农业水土工程1

黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering11.我国农业水土工程的现状与发展趋势2.农业环境保护与治理3.土壤工程性质与土壤腐蚀4.土地利用工程5.农田灌溉与排水6.水土保持与节水农业技术农业水土工程WaterandSoilEngineering黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering2§1农业水土工程发展现状与趋势一、我国农业水土资源的基本状况与影响因素分析1.水、土是发展农业生产最基本的自然资源。我国国土有960万km2，其中山地占66％，平地34％，耕地只有11％，约1亿ha，人均不到0.1ha，约为世界人均耕地的29％。水资源由地表水、地下水和降水三部分组成，互相之间又有交流。我国水资源总量约有27000亿m3，人均2250m3，尚不到世界人均值的1／4。单位面积耕地占有27000m3／ha。约为世界平均值的1／2，属于水资源贫乏国家。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering32、新时期我国农业水土工程面临的新问题1)人口不断增长，30年内将达到16亿人如何保证16亿人的吃穿问题，是我们面临的十分艰巨的任务。2)人均耕地逐年减少，减幅增大，要求大幅度提高作物单产中国耕地面积仅占世界总耕地面的7％，人均耕地仅为世界人均量的33％，仅及加拿大的5％，俄罗斯的9％，美国的10％，印度的44％。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering4中国人口增长与人均耕地发展过程曲线图黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering53)水资源日益短缺，灌溉发展受到制约西北地区缺水情况预测黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering64）水体萎缩或污染,减少了可供灌溉的水资源与农业水土工程密切相关的新问题便是水环境的恶化。由于人类对水资源的过度开采,不合理的调用,土壤污染、垃圾排放,以及将水作为除污介质而造成的水体萎缩和水体污染是十分严重的。这不仅破坏着人类的生存环境,威胁着生命安全,而且直接减少着紧缺的淡水资源。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering75）土壤污染土壤是作物生长的基地,也是水分的保养所。但是,由于当今的农业生产把施用化肥和化学农药作为增产的主要手段,其用量日益俱增。据有关研究证明,大约施用化肥量的30%左右溶解在水体里或残留在土壤中,不仅成为量大面广的污染源,而且也使土壤本身遭受着污染。与化肥相比,农药毒性更大,更不易降解,对水土都会造成更为严重的污染。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering8人口的增长要求粮食安全,粮食安全要求增加产量和提高质量,而产量的增加和质量的提高又受到土地面积减少,特别是人均耕地面积减少的制约。人均耕地面积的减少要求提高作物单产,要求发展必要数量的灌溉面积,并使灌溉地得到适量的水源保证。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering91.农业水土工程的概念农业水土工程是研究水、土运行规律与持续高效利用的理论与技术，合理利用农业水土资源，创造良好的农业水土环境，为农业可持续发展服务的科学。二、我国农业水土工程学科的现状与发展趋势黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering10作为农业工程学科中发展较早的二级学科之一，农业水土工程学科曾先后称为“农田水利”和“农田灌溉”。基于农业水资源的科学利用与土壤改良、水土保持等科学技术关系密切,国际上普遍采用水土工程名称,我国于1990年定名为“农业水土工程”。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering112.农业水土工程重点研究的内容：农业节水理论、田间节水灌溉新技术、节水灌溉设备研制、水资源持续利用理论与工程技术、灌区用水管理、农业水土环境监测、修复与保育、农业高效用水的工程技术等方面的应用基础理论和新技术。农业水土工程领域具有多学科相互交叉、各种单项技术相互渗透的显著特征。水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等多学科的结合。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering12农业水土工程学科研究现状1.西北农林科技大学——教育部重点学科，农业部重点实验室2.中国农业大学——中国农业水研究中心3.武汉大学——水资源与水电工程科学国家重点实验室4.河海大学——水文水资源与水利工程科学国家重点实验室5.沈阳农业大学——灌溉排水理论与技术、设施环境工程、农业水土结构工程、农业水资源开发利用与管理、水土保持5个方向。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering133、农业水土工程需要解决的主要科技问题1）农田物质迁移规律及其调控机理该领域主要研究农田水肥的运移规律及最优调控机理。包括农田“五水”(大气水、地面水、地下水、土壤水、植物水)转化的机制及其数值模拟;农田水盐运移规律与溶质传输模型;农田水热耦合运移及水热转换关系;土壤—植物—大气连续体(简称SPAC)中的水分传输机理、水分传输的动力学模式及其计算机仿真方法;作物水分散失与光合作用的耦合模式;等等黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering142）逆境对作物的影响机制及其持续农业中的水分调控包括水分亏缺对作物光合作用、生长和产量构成等因素的影响关系;土壤水与含盐量水平对植物根系吸水、水分散失和生长发育及产量的影响;水分过多对作物的影响;作物耐旱、耐盐、耐渍涝的定量标准;作物水分状况的定量诊断方法,特别是用红外测温或遥感信息诊断作物水分状况的问题;等等。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering153）农业高效节水关键技术节水灌溉新技术包括喷、微、渗地下滴灌技术和田间地面灌水新技术的改进与提高。渠道防渗与管道输水技术主要作物的节水、增产、高效灌溉制度灌区水管理技术4）农业综合水肥高效利用技术具体包括不同节水技术条件(节水地面灌溉、喷灌、滴灌)所适宜的水肥耦合技术黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering165）与持续农业发展有关的灌溉土地评价及其土壤改良技术6）区域农业水土资源的持续高效利用与优化管理7）农业水土资源环境问题黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering174、21世纪中国农业水土工程学科发展趋势1）基础理论方面在水—土—作物—环境关系的最优调控理论与方法研究农田物质(水、沙、盐、农业化学物)的迁移规律及其数值模拟与预测在逆境对作物生长和产量影响的定量评价方法和农业水旱灾害及防治对策黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering182）应用技术方面(1)灌溉方式将从传统的丰水高产型灌溉转向限水灌溉(LimitIrrigation)、非充分灌溉(NonfullIrrigation),以提高水的利用率。各种利用适度亏水来调控刺激作物生理机能,以提高作物水的利用效率、生产率,改善农产品品质的调亏灌溉、分根交替灌溉也将得到深入研究和推广。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering19(2)喷、滴灌等先进的灌水技术将得到广泛使用，设备运行的可靠性、使用寿命和自动化程度很大提高。各种先进的地面灌水技术如间歇灌、膜上灌、激光平地和水平畦灌、果树渗灌(地下滴)等将得到大面积推广。(3)各种灌溉技术与农业措施将有机融合在一起,形成综合水土资源高效利用技术。如各种水肥耦合、带状种植、覆膜保墒等适合国情的水土高效利用技术将广泛使用,以提高水肥利用率、农作物产量,改善农产品的品质。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering20(4)灌区将广泛采用先进的大区域土壤墒情、作物旱情和水源水情实时监测与预报技术、渠系水量流量调控技术及灌区动态配水技术,实现灌区水量最优调度。(5)雨水集蓄与高效利用的技术将得到深入研究,形成具有中国特色的雨水将会在西北半干旱地区和南方丘陵坡地广泛推广,以提高降雨的生产率。(6)根据不同地区的特点,将广泛采用各种先进水土保持、高含沙浑水、部分苦咸水、污水灌溉及地下水持续利用等区域水资源持续利用技术,以达到区域水资源的持续高效利用。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering213）高新技术的应用方面随着计算机技术、电子信息技术、红外遥感技术以及其它技术的发展和应用,使土壤水分动态、水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况、农田微气象数据等方面的监测、采集、处理技术得到发展,并促进农业水土资源管理水平的提高。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering22综合运用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和计算机控制系统精准灌溉(PreciseIrrigation),将会成为我国21世纪农业水土工程发展热点和新的农业科技革命的重要内容,以及提高农业用水效率和单位面积产量的关键。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering23§2农业环境保护与治理Protectingandfatheringofagriculturalenvironment一、自然环境与农业环境人类赖以生存的物质条件：阳光空气土地水适宜于人类生活的大气温度安全的辐射强度提供食物及其他生活必需品能源工业原料尽量避免有害细菌和病毒避免自然灾害的侵袭黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering24人和动、植物及微生物组成的生物群落和上述非生物物质条件(物理因素和化学因素)共同构成了地球上的生态系统。各种生物及微生物之间、生物群落与环境之间关系密切、相互作用、并进行着物质与能量的交换。在自然条件下自然生态系统如果不遇到重大的意外事故，可以在非常长的时间内保持着动态平衡，这种平衡称为生态平衡，它是人类得以持续生存、繁衍，发展和进步的必要条件。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering25土壤和水、大气、阳光、气温共同构成了农业环境，它向农业动、植物提供生长、发育、繁殖的物质条件。农业生物群落和农业环境共同构成农业生态系统。农业环境是自然环境中最重要的组成部分。农业环境质量恶化首先受影响的是农业的持续发展，并且对整个人类的自然环境也有重要影响。黑龙江八一农垦大学工程学院农业水土工程GeneralityofAgriculturalEngineering26二、农业环境质量恶化的因素与危害（一）农业生产活动及农村生活中的不恰当行为1．施用农业化学品(化肥、农药，除草剂)2．农村生活用能3．过度耕作及耕作不当，使用塑料薄膜覆盖4．家畜、家禽集中饲养5．城市发展及工业化过程中