灌溉排水系统对于田间的水分管理发挥了巨大作用。有研究认为，全球农业在面临未来30～40年内粮食产量要增加40%～50%的要求，考虑到农业生产中60%的收益依赖于灌溉的投入，因此需要重视灌溉系统在农业中的作用，同时需要加强灌溉和排水的一体化管理（Abdel-Gawad等，2000）。田间土壤的地下水埋深会影响作物对水和养分的吸收和利用，Ayars等对作物利用浅层地下水的研究进行了综述（Ayars等，2006），因此，水位管理在灌溉和排水一体化管理中非常重要。

水位管理中的排水目的在于避免地下水位过高和土壤过湿引起通气状况不良、厌气细菌过多、养分不足等造成作物减产。排水系统的种类很多，Bos等曾对三种排水方法（地表排水、深井排水和水平排水管排水）的适用性进行了分析，给出了一些选择排水系统的技巧和方法（Bos等，2001）。我国的农田排水工程的兴建、运行等发挥了良好的环境、生态和社会效应，一直得到了研究者的重视。早期的研究多针对在一些灌区实行的排水土壤改良和滨海盐土的改造等，研究提出了多种计算暗管间距、暗管埋深深度和模拟暗管效果的方法。王少丽等还以水量平衡原理为基础，提出了涝渍兼治的明暗组合排水计算方法（王少丽等，2001）。

最近关于暗管排水能力的研究也受到了研究者的重视。Nedelec等设计了两种计算排水能力的方法，提出了一个考虑排水管数量、排水间距、排水管直径和深度的计算函数并利用Hydrus-2D软件进行了模拟计算（Nedelec等，2010）。Bouarfa等则对高地下水位条件下的排水流速进行了分析，将排水流速表达成水力传导度、排水孔隙度、排水间距等的一个函数，因此可以导出关于地下水形状的动态变化等式；与田间的验证结果表明该函数等式可以用于预测地下水的排水速率（Bouarfa等，2000）。排水系统的建造材料等也可能影响到排水系统的排水能力，Stuyt等曾对排水系统中所采用的材料进行了分析和综述（Stuyt等，2006）。

研究者在对农田排水研究的过程中发现，虽然农田排水在除涝、治渍、排盐等方面促进了农业生产，但是也导致了大量的非点源污染物如氮磷等快速进入水体，对地下水和地表水环境会造成不利影响。因此，农业水位管理实践者提出了大量的排水管理的新思路。

Paasonen-Kivekas等研究了排水-灌溉-湿地系统在田间运行的效果，发现作物产量提高了10%～50%且有效的减少了氮的损失（Paasonen Kivekas等，1996）。Borin等则研究了控制排水-湿地系统在意大利地区对农业领域氮污染防治的作用，结果发现在2年的试验里，硝态氮的减少量显著优于传统排水系统，总氮、pH值和电导率等也有明显的改善（Borin等，2001）。Tan等也对地下灌溉-控制排水的系统进行了研究，发现此系统增加了作物产量，有效减少了氮的损失，改善了排水水质（Tan等，2002）。我国的景卫华等对农田控制排水与补充灌溉下的作物产量、排水量进行了模拟分析，结果表明在有利于作物生长的条件下，地下排水量大大减少，有利于区域水质的保护（景卫华等，2009）。但也有研究者指出，控制排水和地下灌溉系统虽然相对于自由排水减少了排水中磷的损失，但是对于土壤中磷的含量没有明显的影响，加大地下的磷灌溉量，也可能造成磷的地下水污染（Sanchez Valero等，2007）。

控制排水是指通过设置在排水出口的水位控制装置来调节和控制地下水排水水位和排水流量，来保证作物正常生长所需的水分和养分调节，同时降低和减少农田排水所携带的氮磷等养分对环境的影响。控制排水在一些地区被称为最佳田间管理实践，并得到了大力的推广和应用，如在北美已经安装了超过3455个水位控制装置，受益面积超过10万公顷。

有关控制排水的研究还比较薄弱，近年来一些学者也开始了对控制排水的广泛研究。水位控制设施是控制排水中的重要装置，有研究者设计了多种控制排水装置来调节排水水位，并经过了田间的检验。对控制排水适用性的评估和调查也在一些地区开展，Joel等利用地形学、土地利用情况、坡度和土壤类型等对控制排水的适用性进行了研究，结果表明，瑞典的耕作土壤中21%非常适合控制排水、13%较为适合，6%比较适合；采用问卷调查的情况进行的调查则表明，67%的农田适合控制排水（Joel等，2009）。Jia等对中国银南灌区的排水系统进行了评估（Jia等，2006）。Nistor等则对控制排水可能的收益进行了分析（Nistor等，2007）。(www.daowen.com)

很多的田间实践都探讨了控制排水对水环境和作物产量的作用。在巴基斯坦地区的控制排水调节实践说明，控制排水条件下的地下水位和土壤含水量可以得到优化管理，可以节约灌溉水量（Khan等，2003）。Wesstrom等发现控制排水可以减少总排水量的70%～90%（Wesstrom等，2003），罗纨、贾中华等在银南灌区开展的明沟控制排水试验发现，控制排水减少了50%～60%的排水量（罗纨等，2006；Jia等，2006）；袁念念等发现控制排水减少了61.3%～86.9%的排水量（袁念念等，2010）。

大多数控制排水研究认为，控制排水是通过减少了暗管排水量来减少氮磷污染负荷的。但也有一些研究给出了不同的结果。如在2年的田间试验中，排水中的硝态氮分别减少了78%和94%，磷浓度分别减少了58%和85%，在剖面减少的氮浓度达到了60%～70%（Wesstrom等，2001）；在冬季的控制排水减少了68%的排水量、73%的排水氮和77%的排水磷，在冬季减少了28%的排水量、32%的排水氮和30%的排水磷（Wahba等，2001）；Ma等采用RZWQM模型模拟的结果则给出，控制排水相对于自由排水减少了30%的排水量和29%的排氮量（Ma等，2007）。控制排水中的排水量和排水的溶质质量之间没有严格的比例关系，这说明了排水浓度可能发生了一些变化。

还有些研究针对了控制排水对田间农药、温室气体排放等的影响进行了分析。如Kroger等指出，在控制排水出口较小时，化学物质残留的时长增加（Knoger等，2008）；Woli等对自由排水和控制排水进行氮平衡分析后发现，不仅排水中的硝态氮减少了33%，而且排水系统中的温室气体N2O减少了（Woli等，2010）；Johnston等则研究了酸性硫酸盐土壤条件下的控制排水效应，对排水中的溶解氧、pH值等进行了研究（Johnston等，2005）。对耕作和控制排水情况下的农药的土壤持留和排除进行了研究。结果发现控制排水减少了农药的半衰期，同时一些降雨等环境因素对农药的影响也非常大。但虽然控制排水下的地表农药损失增加了，但排水中的农药损失降低了（Gavnor等，2001）。

控制排水措施在田间实行以后，还可能造成对水文响应过程的一些影响。Wesstrom等认为，控制排水的排水水质浓度初始含量比较高，接着趋于稳定，随后变小，控制排水导致的水文影响为一个较高的水文基流，较短的延迟时间和较短的退水时间，而且这些效应在比较高的地下水位时体现更加明显（Wesstrom等，2003）。Kroger等更是对不同控制排水条件和不同作物种植下的水文特性进行了比较，结果发现按照无植被无控制排水、有植被无控制排水、无植被有控制排水和有植被有控制排水等次序，水文峰值出现的时间和基流的时间之间的相关关系依次增强（Kroge等，2008）。在对控制排水下暴雨水文的作用影响时发现，控制排水影响下的地下水位对暴雨径流因素影响比较大。

控制模式决定了控制排水的实际表现，一些研究也对不同条件下的控制排水模式进行了研究，不同季节下的地下水位埋深是大家比较关心的焦点。在北美开展的控制排水试验的控制准则为种植季节控制在70cm位置，休闲季节控制在20cm位置；控制排水中得到的产量要比传统排水高出2%～18%；在传统排水可以观察到氮含量在冬季的盈余，控制排水中则避免了氮的矿化，因此避免了氮的一些如反硝化、固持和深层渗漏的损失（Wesstrom等，2007）。通过田间的观察，发现将田间的排水深度控制在0.4～1m时，可以减少排水流量50%～60%，排水中的盐分只有轻微的上升，但仍然在水稻的耐盐范围之内（Luo等，2008）。Ma等给出了在控制排水调节上的调节方案，在3月份的控制深度为120cm，在6月份升高到60cm；在9月份下降到120cm；在11月份上升到30cm；在3月份再上升到120cm（Ma等，2007）。王少丽等对宁夏惠农灌区的水管理策略分析也指出，在灌溉水量减少和需要避免作物根区明显积盐的情况下，地下水埋深应该控制在70cm左右（王少丽等，2005）。

一些研究者认为，更多的研究需求在于要将施肥时间、作物吸收需求等与控制排水的调节结合起来，未来对农业排水的研究需要更好地理解控制排水的机理、排水中污染物的运移速率和速度等。有研究指出，控制排水条件下较低的氮损失可能来源于反硝化作用被限制（Wahba等，2001），土体内的矿化氮也没有受到控制排水作用的影响（Ma等，2007）。