒田或灌深水的方 法控制无效分蘖的发生。幼穗发育期是水稻一生中生理需水量最多的时期，特别是孕穗 期，要求田间保持水层。抽穗开花期也应保持田间水层。灌浆结实期一般间歇灌溉，保 持田间湿润。 7 3 水稻施肥规律 水稻要正常生长，必须吸收十几种营养元素，其中对氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅 等元素的需要量最大，由于我国土壤中氮、磷、钾的含量远远不能满足作物的需要，故 作为肥料施用的主要是这几种要素。 水稻一般要施用基肥、分蘖肥、穗肥和粒肥。基肥是指插秧前施下的肥，分孽肥是 指插秧后为促进分蘖而施的肥，穗肥是指幼穗分化开始前后至孕穗期施的肥，粒肥是在 齐穗期前后施的肥。 肥料的利用率与肥料种类、施肥方法、土壤质地等多因素有关，我国稻田的当季利 用率为：氮肥3 0 6 0 ，磷肥1 0 一2 5 ，钾肥4 0 7 0 。不同施肥时期肥料的利用率差剐 很大，一般氨素化肥作基肥比作追肥的利用率低，而追肥中尤以幼穗发育期追肥的利用 率最高。 第二篇实验 实验由农灌用水量、农田退水二个部分组成。 1 农灌用水量 1 1 对象 根据杭州的特点，主要农作物选水稻。由于农业种植结构的大幅调整，双季稻种 植面积大幅度减少，本地水稻种植面积以单季稻( 中稻) 和二季晚稻( 以下又称单季 晚稻) 为主，因此所选水稻品种是单季稻( 中稻) 和二季晚稻。因为农灌用水与作物 种类、土壤、地形、气候、灌溉制度、渠系等因素相关，我们在萧山、临安、富阳、 建德、淳安都布置了不同条件的实验田来逐日实时记录他们的用水情况。田主一般是 种粮大户、大灌区的典型户，本区( 县) 灌溉方式的典型户，因而他们的用水具代表 性。各试验田的情况详见附表1 。 从附表1 可看出试验田的分布情况：从地域分，萧山3 处( x l 、x 2 、x 3 ) ，淳 安3 处( c 1 、c 2 、c 3 ) ，富阳2 处( f 1 、f 2 ) ，临安5 处( l 1 、l 2 、l 3 、l 4 、l 5 ) ， 建德1 处( j ) ：从作物分，晚稻( 指6 月以后播种的) 8 处，单季稻( 又称中稻，指 4 、5 月份播种的) 6 处；从土壤分，壤土4 处，粘土7 处，砂土3 处；从地形分，山 地4 处，平原7 处，丘陵3 处( 我市平原种植的水稻面积占了6 6 ，其次是山地、丘 陵) ；从取水方式分，提水6 处，引水8 处；从渠系看，引水方式试验田用水量记录 不含渠系损失，而提水方式灌溉的试验田记录的是机埠提水量，因此含渠系损失。 萧山3 处试验田均处于萧绍平原，钱江大灌区范围。特点是大面积农田由多户村 民分别种植，播种、收割时间相近，机埠由村委安排1 人管理，哪家需要灌溉告诉机 埠管理员，由管理员开机提水。因而，田间水分管理是由各户对自家农田单独控制的。 这种多户分散种植的模式在杭州还普遍存在。萧山是杭州地区种植水稻最多的区域， 占了全市水稻面积的3 4 。本课题以萧山为代表来研究这种多户分散种植的灌溉用水 情况。 x 1 是萧山党山镇中流村的2 4 0 亩晚稻，从2 0 0 1 年7 月1 日( 分蘖期) 开始记录 用水至2 0 0 1 年1 1 月6 目收割，缺秧田、泡田、返青期用水记录。除x 1 外，其余1 3 处试验田均为完整记录。 1 2 实验设备 a 提水用的机泵；b 泵站流速仪( c b l 一1 ) ；c 秒表；d5 0 米卷尺；e 漂流瓶：f 用来测水深的刻度杆； 1 3 方法 a 用提水方法灌溉的农田用水 每天实时记录灌溉机泵的开关时间。以泵的出水流量q 与时间t 相乘得到当天 的用水量m 。对每台机泵的出水除参考泵的额定流量外，另用泵站流速仪测定它的 出水口流速v ，泵出水管的直径d 。则实际出水流量q = vo d 2 4 ，m = q t 。该用水记 录为机埠提水量，因此，该农灌用水量含渠系损失。 b 用引水方法灌溉的农田用水 淳安和临安的试验田都是通过引水渠从水库或堰坝引水。根据各地条件，其用水 量测定方法各异。两种方法均不计渠系损失。 淳安的试验田引水渠均是水泥渠，在引水渠农田入口段用漂浮物测当时的灌溉流 速v ，用测杆测得渠内水深，从而算得过水面积s 1 ，根据记录的引水时间t ，则用 水量m = v 】s 1 t 。因此，该用水记录是直接流入农田的水量，不含渠系损失。 临安的试验田中制作了用以测灌溉水深h 的测深杆，当田中有水层时，记录灌 水前后水深之差h ，当田中无水层时，记录灌溉当时的水深h ，农田面积s ，则用水 量m = h s 。因此，该用水量不含渠系损失。 1 4 降水和蒸发 降水和蒸发采用附近水文站的逐日观测值，蒸发值采用陆地水面蒸发量。萧山党 山镇和义蓬镇试验田采用仓前站雨量，闻堰镇采用闻堰站雨量，余杭仲墅村采用塘栖 站雨量，淳安千岛湖镇试验田采用千岛湖站雨量，富阳试验田采用富阳站雨量，建德 下涯镇试验田采用梅城站雨量，临安淤潜镇试验田采用淤潜站雨量。萧山、余杭和富 阳试验田采用中村站蒸发量：淳安千岛湖镇和建德下涯镇试验田采用源1 3 站蒸发量； 临安淤潜镇试验田采用分水站蒸发量。 1 5 毛定额和水资源使用量的计算 本课题以水稻毛定额和亩均水资源使用量两套系统来研究水稻用水对本地水资 源配置的影响。 毛定额指每亩农田在一个生【圭周期中所取用的地表水量。用于农田灌溉的实际地 表水取水量是参与全市总用水量分配的真正水量，因此本课题所研究的农灌毛定额指 包含渠系输水损失、渗漏、蒸发、作物生理需水、作物生态需水在内的农灌实际用水 量。 当前水资源的范围包括空中水、地表水、地下水。本报告中，农田水资源使用量 指每亩农田在一个生长周期中使用过的包括辟雨在内的总水量。农田水资源使用量是 参与全市水资源利用量分配的真正水量，对全市水资源配置有重要意义。本研究中， 农田水资源使用量= 灌溉水量+ 降雨量一蒸发量，即农田的实用水量，本报告中均以亩 均值来比较分析。 1 6 秧田期用水 杭州地区一般1 2 分秧田插种一亩大田。在本研究中，秧田期用水是指插种一亩 大田所需要的秧田面积的用水，以一分秧田的蒸发、降雨量计一亩大田在秧田期的降 雨影响。 2 农田退水 2 1 实验对象 21 1 试验田 试验田是萧山闻堰镇小砾山村农户吴根庆2 4 亩的连作晚稻，属萧绍平原钱江太 灌区的一部分。土壤为粘壤土。小砾山村有农田( 水稻) 6 5 亩，均由钱塘江一级支 流小砥山输水河中最靠近钱塘江的一个机埠供水。小砑山输水河小砾山村段平均河宽 1 5 米，上游与钱塘江相通处有一个闸门( 小砾山闸) 控制水的流动，闸门下游2 0 米 即机埠提水处，该村的农田总排水渠出口在机埠提水口下游1 0 0 米处。平时小砾山闸 关闭，但在丰水期排涝时及水质较差时闸门开启，小砾山输水河的水排向钱塘江；在 枯水期农用水不足时闸门开启，钱塘江的水流向小砾山输水河；当涨潮外江水位高时， 也借机补充内河的水源。由于这块地有两个独立的进、出水口，中间一条o 5 米宽的 田埂路将他的田分成2 块，分别取名l # 田和2 # 田。其分布见图1 。 所选田主曾经是排灌站负责人，相对文化程度较高，责任心强，他对于水稻的灌 排在当地具有代表性。 2 ，1 2 地面水环境 试验田所在区域河网简单，主要河流即小砾山输水河，取水和农田退水受纳水体 均是该河。因此在小砾山输水河及其支流布置了5 个篮测断面，断面分布见图2 。 于河宽小于4 0 米，每个断面只在河中布设一个监测点。监测时间在平水期、枯水期 各一次。 2 2 实验设备 2 2 1 现场采样设备 a5 0 0 m i 塑料水样采集瓶；b1 0 m l 移液管：c 洗耳球；d2 5 硫酸溶液( 水样固 定液) ；e 地面水采样器 2 | 2 2 水质分析设备 a 水质分析常用玻璃仪器；b 水浴锅：c5 0m l 酸式滴定管；d 电炉；e 带有2 4 号标准磨i ：2 的2 5 0 m l 锥形瓶的全玻璃回流装置；f7 5 4 分光光度计；gl o m m 石英比 色皿；h 压力锅：i2 5 m l 具塞比色管；j5 0 m l 具塞比色管 2 3 方法 2 3 l 水样采集方法 由于农田排水缺口很小，排水流速较小，开始派出的水是缺口附近的水，没有经 历过整块田的冲刷，污染物浓度较小，代表性差，因此退水水样收集在农田每次排水 2 0 分钟时进行，用5 0 0 m l 水样专用塑料瓶采集农田( 大田) 出水口的水样4 0 0 r a l 左 右，加入2 5 硫酸溶液2 m l 固定。其中9 月2 4 日的排水在开始排水后3 0 分钟、6 0 分钟、9 0 分钟分别取样。收集的水样当天送去分析。 河中地面水采样用专用采样器取河中水面以下0 5 米水样。 2 3 2 水质分析方法 高锰酸盐指数的测定根据g b l l 8 9 2 8 9 标准；化学需氧量的测定采用重铬酸盐法 g b l l 9 1 4 8 9 ；总氮的测定方法采用碱性过硫酸钾 骱张黟髟溉度法 硒1 1 西4 培9 ： 总磷的测定采用钼酸铵分光光度法g b l l 8 9 3 - 8 9 。 第三篇结果与讨论 1 中稻用水 本文中所指中稻，是5 月播种，1 0 月收割，平均生长期天数在1 2 0 天左右的单季 稻。共设了6 处试验田，其中建德( j ) l 处，临安( l ) 5 处；其中山地i 处，平原2 处，丘陵3 处；其中粘土3 处，壤土2 处，砂土1 处。 1 1 中稻各生长期水资源使用量现状 由于各田块的降雨蒸发情况各异，直接取灌溉用水分析各生长期用水的大小无意 义，今取亩均实用水量，即水资源使用量( z k 资源使用量= 灌溉用水量+ 降雨量。蒸发量) 来分析不同生长期所使用的水资源量。以亩均值进行横向比较。各田块不同生长期的亩 均水资源使用量情况详见附表2 。中稻各生长期用水变化情况见附图3 。 从附表2 和附图3 可以看出，分蘖期是实用水最高峰，返青期、分蘖期和拔节孕穗 三个阶段用水占整个生长期实用水的8 1 。秧田期用水( 插种一亩大田所需要的秧田面 积的用水) 和泡团用水( 一亩大田) 分别为6 3 立方米亩和5 7 立方米亩，明显少于本 田期的前3 个阶段，但高于抽穗开花期和乳熟黄熟期。对于平原丘陵地带的中稻乳熟灌 浆后一般不需灌溉。j 田由于处于山地、砂土的条件下，且品种为杂交稻，出现了秧田 期、成熟期需水较多的现象。 由6 块中稻( 单季稻) 试验田测得的平均各生长期亩均水资源使用量见下表 中稻( 单季稻) 各生长期水资源使用量( 实用水量，立方米，亩) 生长期秧田泡田返青期分蘖拔节孕穗一一抽碍升威。熟总实用 期花期水量 实用水 6 05 72 0 33 0 52 3 42 62 39 0 8 里 1 2 中稻逐月用水现状 中稻亩均逐月用水记录见附表3 和附图4 。 中稻用水从5 月中上旬开始，1 0 月中下旬结束。从灌溉水来说，7 月是它的用水最 高峰，从5 月丌始上升，7 月以后开始回落，1 0 月是整个生长周期灌溉用水最少的。从 实用水来说，6 月是用水最高峰，7 、8 月有所下降，并基本持平，9 、1 0 月明显下降， 并越来越少。 除9 月，其他月份农田实用水均大于灌溉水，说明这些月份的降雨量大于蒸发量。 中稻生长期中，除9 月外各月降雨都对中稻生长有明显贡献，特别是6 月和8 月降雨优 势明显。6 月实用水最高与该月丰富的降水有关。 1 3 中稻用水与水资源合理利用 中稻用水规律与本地降雨的时间分配基本符合，但调查表明，拔节孕穗期是水稻生 理需水最多的时候，此时并不是中稻水资源使用量最多的时候。而分蘖期正好处于降水 高峰，水资源使用量最高，利用降雨进行灌溉的节水空间很大。 4 月下旬至5 月上旬的气候与5 月中下旬接近，如果中稻播种提前一个月，在4 月 下旬至5 月上旬，那么正好赶上春雨润土播种，5 月丰水期泡田插秧，生理和生态需水 都较高的分蘖期正好处于雨水最丰富的6 月，孕穗期将比目前提前一个月至6 月下旬， 正好经历雨水最集中的时候，明显减少灌溉用水量，分蘖后期在这个时候如果碰上暴雨， 正好可以利用深水淹灌来控制无效分蘖的发生。杭州多年平均5 - 8 月连续4 个月降水占 全年总量5 0 左右，4 月下旬播种的中稻正可以雨尽其用。假设中稻用水占全市水稻用 水的一半( 实际应该高于这个比例) ，以2 0 0 1 年全市水稻用水1 1 6 7 9 1 亿立方米为例， 在当前的种植条件和方式下，如果雨水利用率提高3 0 ，那么中稻灌溉用水可以减少 1 8 4 ，对于整个杭州，意味着至少减少1 0 7 4 亿立方米的地表水取水量。 2 晚稻用水 晚稻试验田共有8 处，其中山地3 处，平原5 处；粘土4 处，砂土2 处，壤土2 处。 表】中所标的单季晚稻是指该户不种早稻的二季晚稻。试验田分布在萧山( x ) 、淳安 ( c ) 、富阳( f ) 。其中萧山、富阳是大面积的农田，淳安是小面积户。 2 1 晚稻各生长期水资源使用量 详见附表4 和附图5 。晚稻分蘖期也是用水最高峰。返青期、分蘖期和拔节孕穗三 个阶段用水占整个生长期用水的6 2 。也有2 5 的试验田用水高峰在拔节孕穗期。由 于在伏早期插秧，泡田用水明显多于中稻。成熟期用水晟少，5 0 的试验田乳熟期后不 灌水，1 0 0 的试验田黄熟期开始不灌水。 由8 处晚稻试验田测得的各生长期水资源使用量见下表： 晚稻各生长期水资源使用量( 实用水量，立方米亩) 生长期秧田泡田返青期分蘖拔节孕穗抽穗开成熟总实用 期化期水量 实用水6 5】0 2 】18 】6 2】2 35 75 26 7 9 2 2 晚稻逐月用水 详见附表5 和附图6 。 晚稻用水从6 月中旬开始，1 1 月上旬结束。从灌溉水来说，7 月是它的用水最高峰， 8 月有所下降，9 月又回升，6 、1 0 、1 1 月用水较少。其中7 、8 、9 三个月的灌溉用水 是整个晚稻周期用水的8 9 。从柱状图上看，9 、1 0 月份的降雨还不能弥补蒸发的损失。 2 3 晚稻用水与水资源合理利用 晚稻用水规律与本地降雨规律并不相符。9 月降雨不足以补充蒸发，却是水稻生理 需水最高的拔节孕穗期，而接着的抽穗开花期需要灌流水以养根保叶，是在9 月下旬至 1 0 月上旬左右，这时降雨也不能补充蒸发。正是因为此，晚稻乳熟期需灌溉的还是较 普遍存在，而中稻因为降雨的补充乳熟期一般不需灌溉。 从全生长期看，晚稻用水比中稻用水少4 8 立方米亩。晚稻的节水空间在于充分利 用当季降雨，比如利用降雨将目前用于泡田的1 0 0 方水减少至8 0 方，整个杭州( 以目 前6 0 的水田面积种晚稻算) 至少可以节水3 0 0 0 方，而3 0 0 0 方水对于用水高峰又在伏 早期的7 月下旬是非常宝贵的。 3 水稻的亩均灌溉用水及主要影响因素 3 1 水稻的亩均灌溉用水 2 0 0 1 年杭州市降雨属平水年，较多年平均降雨量仅多6 。因此本次试验得到的灌 溉毛定额有较好的代表性。各试验田本l y t 期亩均用水量详见附表6 。各试验田全生长期 亩均用水见下表。 2 0 0 1 年各试验田全生长期亩均灌溉用水( 立方米亩) x 2x 3c 1c 2c 3 f 1f 2jl 1l 2 l 3l 4l 5 l i 毛定额 8 8 95 0 8 4 3 64 8 65 0 06 7 1 3 0 57 0 94 3 16 6 76 4 8 4 9 34 9 1 由于试验田x 1 没有完整记录不参与评价。7 块晚稻试验田平均本田期天数为1 0 3 天2 0 0 1 年亩均灌溉用水在15 0 7 0 9 立方米亩之间不等，平j j h , j3 9 1 立方米亩；水资 源消耗量在3 0 0 7 4 6 立方米亩之间不等，均值为4 8 7 立方米亩。6 块中稻试验j