DRAINMOD-NⅡ模拟暴雨后稻田排水及氮素变化.pdf

第 3 6卷第 1 O期 2 0 1 4年 1 0月 人民黄河 YELLOW RI VER Vo 1 3 6 No 1 O 0c t 2 01 4 【 灌溉排水 】 D R A I N MO D N 模拟暴雨后稻田排水及氮素变化 王 宁 ， 俞双恩 ， 叶兴成 ( 1 教育部南方地区高效灌排与农业水土环境重点实验室， 江苏 南京2 1 0 0 9 8 ； 2 河海大学 水利水电学院， 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ； 3 宿迁 市水务局 ， 江苏 宿迁 2 2 3 8 0 0 ) 摘要 ： 为探究暴雨后稻田排水与氮素流失规律， 在宿迁市运南灌区试验基地开展了常规与控制灌排模式下暴雨后排水 量及其 N O ；一N和 N H 4 +一N浓度的观测试验， 并利用 D R AI N MO DN I I 模型模拟排水量及其 N O ；一 N和 N H ；一N浓 度。实测结果表明： 控制模式与常规模式相比， 排水量减少4 2 一5 4 9 ， N O ；一N负荷减少 3 9 9 一6 2 9 ， N H N负荷减少3 0 0 一 6 3 3 ， 表现为次降雨量越大， 减排量越大。模拟结果表明： 2种模式各次暴雨排水量模拟值的误 差均在 1 0 0 以内， 4次暴雨排水总量模拟值的误差在5 O 以内； 4次暴雨排 出的 N H：一N与 N O ；一N负荷模拟值常 规模式最大误差为6 O 左右， 控制模式误差均在5 0 以内， 2种模式的相关系数 与效率系数 N S指标均较好。采用 控制灌排模式能够有效减少排水量， 提高雨水利用效率， 减少N O ；一N和 N H 4 +一 N流失； D R A I N MO DN 模型能够有 效地描 述暴雨后 稻田排水及氮素运移过程 。 关键词 ： 暴雨；灌排模式；氮素运移；D R A I N MO DN I I ；模拟 中图分类号 ：$ 2 7 6 7 ；S 1 4 3 1 文献标志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 4 1 0 0 4 1 Si mu l a t i o n o f Dr a i na g e a nd Ch a ng e s o f Ni t r o g e n i n Pa d dy Fi e l ds Dur i ng Ra i ns t o r ms Us i ng DRAI NM oD N W ANG Ni n g ，Y U S h u a n g e n ，Y E Xi n g c b e n g ( 1 K e y L a b o r a t o r y o f E ffic i e n t I rr i g a t i o n D r a i n a g e a n d A g r i e u l t u r al S o i l - Wa t e r E n v i r o n m e n t in S o u t h e r n C h i n a ，Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ，C h i n a 2 C o l l e g e o f Wa te r C o n s e r v anc y a n d H y d rop o w e r ，H o h ai U n i v e r s i t y ，N i n g 2 1 0 0 9 8 ，C h i n a ； 3 S u q i a n C i t y Wa t e r A u t h o r i t y ， S u q i a n 2 2 3 8 0 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o e x p l o r e t h e l a w o f p a d d y fie l d d r a i n a g e a n d n i tr o g e n l o s s a f t e r r a i n s t o r m ，e x p e rime n t o f me a s u r e me n t a n d s i mu l a t i o n b y u s i n g DRAI NMOD N II o f d r a i n a g e v o l ume a n d t h e c o n c e n t r a t i o n o f n i t r a t e N a n d a mmo n i u m N i n i t u n d e r c o n v e n t i o nal a n d c o n t r o l l e d i r r i g a t i o n and d r a i n a g e mo d e aft e r r a i n s t o r m wa s c a r r i e d o u t i n Yu n n an i r r i g a t i o n 8 1 c a e x p e r i me n t a l b a s e i n t h e c i t y o f S u q i a n Me asu r e d r e s u l t s s h o w t h a t c o mp a rin g wi t h c o n v e n t i o n al mo d e，t h e p e r c e n t ag e r e d u c t i o n s o f d r a ina g e v o l u me1 o a d o f nit r a t e N a n d a mmo n i u m N o f c o n t r o l l e d mo d e a r e 4 2 5 4 9 ，3 9 9 6 2 9an d 3 0 O 6 3 3 ，r e s p e c t i v e l y I t s h o ws t h a t t h e mo r e t h e i n d i v i d u a l r a i n f a l l ，t h e mo r e t h e e mi s s i o n r e d u c t i o n Th e s i mu l a t e d r e s u l t s s h o w t h a t t h e e rro b e t we e n s i mu l a t i o n a n d me a s u r e me n t o f d r a i n a g e v o l u me u n d e r t h e t wo mo d e s aft e r e a c h r a ins t o rm a re al1 l e s s t h a n 1 0 O t h e e r r o r s b e t we e n s i mu l a t i o n a n d me a s u r e me n t o f t h e w h o l e d r ain age v o l u me a f t e r f o u r r a i n s to rm s a r e wi t h i n 5 0 ：t h e ma x i mu m o f t o t a l r e l a t i v e e rro r b e t we e n t h e s i mu l a t i o n a n d me as u r e me n t o f n i t r a t e N a n d a mmo n i u m N l o a d c o mi n g f r o m f o u r r a i n s t o rm s u n d e r t h e c o n v e n t i o n al mo d e i s a b o u t 6 0 a n d t h e c o n t r o l l e d mo d e i s a l l l e s s t h a n 5 0 t h e t wo mo d e s a r e b o t h p e r f e c t i n c o r r e l a t i o n c o e ffic i e n t R a n d NS i n d e x T h e d r a i n a g e v o l u me，l O S S o f n i t r a t e N a n d a mmo n i u m N c a n b e e f f e c t i v e l y d e c r e ase d a n d t h e r a i n wa t e r u s e e ff i c i e n c y c a n b e i n c r e ase d b y u - s in g c o n t r o ll e d i r r i g a t i o n a n d d r a i n a g e mo d e ： D RA I N M0 D- N l I c a n p e r f e c t l y d e s c r i b e t h e p r o c e s s o f p a d d y fi e l d d r a i n age a n d n i t r o g e n t r a n s p o r t Ke y wo r d s ：nit r o g e n t r an s p o r t ；c o n t r o l l e d i r r i g a t i o n a n d d r a i n age mo d e ；c o n v e n t i o n a l i r r i g a t i o n a n d d r a i n age mode；DRAI NMOD N ：s i mu l a t i o n 氮素是农作物生长所必需的营养元素之一， 对农作物增产 具有重要的作用， 但不合理施肥造成氮素流失到农 田之外， 随 降水和灌溉水淋溶到土壤深层或随径流进入地表水， 导致地表 水与地下水水质恶化 。J 。近年来 ， 有关农 田排水引起氮素流 失的研究较多， 殷国玺等 探讨了不同时段暴雨产生的地表径 流中氮质量浓度和排放量的变化规律， 对比研究了南方丘陵地 区农 田地表控制和非控制排水对氮质量浓度和排放量的影响； 黄满湘等 通过室内模拟降雨试验， 得出了农田暴雨径流氮养 分流失量与累计径流量的关系； 肖梦华等 研究 了稻田施肥后 】 3 6 N H 4 +一 N、 N O ；一N浓度变化及各生育阶段不同渗漏强度稻田 水中N H ；一N、 N O ；一N浓度的变化规律。目前， 对在暴雨条 件下水稻田排水和氮素运移的相关研究基本停留在试验阶段， 收稿日期 ： 2 0 1 4 0 5 _ o 7 基金项目： 江苏省水利科技项目( 2 0 1 1 0 3 7 ) ； 江苏省高校优势学科建设工程资 助项 目( Y S 1 l 0 0 1 ) 。 作者简介： 王 宁( 1 9 8 9 一) ， 女， 辽 宁抚顺人 ， 硕 士研 究生， 研 究方 向为水 土资 源 规划利用。 通信作者 ： 俞双恩( 1 9 6 1 一) ， 男， 教授， 主要从事农业水土资源规划与管理、 现 代灌排理论与技 术研究工作。 E ma i l ：s e y u h h u e d u c a 人 民 黄 河2 0 1 4年第 1 O期 基于模型的研究还不多见。D R A I N MO D是美国农业部推荐的 农 田排水模型， 模型不断发展更新， 并逐渐得到推广应用 - 1 1 。 2 0 0 6年， 罗纨等 利用 D R A I N MO D模型对宁夏银南灌区稻田 排水过程进行了模拟 ， 这是对 D R A I N MO D模型应用于水稻灌 区的重要尝试； 高学睿等” 用 D R A I N MO DN模型模拟了农 田排水以及氮素流失过程 ， 表明利用该模型对水稻田全生育期 排水中氮素运移规律的研究及稻 田面源污染风险评价是可行 的。本研究利用 D R A I N MO DN 模型对江苏省宿迁市宿城 区运南灌区试验基地 2 0 1 2年 4次暴雨的排水过程及氮素浓度 进行模拟， 探究暴雨后农 田排水与氮素流失规律。 1 试验条件与方法 1 1 试验 区概况 试验于 2 0 1 2年 6 1 O月在宿城 区运南灌 区试验基地进 行。试验区属于暖温带季风气候区， 年均降水量 8 9 2 3 m m， 其 中主汛期 ( 6 _ _ 9月) 雨量占年降水量的 7 0 。该区年均水面蒸 发量9 0 0 m m， 年平均气温 1 4 1 ， 最高月平均气温2 7 2 o C， 年 日照时数2 3 1 5 h ， 年平均无霜期 2 1 1 d 。土壤类型为沙壤土， 经 测定 ， 试验区内03 0 c m土壤田间持水率为 2 5 2 8 ， 土壤容 重为 1 4 6 g c m ， 总孔隙度为4 4 9 7 ， p H值为 7 0 2 ， 土壤有机 质含量为2 1 8 8 g k g 、 全氮含量为 0 。 9 0 4 8 g k g 、 速效氮含量为 2 7 6 5 m g k g ， 土壤全磷含量为 0 3 2 g k g ， 土壤速效磷含量为 1 2 5 mg k g 。 1 2试验方法 试验设计 2种灌排模式， 即常规灌排模式和控制灌排模 式， 每种灌排模式设置 3个重复， 灌排方案见表 1 。各试验小区 面积均为0 1 h m。 ， 小区之间由田埂隔开 ， 田埂高 3 0 c m， 顶部宽 3 0 c m， 逐层压实后修坡， 除靠近农沟一侧的田埂外， 小区周边 从田埂边向地下内嵌 5 0 c m深的塑料防渗膜 ， 防止小区之间及 与外界的水分交换。农沟出口处设置三角量水堰， 其中控制模 式的农沟加设控制闸， 采用量水堰计量试验 区的排水量 ， 每 0 5 h 观测一次； 控制闸用于调控农沟水位。试验小 区布置见 图 1 表 1 两种灌排模式各生育期水层控制指标 注 ： 1 数字正值 为田面淹水 深度 ， 负值 为地 下水位 距 田面的距 离， 括 号内为淹水 天数； 2 常规 灌排分蘖后期 晒田， 适 宜水分下 限取 为 0 6 0 ， 为根 系层的土壤体积饱和含水率。 供试品种为粳稻， 6月 2 0日泡田翻耕， 6月 2 6日移栽。试 验期间共施肥 3次， 在 6月 2 5日、 7月9日和 8月 1 0日分别施 基肥( 复合肥) 、 分蘖肥( 尿素) 及穗肥( 尿素) ， 施肥量以纯氮计 算 ， 分别为 1 2 0 、 6 0 、 6 0 k g h m ， 共计 2 4 0 k g h m ， 基肥在移栽前 一 天均匀撒入 田中。 图 1 试 验小 区布置 暴雨后5 d内连续取水样 ， 采集的水样放在恒温 4的冰 箱中保存 ， 并在 2 4 h内进行分析。N H ；一N采用纳氏试剂光度 法、 N 0 N采 用 紫外 分 光 光度 法 测定 “ ， 测 定 仪器 为 U V 2 8 0 0岛津紫外分光光度仪。 2 模型原理及主要参数确定 2 1 模型原理 D R A I N MO D模型为准二维模型 ， 非饱和区为一维垂向土壤 水运动， 饱和区为垂向和侧 向二维土壤水运动， 模型分别进行 田间和地下 ( 包括土壤水 ) 的水量平衡计算。D R A I N MO D N 模型在 D R A I N MO D基础上引入氮素循环模块、 碳素循环模 块和有机物模块， 将水均衡结果作为氮素运移的输入值， 采用 多相一维对流弥散方程对氮素的运移建模n ， 用一阶有限 差分法近似求解方程， 进而模拟氮素在土体单元中的运移过 程。多相一维对流弥散方程式为 啬 c C + p b c 啬 ( O C + O gd 鲁) 一 +S ( 1 ) o z 式中： 和 0 分别为土壤液相和气相体积分数 ； C 、 C 分别为 某种形式氮素液相、 气相的浓度； C 为某种形式氮素的固相体 积浓度； p b 为土壤固相干容重； D 为水动力弥散系数 ； d 为分 子扩散系数； 为液相的体积通量； S为源汇项 M L T ， S= Js d e p +S ks 一s 一Js d e n ， 其中 s 螂代表大气沉降， JS 代表肥料溶解 ， s 。 。 代表植物吸收， Js 代表地表径流损失 ， S d e n 代表反硝化作用。 2 2 模型主要参数确定 模型的主要输入参数包括试验区的气象资料(日最高、 最 低气温， 逐时或逐 日降水量) 、 土壤参数( 土壤水分特性曲线、 垂 向和侧向饱和导水率、 不透水层深度、 凋萎点含水量 、 容重、 土 壤有机质含量等) 、 水力设计参数 ( 排水沟深度、 间距等) 、 作物 资料( 种植及收获 日期、 阶段根系深度等) 、 氮素运移参数( 农 田施肥情况、 土壤和降水初始含氮量等) 。根据宿城 区水务局 气象观测资料 ， 7月 2 4日、 8月 1 5日、 9月 3日、 9月 1 7日共发 生 4次暴雨级别 的降雨 ， 降水 量分别为 1 0 2 6 、 1 6 9 1 、 7 4 2 、 5 9 5 m m。模型初始参数见表 2表 6 。 1 3 7 人 民 黄 河2 0 1 4年第 l O期 表 2 试 验区土壤主要参数 不同土层深度选取值 不同土层深度选取值 l姒0 2 0 c m 2 05 0 c m 5 0 3 0 0 c m 箩烈0 2 0 c m 2 0 5 0 c m 5 03 0 0 c m 土壤饱和含水量 0 0 3 2 1 0 2 9 4 0 2 4 3 侧向饱和导水率 ( c m h ) 1 4 5 0 5 4 0 3 3 土壤残余含水量 0 0 0 1 2 0 O 1 0 0 0 9 垂向饱和导水率 ( c m hI 1 )4 2 2 5 2 1 n 0 0 0 7 0 0 0 7 0 0 0 6 沙粒含量 7 5 3 7 4 9 7 5 2 n 1 6 8 5 1 3 9 6 1 6 l 1 粉粒含量 1 5 3 1 5 9 1 5 5 m 0 4 3 0 2 6 7 0 4 1 9 黏粒含量 9 4 9 2 9 3 注 ： O r 、 m、 n为土壤水分特征 曲线计算公 式 0=0 +( 0 一 0 ) ( 1 +I a hI ) ( v a l l G e n u c h t e n模 型) 中的统计参数 ， 其 中h 0 ， m=11 n 。 表 3 降雨前各层土壤含水率及地下水 埋深 常规模式 控制模式 降雨 各层土壤含水量 降雨前地下 各层 土壤含水量 降雨前地下 0 2 0 c m 2 05 0 c m 5 0 3 0 0 c m 水埋深 m 0 2 0 c m 2 0 5 0 c m 5 0 3 0 0 c m 水埋深 m m 第 一次0 2 9 7 0 2 9 4 0 2 4 3 2 1 3 0 2 1 1 0 2 9 3 0 2 4 3 2 0 6 9 第二次0 2 9 6 0 2 9 4 0 2 4 3 1 9 4 0 2 1 4 0 2 9 4 0 2 4 3 1 9 5 7 第三次0 2 9 6 0 2 9 4 0 2 4 3 1 9 8 0 2 2 6 0 2 9 4 0 2 4 3 1 9 8 6 第四次0 2 9 5 0 2 9 4 0 2 4 3 1 6 7 0 2 3 1 0 2 9 4 0 2 4 3 1 7 2 1 表 4田间排水参数 表 5作物参数 参数 取值 参数 取值 时段 水稻根系深度 c m 排水 间距 c m 1 5 0 0 排水深度8 0 c m 7月 3 13 7月 2 8 13 1 5 排 水 系 数 ( c m - d ) 2 0 不 透 7K 层 深 度 55 0 c m 78 13日 -_ _98 ,q月 210 日N 农沟底宽 c m 6 0 农沟边坡坡 比 1 ： 1 9月 2 139月 2 0日 3 0 表 6 DR AI N MODN l l 中氮素初始输入参数 黼 0 愿- 20 cm 需20 5 0 cm 5 0藤 3 cm ( m g L - x) 降 时习 土 壤 初 始 硝 氮 浓 土 壤 初 始 氨 氮 浓 土 壤 初 始 硝 氮 浓 土 壤 初 始 氨 氮 浓 土 壤 初 始 硝 氮 浓 土 壤 初 始 氨 氮 浓 f 度 ( m g - 1 ) 度 ( m g k g I 1 ) 度 ( n k g I 1 ) 度 ( m g I 1 ) 度 ( m g k g I 1 ) 度 ( m g k g ) 一 、 。 2 3 模拟效果的评价参数 模拟效果的评价参数采用相对误差 R E( R e l a t i v e E r r o r ) 、 P e a r s o n积差相 关 系 数 R( P e a r s o n P r o d u c t M o me n t C o r r e l a t i o n C o e f f i c i e n t ) 及效率系数 N S ( N a s hS u t c l i ff e e f f i c i e n c y ) ， 其中 R E反映模拟值与实测值的差距， 绝对值越小， 模拟效果越好； R 是反映模拟值与观测值之间相关程度的统计指标 ， R( 0 ， 1 ) ， 1 表示二者相关性最优， 值越小相关性越差； N S反映了模型的模 拟效率， N S (一。 。， 1 ) ， 1 表示模拟效果最优， S值越小模拟 效果越差。各评价参数计算方法如下。 R E = ( S 一0 f )1 0 0 0 ( 2 ) R = ( 0 一 万 ) ( Js 一 ) 】 ( o 一 万 ) ( s 一 ) ( 3 ) N S =1 0 一( s 一 O i ) ( 0 一 D ) ( 4 ) 式中： 0 为第 i 时段的观测值 ； 0为整个时段观测值的平均值 ； S 为第 i 时段的模拟值 ； s为整个时段模拟值的平均值。 3 结果与分析 3 1 排水量分析 表 7为 4次暴雨后两种灌排模式排水量的实测值与模拟 1 3 8 结果 。 3 1 1 实测 结果分析 由表 7中实测值可以看出， 控制灌排因雨后允许蓄水深度 大， 雨水在稻田滞留时间长， 故地表排水量明显减小， 较常规灌 排模式实测排水量减小 4 2 5 4 9 ， 降雨越大， 减排率越 大； 4次降雨综合分析， 控制灌排较常规灌排的排水量减小 4 3 6 。可见采用控制灌排制度， 能够有效减小排水量， 提高 雨水利用效率。 3 1 2 模拟结果分析 由表7中模拟值可以看出， 各次暴雨农田排水量的模拟值 与实测值相近， 两种灌排模式模拟值的误差均在1 0 0 以内； 4 次暴雨总排水量模拟值的误差更小， 在 5 0 以内。从模拟效 果的评价参数 及 N S ( 常规灌溉分别为 0 9 8 、 0 9 9 2 2 ， 控制灌 溉分别为0 9 9 、 0 9 9 7 5 ) 来看， 两种模式的模拟效果均较好， 说 明 D R A I N MO DN 模型能够模拟暴雨后农田的排水量。 3 2 排水 中 N H ；一N及 N O ；一N浓度分析 采用 D R A I N MO DN I I 模型对 4次暴雨后两种灌排模式 农田排水中N O 3一N和 N H 4一N的浓度进行模拟， 模拟值与 实测值对比见图 2 。 人 民 黄 河2 0 1 4年第 1 0期 0 72 4 1 0 2 6 0 8 1 5 1 6 9 1 0 90 3 7 4 2 0 9 1 7 5 9 5 总量4 0 5 4 l 9 1 1 l 2 1 7 6 9 4 1 9 2 0 1 2 2 8 6 9 2 0 4 7 0 9 0 0 1 4 1 0 7 7 3 2 5 7 5 2 l 0 7 8 3 1 9 7 5 9 0 5 7 0 0 o 1 O 0 4 3 3 41 2 2 0 9 5 2 O 0 ， 5 0 5 4 9 5 7 9 2 7 2 1 6 0 3 3 8 2 9 5 1 2 5 0 8 0 4 2 0 6 0 0 9 一 1 8 5 0 9 3 43 6 43 9 日期 0 8 1 6 0 8 一 I 7 0 8 1 8 0 - l 9 0 8 - 2 0 日期 日 期 日期 日 期 (。 ) 2 0 1 2 g 9 ) 1 3 日 降雨 日 期 蓥 呈 擐 墼 她 日期 日 期 ； 3 无数值表 示无 日期 璧 一 I 20 塞 100 蠡0 ,2 0 搴 f 盘60 童 1 0 0 0 枯县0 , 6 0 矬0 , 4 0 蠡 n 2 0 ( d ) 2 o 1 2 年9 月1 7 日 降雨 图 2 4次暴 雨排水 中 NH；一N和 NO一N流失量模拟值与实测值对比 3 2 1 实测结果分析 由图2中实测值可以看出， 无论是常规灌排模式还是控制 灌排模式， 暴雨后农沟水体 中的 N H4一N浓度均呈下降趋势。 每次暴雨后初始排水水体 中的 N H ；一N浓度总是常规灌排模 式高于控制灌排模式 ， 其原因是常规灌排模式雨后地表排水量 大 ， 蓄水较浅， 雨水击溅使得稻田地表水浑浊度高， 大量吸附 N H 4 +一N的土壤颗粒随地表排水进人农沟， 导致农沟水体 中 N H ；一N浓度较高。到排水后期， 虽然控制灌排模式侧渗量较 常规灌排模式大 ， 但 N H4+一N常被土壤颗粒吸附， 不易随地下 水流失 ， 所以控制灌排模式排水沟水体中的 N H 4 +一N浓度始终 低于常规灌排模式。从 4次暴雨排水沟水体 N H4+一N浓度的 变化过程可以看出， 排水沟水体中 N H N浓度在雨后第四天 基本稳定， 并处于较低的数值。 两种灌排模式暴雨后农沟水体中的实测 N O ；一N浓度呈 现下降趋势。排水第一天浓度高的原因是降雨扰动了地表土 壤 ， 加速了土壤中 N H 4一N的硝化 ， 导致 N O rN浓度升高， 水体中 N O ；一 N浓度总是常规灌排高于控制灌排。当地表排 水结束后， 排水沟的水体主要 由稻 田侧渗产生 ， 虽然稻 田中的 日期 0 9 0 4 0 9 0 5 0 9 0 6 0 9 一 o 7 0 9 0 8 日期 o 9 1 8 O 9 1 90 9 - 2 0 0 9 - 2 1 0 9 - 2 2 日 期 N O 3一N易随地下排水排出， 但由于控制灌排模式雨后水层深 度大于常规灌排模式 ， 因此控制灌排模式稻田水体中 N O 一N 浓度小于常规灌排模式， 排水沟水体中的N O ；一 N浓度也是控 制灌排模式 小于常规 灌排模 式。从 4次 暴雨排水 沟水体 N O ；一N浓度的变化过程可以看出， 排水沟水体 N O ；一N浓度 在雨后第 四天基本稳定 。 3 2 2模拟 结果 分析 统计 4次暴雨模拟和实测排水量及其对应的 N O ；一N与 N H ；一 N浓度， 计算出4次暴雨模拟和实测排水 中的 N O ；一 N 与 N Ha+一N的负荷， 结果见表 8 。4次暴雨排出的 N H 4 +一N与 N O 3一N负荷模拟值与观测值总量的相对误差， 常规灌排模式 最大为6 O 左右 ， 控制灌排模式为 5 O 以内， 两种模式的 R 与N S指标均较好。采用 S P S S 1 9 0分别对两种模式 N O ；一N 及 N H 4+一N的模拟结果与实测值作显著性分析及 t 检验， 各测 项模拟值与实测值方 差无 显著差 异 ； 同时 ， 在显 著性 水 平 o = 0 0 5条件 下， 检验 统计 量 t 均 满足 l t I t ：1 8 6 ， 且 l t ft = 2 3 1 ， 表明两种模式下模拟结果均是合理的。 1 3 9 O l 7 1 加 3 3 2 1 垢 3 4 9 2 ” 他 8 O 4 O 3 2 5 7 1 l 2 4 O 9 7 ：1 3 一 一 5 一5 一 一 6 印 一 4 一 一 7 O 2 3 加 ： 2 3 9 6 O m O 9 8 3 鼯 O 3 5 6 9 4 3 n 9 7 8 7 避蛏 h I 0 五 矬幕 趣蛏z - f 0 五 毫 L L L L n n n 1 _1 _ 一 、 避亍占J 枯婺 她 、 越 烂艺 I 艺 j 矬器 辎 趣妊 】 五 蒋 越蛏z 】 鞲 磊 直 一 托 旧 模一丽 舸 熟 趣避z l 枯嚣 鼷 船 、 越 烂z _ = 1 h 】 j 矬 鼷 妊 糕 烂z z 枯爨 菩 6 鞋z _ =王 z 毒 饕 牡 人 民 黄 河2 0 1 4年第 l O期 0 0 5时 ， 对4次暴雨进行综合分析( 见表 9 ) ， 总模拟值的相对误差 均小于5 ； 从相关性来看， 两种灌排模式N O ；一N和 N I -I ；一N 观测值与模拟值的相关系数 R均达到0 9 8 ； 从 N S指标分析， 两 种模式 N H：一 N与 N O ；一N的 值接近 1 ， 模型的模拟效果 较好 。 表 9 4次暴雨后 2种灌排模式综合分析指标统计 4 结论 实测结果表明： 控制灌排模式能够有效地降低暴雨后稻田 排水量及其 N O ；一N和 N H ；一 N浓度 ， 显著降低暴雨后排水 流失的 N O rN和 N H 4 +一N的负荷 ， 与常规灌排模式相比， 排 水量减少 4 2 一 5 4 9 ， N O rN负荷的减少量为 3 9 9 6 2 9 ， N H 4一N负荷的减少量为 3 0 0 6 3 3 ， 表现为次 降雨量越大 ， 其减排、 控污效果越好。因此， 暴雨后采用控制灌 排模式， 能够有效减少排水量， 提高雨水利用效率 ， 减少 N O 3一 N和 N H 4+一 N流失。 利用 D R A I N M O D N 1 1 模型对暴雨后常规灌排模式与控 制灌排模式的稻田排水量及其 N O r N和 N H 4 +一 N浓度进行 模拟， 模拟值与观测值拟合较好， 表明 D R A I N MO DN l I 模型 能够有效描述暴雨后稻田排水及氮素运移过程。 参考文献 ： 1 S y l v a i n F e r r a m， P a tr i c k D u r a n d ， E r i c J u s t e s ， e t a1 S i m u l a t i n g th e L o n g T e r m I m p a c t o f N it r a t e M i t i g a t io n S c e n a r i o s i n a P i l o t S m d y B a s i n J A g r i c u l t u r a l W a t e r M a na g e me n t ， 201 3 1 2 4：95 9 6 2 张乃明， 李刚 ， 苏友波， 等滇池流域大棚土壤硝 酸盐累积特 征及其对环 境 1 40 的影响 J 农业工程学报， 2 0 0 6 ， 2 2 ( 6 ) ： 2 1 5 2 1 7 3 高焕芝， 彭世彰， 茆智， 等 不同灌排模式稻田排水中氮磷流失规律 J 节 水灌溉 ，2 0 0 9 ( 9 ) ： 1 3 4 殷 国玺， 张展羽 ， 郭相平 ， 等 地 表控制排水对 氮质 量浓度 和排 放量影 响的 试验研究 J 河海大学学报： 自 然科学版， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 ) ： 2 l 一 2 4 5 黄满湘， 章申， 唐以剑， 等 模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程 J 土壤与环境， 2 0 0 1 ， 1 0 ( 1 ) ： 6 1 0 6 肖梦华 ， 俞双恩， 章云龙 控制排水条件下淹水稻田田面及地下水氮浓度变 化 J 农业工程学报， 2 0 1 1 ， 2 7 ( 1 0 ) ： 1 8 0 1 8 6 7 B r e v e M A， S k a g g s R W， P a r s o n s J E ， e t a l D r a i n M O D N， A N it r o g e n M o d e l f o r A r t ifi c i a l l y D r a i n e d S o il J T r a n s o f th e A S A E， 1 9 9 7 ， 4 0 ( 4 ) ： 1 0 6 7 1 0 7 5 8 Y o u s s e f M Y， S k a g g s R W，C h e s c h e i r G M， e t a1 T h e N i t r o g e n S i m u l a t i o n M o d e l ， D R A I N MO D N J T r a n s o f t h e A S A E， 2 0 0 5 ， 4 8 ( 2 ) ： 6 1 1 6 2 6 9 S i n g h M， P r a s h e r S O， T a n C S ， e t a1 E v a l u a t io n o f D R A I N MO D f o r S o u th e r n O n t a r io C o n d i t io n s J C a n a d i a n Wa t e r R e s o u r c e s J o u r n al， 1 9 9 4 ， 1 9 ( 4 ) ： 3 1 3 32 6 1 0 B e c h t o l d I ， K o h n e S ，Y o u s s e f M A， e t a 1 S i m u l a t i n g N i tr o g e n L e a c h in g a n d T u rno v e r i n a S u b s u r f a c ed r a i n e d Gr a s s l a n d R e c e i v i n g An i ma l Manu r e i n N o rt h e rn G e rma n y U s in g D R A I N M O D N lI J A c u l tu r a l Wa t e r M a n a g e me n t ， 20 0 7， 93： 3 0 44 1 I Y o u s s e f M A， S k a g g s R WT h e N i tr o g e n S i m u l a t i o n M o d e l ， D r a in m o d N lI ： F i e l d T e s ti n g a n d Mo d e l A p p l i c a t io n f o r C o n tr a s t i n g S o i l T y p e s and C l i ma t o l o g i c al C o n d i ti o n s J T r a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c an S o c i e t y o f A c u l t u r al E n g i D e e r s ， 2 0 0 5， 4 8 ( 2) ： 6 1 1 6 2 6 1 2 罗纨， 贾忠华， S k a g g s R W， 等 利用 D r a i n MO D模型模拟银南灌区稻田排 水过程 J 农业工程学报 ， 2 0 0 6 ， 2 2 ( 9 ) ： 5 3 5 9 1 3 高学睿， 董斌， 秦大庸 ， 等用 D R A I N MO D模型模拟稻田排水与氮素流失 J 农业工程 学报 ， 2 0 1 1 ， 2 7 ( 6 ) ： 5 2 5 8 1 4 国家环境保护总局 水和废水监测分析方法 编委会 水和