2012年12月12-13日,国家自然科学基金水利科学与海洋工程学科重点项目2012 年度学术交流会议在湖南长沙召开。实验室主任彭世彰教授主持的国家自然科学基金重点项目“节水灌溉-控制排水-农田湿地协同的环境效应与生态风险控制机理”(50839002)顺利通过验收,并被专家组评为优秀。验收专家组由7位专家组成,验收专家组组长为中国农业大学康绍忠院士,专家组成员分别来自武汉大学、西安理工大学、中国水利水电科学研究院、天津大学、南京水利科学研究院和长沙理工大学。七位专家一致认为该项目全面完成计划,研究工作取得突出进展。
项目主要在节水控污灌溉理论及其农田环境影响机理、控制排水机理及其资源环境效应、农田水分与特征污染物耦合迁移转化尺度效应、不同灌排条件下农田湿地生态贡献及生态风险机制和灌溉-排水-湿地系统运行模式与农田生态安全控制等方面开展了应用基础研究。项目执行期间,共发表了学术论文98篇,其中SCI论文27篇,EI论文28篇;获国际节水技术奖1项、省部级一等奖3项,出版专著2部;培养青年骨干12人,博士后4人,博士研究生12人,硕士研究生39人。举办国际学术研讨会1次、邀请国外学者来访4人次,进行1年以上客访研究2人次,参加国际国内学术会议34人次(特邀报告3次,主题报告18次,专题报告13次)。
项目的主要创新包括:(1)阐明了水分调控条件下水稻生理生长的变化规律与补偿效应,明确了水稻气孔调节的水分高效利用机理;修正的气孔导度模拟模型,实现气孔导度-光合速率-蒸腾速率的耦合模拟;建立的节水灌溉水稻根系功能-结构响应模型,弥补了现有模型的缺陷。(2)提出的稻田氮磷径流流失、淋溶损失与氨挥发过程对水氮耦合调控的定量响应关系,为节水生态型灌排模式提供了理论依据;揭示了节水灌溉对农田稻季和麦季CH4和N2O排放规律及其影响后效性,为准确估算我国农田温室气体排放提供了新的科学依据。(3)作物(水稻、小麦)生理生长对农田水位调控的响应机理与补偿效应研究,拓展了控制排水理论;建立的水位-作物产量响应函数为建立节水、高产减污、控排优化排水模式提供了新的方法。(4)发现了灌溉用水效率评价指标与氮磷迁移的尺度效应及其产生机理,解决了面源污染负荷计算中采用田间指标线性放大的问题;开发的适合灌区水量转化及农业面源污染迁移分布式模拟模型,为水分利用效率和污染物负荷转化的尺度提升提供了有效手段。(5)农田系统中典型风险物的时空变异规律的发现及灌溉-排水-湿地协同系统中高毒风险物迁移和累积的生态风险水平有效降低机理的揭示,为农田系统的生态风险控制提供了新的理论依据。(6)提出的系统水量平衡与水氮耦合模型以及田-沟-塘系统协同运行模式,为灌区水肥资源高效利用和农田面源污染控制提供了制定灌溉、排水、施肥及系统运行方案的新途径。
成果揭示了农田灌排联合调控的环境效应与生态风险控制机理,创新了灌溉排水理论,提出了节水、节肥、控污、减排的节水灌溉-控制排水-农田湿地协同的灌排新模式,研究成果对实现农业高效灌溉可持续发展、保障粮食安全、维持生态环境的健康持续发展和社会稳定具有十分重要的意义。

