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图 1：排水对产量的影响
图 2：排水和地下水对土壤的影响
什么是排水
排水是从特定区域有效排除水的过程。通常用于农田、建筑工地和花园的排水系统可确保排出土壤中积聚的过量水分。这旨在防止植物根部过度暴露在水中并改善土壤结构。排水系统通过防止降雨或灌溉引起的水体积聚，提高植物的健康和生产力。同时，在建筑项目中使用的排水系统可保护建筑物地基免受水害并防止土壤侵蚀。排水通过控制不必要的水体积聚，在各个领域提供了实用的解决方案。
农业排水
排水是排放并移除环境中多余液体的过程。它与干燥一词同义。在农业领域，用于替代液体的术语是水，排水则代替了干燥。然而，在涉及农业时，目的不是完全排干水分，而是为植物的最佳生长提供合适的环境。农业排水是指通过适当的技术手段，在不造成作物损失、不对土壤产生负面影响且不损害环境的情况下，排除农田多余水分的过程。仅仅排除土壤中的过量水分并不能完全定义农业排水。因此，在可持续农业原则框架内，除了防止土壤盐碱化的目的外，为确保种植的植物不遭受水分压力而建立的适当土壤-水和盐平衡的所有工程结构和耕作措施统称为农业排水。
排水的预期效果
排水的一般预期可总结如下：
A.在地下水位较高的区域调节地下水位和地下水流，
- 控制或阻止水流向湿地，
- 调节承压水压力的影响，
- 排除地表水，
- 在灌溉或排放过量水的区域控制地下水位，改善土壤和环境，支持植物根系发育和生长，确保播种、种植和收获过程中的田间通行，并改善水质。
B.排除建筑周边、道路、游乐场和其他物理开发区域的多余水分。
C.通过调节和监控水位来预防健康风险，通过控制农药残留和蚊子滋生区等区域来防止健康问题。
过量的水可能积聚在地表或地下。地形不平整、起伏或平整度不足可能导致地表积水。受重力影响无法渗入深层的水体会在土壤内部向不同方向移动。这些水通常积聚在平坦地形的最低点，导致水位上升。由于灌溉和降雨渗入土壤的水可能在不透水层上积聚，填满土壤孔隙并升至地表。该水体的上限即代表地下水位。
排水的好处
过量的水会完全填满土壤孔隙，破坏土壤中的空气和水分平衡。长期持续的缺氧条件可能导致土壤结构发生负面变化，并对植物发育产生不利影响。如果高地下水进入植物根区并长期停留，会对土壤和植物产生各种负面影响。因此，根区的多余水分必须在适当的时间内以适当的方式排除或排干。适当的时间是指在多余水分的影响导致土壤和农业生产出现负面情况之前。适当的排除方式则定义了排水系统。一般而言，存在排水问题的区域包括自然排水不足的沿海平原、河流流域、降水量大于蒸散发的内陆平原，以及由于水管理不善导致次生盐碱化和涝灾的干旱地区。在这些地区建立人工排水系统提供了一种合适且具有成本效益的解决方案。建立这些系统的主要目的和预期效果列举如下。作为农业水管理的一部分，旨在提高作物产量并维持土壤肥力。农业排水的目标如下：
- 排除地表和地下的多余水分，
- 将可溶性盐分随多余水分一起排出土壤剖面，
- 将地下水位保持在所需水平。
在盐碱地且地下水位较高的地区：
- 将地下水位和土壤盐度控制在所需水平，
- 在淹水和盐碱化地区维持生产力。
在特殊条件下，排水系统具有以下优势：
- 机械设备可轻松进入农田进行田间作业，且作业天数更长，
- 每年种植的植物多样性增加，
- 可以种植更多植物，
- 可以种植高价值植物。
排水系统的次生优势包括：
- 降低地下水位，为居住在居民区的人们提供更健康、更清洁的水源。
- 排除积水，消除蚊虫和害虫的栖息地，从而减少许多疾病的诱因。
- 排除地表水和高地下水，使进入土地更加容易，并增加农业作业的时间。
- 改善环境条件，较低的地下水位和减少的盐度可防止环境条件恶化。
过量水的影响
过量的水即高地下水是导致农业领域一系列负面影响的问题。高地下水尤其在多雨地区，为了减少过量水的影响，需要建立排水系统。同时，灌溉面积的扩大和次生盐碱化的增加，使得灌溉农业区的排水也变得必不可少。
直接影响会在农田导致一系列负面情况。这些情况包括妨碍土地上的车辆通行或农业作业、土壤回温变慢、土壤耕作和农业活动变得困难、播种时间延迟、植物根区受高地下水位限制，以及由于缺氧导致留在水中的植物根部受损。这些影响的结果是作物产量下降。图 2 示意性地展示了在高地下水条件下，有排水和无排水土壤的水分分布与植物根系发育。土壤水分状况随地下水位置而变化，在无排水土壤中，由于高地下水位导致的根区狭小，观察到植物发育较弱；而在有排水土壤中，则观察到拥有发达根系的健康植物。
间接影响是高地下水位在土壤中产生的物理、化学和生物影响的结果。地下水中的溶解盐分通过毛细上升可到达植物根区，有时甚至到达土壤表面。随着水分蒸发和被植物吸收，地下水的盐分浓度增加。这种情况会导致盐分在土壤中积聚并达到足以损害植物的水平。这些现象尤其在夏季干旱炎热、拥有平坦土地的地区更为常见。另一方面，地下水位降得过深可能会增加植物的需水量。特别是在毛细上升较低的粗质土壤中，夏季可能会出现水分短缺，并因此在某些地区出现因水分不足导致的减产。
在第一阶段，两种土壤类型的高地下水位都会导致减产，而较深的地下水位则会使产量增加。然而，在粘性土壤中，本地下水位下降到 100-120 厘米深度时产量会增加；而在沙质土壤中，地下水位降至 60-70 厘米以下可能会导致严重的减产。此外，在粘性土壤中地下水位降得更深不会导致减产，而在沙质土壤中则会导致明显的产量损失。这些界限随土壤结构和植物种类而异，无论是水位快速还是缓慢地降至深处，在这两种情况下都可能导致减产。在地下水位过深的情况下，减产的主要原因是水分不足。为了解决这个问题，特别是在干旱地区，可能需要建设合适的排水系统或增加灌溉渠的容量。
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