土壤氮素运移机理研究现状

分别从土壤水氮运移及转化、土壤氮素有效性及其影响因素、提高氮肥利用率的技术与措施等方面概括介绍了氮素运移机理研究的最新进展.并根据我国农业现状提出适宜的农业措施,以达到节约灌溉用水的目的.这些措施是:进行科学的施肥和灌溉、充分利用当地降雨径流来有效控制灌溉用水量、结合不同作物在不同生长时期对水肥的不同需求及当地耕作方式、土壤质地及降水资源等条件建立完善的水氮管理模式.     

灌施条件下土壤氮素分布规律研究综述

为了深入了解灌施条件下土壤氮的运移规律,对近年来关于灌施条件下土壤氮素运移的影响因素和分布规律的研究进行归纳,可知土壤氮在土壤中的分布与灌水方法、灌溉水量、施肥量和土壤的初始含水率有关。通过论述溶质运移模型的研究方法,深化土壤氮素运移数学模型的计算和研究方法。     

地下水污染风险评价及数值模拟研究

文章基于Hydrus一维水流-溶质运移模型,并以新疆叶尔羌河灌区地下水污染列为研究对象,对地下水污染风险进行分析评价。     

污水灌溉系统中氮素转化运移的数值模拟分析

本文研究了不同类型氮素在二维饱和-非饱和土壤中运动及转化的数学模型,概化和简化了氮素集合体的划分,给出了氮素转化和运移的对流、弥散、硝化、反硝化、挥发、作物吸收、深层渗漏、固持和矿化等转化运移方式和控制方程。通过野外两个灌溉季节的污水灌溉试验,利用第一灌溉季节的试验数据进行参数求解,利用第二个灌溉季节的数据对该数值模型的实际应用进行检验。数值模拟的内容包括地下水位,排水中铵态氮、硝态氮的浓度变化三个部分,研究结果表明,模型正确可靠,预测结果可信,可用于实际污水灌溉的模拟分析。     

冬小麦生长条件下土壤氮素运移动态的数值模拟

将土壤溶质运移理论和土壤微生物化学、植物生理学有机地结合起来,建立了农田土壤氮素运移、转化与吸收的综合数学模型。运用该模型对中德合作项目试验田1999～2000年冬小麦优化施肥与传统灌溉和优化施肥与优化灌溉两小区的土壤水分和氮素运移动态及干物质产量进行了模拟。模拟结果与实测数据吻合较好。两小区土壤剖面埋深165cm处硝态氮淋失量的计算结果表明：与传统灌溉方式相比,优化灌溉方式的土壤硝态氮的淋失量明显减少。用验证后的数学模型在计算机上进行了几种不同灌溉方案下土壤水氮运移动态及干物质产量变化的数值试验,结果表明：在喷灌条件下,冬小麦以每l0d灌溉一次,每次20mm水量的灌溉方式较优。     

灌溉施肥条件下土壤水氮运移特性研究综述

对近年来灌溉施肥条件下水氮运移的研究进展进行了归纳和总结。许多研究表明,氮元素在土壤中的运移分布及淋失与灌水施肥量、土壤质地和本底值有关,因素水平不同,结论也不同;数值模拟是研究水氮运移特性的又一有效方式,确立适宜的定解条件和参数便能得出精度较高的数值解。提出考虑氮素挥发损失与转化吸收作用及制定节水灌溉施肥评价指标是今后应当努力的方向。     

灌溉施肥条件下氮素在土壤中迁移转化的研究

当今农业地区施肥引起氮素对地下水的污染已成为人们十分关注的一个环境问题．在长期田间观测实验的基础上，应用LEACHM数学模型，对唐山农业地区在灌溉施肥条件下氮素在土壤中的迁移转化，尤其是对根区以下硝态氮的渗漏损失及其影响因素进行了分析研究．研究结果表明，农业地区灌溉施肥过程中氮素的深层渗漏损失是造成浅层地下水中硝态氮积累的一个重要的来源．应采取科学的田间管理方法，减少氮素的深层损失，以保护地下水免受污染．     

沟灌条件下土壤水分运移规律及其影响因素研究

沟灌作为传统的灌溉方式,具有节水、性价比高、环保等优点,在国内外农业生产中应用广泛。目前,针对沟灌水分运移及其技术参数的影响因素不统一、技术应用管理及推广仍存在部分缺陷。文章对沟灌的发展现状及适用条件进行了剖析,归纳了沟灌条件下土壤水分运移规律及其影响因素,系统阐述了其所采用的方法和模型以及存在的问题。研究结论可为我国西北旱作区沟灌技术应用推广和农业节水增产提供理论指导。     

土壤水氮迁移转化模型研究进展

水资源短缺和农业面源污染问题已成为农业可持续发展的关键制约因素,因此提高农田水氮的利用效率、减少氮素淋失及其对环境污染的影响具有十分重要的意义。随着土壤溶质运移理论研究的发展,国内外学者对土壤水氮运移、转化机理的研究不断深入。文章综述了国内外水氮运移、转化理论研究及模拟模型研究的现状,并讨论了该领域未来的研究趋势和有待解决的问题。     

畦灌技术参数对灌溉施肥性能影响研究进展

畦灌是华北地区应用最广泛的灌水方法，优化畦灌技术参数是提高灌溉施肥性能、减少农业面源污染的重要措施。畦灌技术参数多元，加之土壤入渗、溶质运移参数的空间变异性，使得畦灌灌溉施肥性能研究存在较大难度。整理了常用的灌溉施肥性能评价指标，归纳了土壤质地、施肥方式、施肥时机以及改口成数等畦灌技术参数对灌溉施肥性能影响的研究进展以及相关参数的适宜阈值，阐述了适宜不同场景的畦灌施肥地表溶质运移模型应用情况，汇总了具有较高灌溉施肥性能的畦灌技术参数组合。结合前人的研究基础对未来的研究方向进行了展望，以期为进一步提高作物产量、降低肥料使用对环境的影响等方面提供有价值的参考依据。     

排水农田氮素运移,转化及流失规律的研究

在总结文献和室内外试验基础上，对排水条件下氮素运移，转化及流失规律进行了分析研究；建立了一维、二维土壤水和地下水中氮素运移转化数学模型；探索了有限元数值计算法耦合求解水流和氮素运移模型，并提出了改进流线追踪法，克服已有简易计算方法中采用经验数据，精确方法计算繁复，且耗机时多的缺点，可用于排水农田氮素运移长期预报。     

流网和一维动力学模型相结合模拟麦田暗管排水地段氮肥的流失

为研究麦田暗管排水地段氮肥运移转化及淋失规律，在地下水位以上的土壤非饱和带建立了氮素运移与转化的一维模型，在地下水位以下的饱和带采用流网与一维模型相结合近似模拟暗管排水地段的二维溶质运移问题，这样田间饱和非饱和流动区域即可作为一个整体进行研究，方法简单、实用。对方法及模型的正确性进行了田间试验验证。     

潇河灌区污灌条件下氮素污染的变化特征

以潇河典型污水灌区为研究对象,对选定区域土壤进行剖面取样、样品分析,并分析了灌溉用水中氮素的含量,以确定灌溉用水对于土壤中铵态氮及硝态氮含量分布的影响。结果表明:潇河灌区土壤中的铵态氮与硝态氮含量在垂向分布上具有规律性;灌溉用水作为土壤氮素来源之一对土壤氮素在垂直方向上的分布规律有一定的影响;只要对污水进行有效处理,污水中的氮素将不会对地表水及地下水造成较大影响,完全可以取代地下水及河水用于农业灌溉,缓解灌溉水资源的危机。     

多孔介质中多环芳烃与细菌共运移数值模拟

地下水中微生物等胶体对多环芳烃的运移具有促进作用,为进行多环芳烃污染的精准、高效修复,需要建立准确、可靠的多环芳烃与细菌胶体共运移数值模拟模型。研究基于室内砂柱荧蒽运移系列实验,采用Hydrus中Colloid-Facilitated Solute Transport（C-Ride）模块构建荧蒽与细菌FA1共运移数值模型,并采用马尔科夫链蒙特卡洛方法（Markov Chain Monte Carlo, MCMC）进行模型参数不确定性分析,定量刻画荧蒽在水动力和微生物胶体作用下的运移过程。结果表明：基于Hydrus C-Ride模块和MCMC参数不确定性分析,能够准确地刻画荧蒽和细菌FA1的共运移过程;细菌FA1促进了荧蒽在多孔介质中的迁移速度,且导致荧蒽在多孔介质中运移回收率的增加,即由55.06%提升至76.16%,其中吸附至可移动胶体迁移和随水流迁移贡献的回收率分别为41.46%、34.69%。研究成果对于指导地下水污染微生物修复方案的优化设计具有重要的理论和现实意义。     

农业水文SWAP 模型及其应用研究进展

SWAP（Soil-Water-Atmosphere-Plant）模型是近几年发展迅速、在农田水利与土壤科学等领域应用较广泛的农业水文模型,主要用于对作物灌溉制度的制定与评价、地下水位埋深动态变化的预测、土壤溶质（盐分、化肥、农药）运移预测、作物生长与产量预测等。本文对SWAP 模型进行了简要介绍,总结了SWAP 模型在田间尺度上模拟土壤水盐运移变化、地下水位变化、农田排水量、作物生长过程及水分生产力等几个主要方面的研究,以及SWAP 模型与其他模型耦合联用,使模型能够由田间尺度向区域尺度扩展,得到更好的应用和推广。提出了模型在应用时需要注意的几个问题及建议,使SWAP模型变得更加完善。     

滴灌施肥灌溉的水氮运移数学模拟及试验验证

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程，建立了不同土壤中地表滴灌施硝酸铵（NH4NO3）时水分和硝态氮运移的数学模型及边界条件。利用商业化软件HYDRUS-2D对模型进行了求解。为了验证所建立的模型，分别在壤土和砂土两种土壤上进行了不同滴头流量、灌水量和肥液浓度下的湿润距离、土壤含水率和硝态氮分布试验。模拟结果与试验数据的对比表明，利用HYDRUS-2D求解所建立的模型得到的湿润距离随时问的变化过程、土壤含水率和硝态氮分布与实测值吻合良好。因此，HYDRUS-2D软件可以作为预测滴灌施肥灌溉条件下水分和氮素在土壤中运移的有效工具。     

土壤氨挥发研究及氮素转化运移数值模拟

根据氨挥发机理建立了氨挥发子模型,与氮素运移转化模型Nitrogen-2D进行耦合,改进并完善了Nitrogen-2D模型的氮素转化过程。运用改进的模型模拟再生水灌溉冬小麦生长季中土壤水分、铵态氮和硝态氮的运移和转化过程。模拟结果与未经改进的模型模拟结果及实测值进行了对比。结果表明改进的模型模拟值与实测值的均方根差比未经改进模型的大幅度减小,铵态氮模拟精度有较大程度地提高。将改进的模型模拟铵态氮挥发速率和氨挥发累积量,得出模拟时段氨挥发过程。经比较分析,模拟结果正确、合理,可用于农田氮素损失预测和污染分析。     

地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型研究综述

畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型对改进畦灌施肥技术,提高田间氮肥利用率及促进灌溉农业可持续发展具有重要意义。本文评述了畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型研究现状及其存在的问题,结论认为,有必要引入二维非饱和土壤水流溶质运移模型,以构建一维地表与二维非饱和土壤水流溶质运移集成模型并扩展其功能;求解地表溶质运移对流弥散方程ADE时,应研究更为高效便捷的方法,以更有效解决数值误差问题。     

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅱ——模型验证与应用

在华北平原中国农业大学东北旺实验田开展了水肥耦合灌溉实验,设置了传统和优化水肥4个组合处理,同时应用作者提出的联合模拟模型SPWS对2000年夏玉米生育期内的土壤水分、氮素转化运移以及水氮限制条件下夏玉米的叶面积指数、干物重、吸氮量及籽粒产量进行了模拟,模拟结果与实测数据均吻合良好。水氮平衡分析结果表明,优化灌溉和优化施肥管理措施均能明显减小水分渗漏、硝酸盐淋失和氮素的气体损失,且均有不同程度的增产作用,其中优化水肥处理下水氮利用率分别为1.33kg/m3和31.6kg/kgN,为4个组合处理中最高。     

农民灌溉水价心理承受力的影响因素分析——基于山东省243户农户的问卷调查

农业灌溉水价问题并不仅仅是单纯的成本与价格核算问题,还需要着重考虑农民承受力的影响。文章基于对山东省实地调研的数据发现,当地农户虽然经济上可以承担灌溉水价,但其心理承受力较弱,并通过建立Logit二元离散选择模型,对影响农户灌溉水价心理承受力的因素进行了深入分析。模型结果显示,农户的性别、年龄、受教育程度、家庭年人均收入、灌溉过程方便度及灌溉方式都会对农户的心理承受力产生显著的影响。同时,针对分析结果提出保障农民灌溉水价心理承受力的相关政策建议。