Fertigation for minimizing environmental pollution by fertilizers

Intensification of agriculture by irrigation and enhanced use of fertilizers may generate pollution by increased levels of nutrients in underground and surface waters. Most of the irrigation is by open systems having a relatively low efficiency of water application. A higher efficiency may be gained by pressurized irrigation systems. Drip irrigation generates a restricted root system requiring frequent nutrient supply that may be satisfied by applying fertilizers in irrigation water, i.e. by fertigation. Maximization of crop yield and quality and minimization of leaching below the rooting volume may be achieved by managing fertilizers concentrations in measured quantities of irrigation water, according to crop requirements.     

滴灌系统毛管单/双向供水方式对灌水和施肥均匀性的影响

滴灌系统管网布置形式及运行管理模式是影响滴灌系统灌水和施肥均匀性的重要因素。本研究评价了供水方式、毛管长度及毛管首部压力对沿毛管压力分布、灌水器流量分布、灌水和施肥均匀性及水肥一致性的影响。试验中,毛管供水方式设置单向供水(A1)和双向供水(A2);毛管长度设置70(L1)、100(L2)和130 m(L3)3个水平;毛管首部压力设置0.02(P2)、0.04(P4)、0.06(P6)、0.08(P8)和0.10 MPa(P10)5个水平。结果表明,相同毛管长度及毛管首部压力情况下,双向供水处理流量偏差率较单向供水低18%～43%。在灌水器允许流量偏差率为20%时,双向供水毛管极限铺设长度较单向供水增加约60%。方差分析结果显示毛管供水方式、毛管长度及毛管首部压力对灌水和施肥均匀系数的影响均达到了极显著水平(p0.01),双向供水方式可以显著提高灌水和施肥均匀性。在毛管长度100 m和130 m条件下,双向供水的灌水和施肥一致性较单向供水提高3%～4%。建议在规模化滴灌系统中采用双向供水方式,以达到增加毛管允许铺设长度、提高灌水和施肥均匀性和一致性的目的。     

现代灌溉水肥精量调控原理与应用

过去15年间,中国水利水电科学研究院水利研究所瞄准现代灌溉农业集约化和精量化发展目标,重点围绕不同生态区域、不同尺度农田的水肥施用与多过程综合调控中存在的问题,系统开展了现代灌溉水肥精量调控研究,取得了系列化的成果:考虑土壤空间变异和层状质地对水肥分布的影响,改进了微灌系统的设计方法;在干旱区和半湿润区等不同气候区,选取小麦、玉米、棉花和蔬菜等典型作物,全面考虑水力学参数、土壤水肥动态和淋失、环境参数以及作物产量和品质等因素对微灌均匀系数的响应机制进行研究,提出了微灌均匀系数分区标准;在国内率先开展了变量灌溉理论和控制技术的研究,发展了适用于缺水地区的非充分变量灌溉理论;从系统安全、环境安全和水肥高效利用出发,揭示了再生水滴灌对系统性能和环境的影响机制,定量评价了再生水中养分的有效性;研发了低压高均匀灌水器、多功能系列喷头和智能灌溉施肥机等装置,实现了灌水施肥性能的提升;形成了区域化的喷、微灌水肥高效利用模式。上述成果为进一步提高农田水肥利用率、推动喷、微灌理论和技术进步提供了支撑。     

尾枪开闭对圆形喷灌机变量喷灌施肥均匀性的影响与改进

为了增加方形地块四角的灌溉面积,工程应用时经常在圆形喷灌机末端安装尾枪,而尾枪周期性地关闭和打开会改变喷灌机入机流量,导致喷灌施肥均匀性降低。为此本文设计了基于北斗技术控制尾枪开闭的圆形喷灌机变量施肥系统,并以安装D3000低压喷头和P85A摇臂式喷头为尾枪的圆形喷灌机为对象,研究了在尾枪关闭和打开两种工况下变量喷灌施肥均匀性。结果表明,圆形喷灌机行走状态下,尾枪关闭和打开两种工况时喷灌施肥均匀C*_(UH)系数为66.1%~68.4%,电导率变异系数C_V为0.9%~3.7%;圆形喷灌机停止状态下,尾枪关闭和打开两种工况时克里斯琴森均匀系数C_U为98.2%~99.2%,电导率变异系数C_V为0.9%~2.1%。试验过程中尾枪定位和开闭切换由变量施肥系统自动控制,表明研发的变量施肥系统运行稳定可靠。     

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。     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟：Ⅰ模型

本文基于零惯性量方程和一维对流-弥散方程建立起畦灌溉施肥地表水流溶质运移模型，并利用HYDRUS-2D软件模拟二维非饱和土壤水流溶质运移过程，以一维地表水流溶质运移模拟得到的通量条件作为二维非饱和土壤水流溶质运移模拟的上边界，利用编制的程序将两个模型进行集成，构建起畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型。基于多时段分步迭代计算方法，实现沿畦长地表入渗溶质通量动态变化条件下的二维非饱和土壤水流溶质运移模拟。     

滴灌系统运行方式和施肥频率对番茄根区土壤氮素动态的影响

在日光温室内开展田间试验，研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施肥频率对番茄根区硝态氮在生育期内随时间的变化动态、空间分布特征以及氮肥利用效率和回收率的影响。系统运行方式包括不同灌水和施肥次序组成的3种方案。结果表明，在整个生育期内，在灌溉过程的前期施肥，硝态氮在各土层中的分配较为均匀；随着施肥次序向后推移，硝态氮在0～20cm土层的累积逐渐明显。随着施肥频率降低，硝态氮在生育期内随时间的变化逐渐加剧。在滴头的周围，硝态氮易随水流运动，并在湿润土体的横向边缘产生累积。随着施肥次序向前推移，硝态氮向湿润土体边缘运移的趋势愈加明显。剖面内的硝态氮总量随着施肥频率的降低而降低。随着施肥次序向后推移，氮回收率逐渐增大，氮肥利用效率逐渐减小。氮肥利用效率随施肥频率提高而增加。在滴灌施肥灌溉条件下，运行方式选用最初灌溉总时间的1／4时间灌水，再用1／2时间施肥，最后用1／4时间冲洗管道，施肥频率取每周一次较为适宜。     

滴灌用全水溶MAP生产工艺综述

介绍目前我国滴灌用全水溶M AP的几种生产工艺及其优缺点;贵州宏福实业开发有限公司滴灌用M AP的技术指标及针对湿法磷酸生产滴灌用M AP的产品晶形过差所作出的结晶系统的优化设计。湿法磷酸生产M AP改进后的工艺生产的产品外观结晶粗大、整齐,生产成本低,缺点是能耗高,操作要求高,工艺过程复杂。     

滴灌系统运行方式对砂壤土水氮分布影响的试验研究

以一种砂粒含量高达95%的砂土为对象，开展了滴灌施肥灌溉条件下，灌水器流量、灌水量和系统运行方式对水分、硝态氮和铵态氮分布影响的室内试验。灌水器流量的变化范围为0.5～2.0L/h，灌水量为6～7.7L；系统运行方式包括不同灌水和施肥次序组成的4种方案。研究结果表明，径向和垂直湿润距离随灌水量的增加呈幂函数关系增加；灌水量相同时，随灌水器流量的增大，灌水器周围的土壤含水率增加，垂直湿润距离减小，而径向湿润距离变化不大；灌水器流量一定时，垂直湿润距离随灌水量的增大而明显增加。对氮素分布的测试结果表明，硝态氮在湿润体边界存在累积现象；铵态氮在灌水器附近出现浓度高峰，且铵态氮集中在灌水器周围15cm范围内。滴灌施肥灌溉系统运行方式对硝态氮在土壤中的分布影响明显，建议采用最初用灌水施肥总时间的1/4灌水，再用1/2时间施肥，最后用1/4时间冲洗管道的运行方式，以便将施入土壤的氮素最大限度地保留在作物根区内，防止硝态氮淋失。     

Olive oil composition as a function of nitrogen,phosphorus and potassium plant nutrition

BACKGROUND: Macronutrients play fundamental roles in processes affecting olive oil productivity and are expected to influence oil composition. A necessary step in optimal nutrient application management for olives is an understanding of the relationship between olive tree nutritional status and oil quality parameters. We studied the independent effects of N, P and K concentrations in irrigation solution on the oil quality of ‘Barnea’ olives by applying a wide range of macronutrient concentrations under highly controlled conditions. RESULTS: Oil composition was significantly influenced by P and N levels, while K levels had only a minor effect. Unsaturation levels were unaffected by the treatments but, within the unsaturated fatty acids, the levels of PUFA increased compared to those of MUFA. Specifically, levels of the MUFA C18:1, polyphenol content and peroxide values decreased while levels of the PUFA C18:3 increased in response to higher doses of N and P. CONCLUSION: Decreased MUFA and polyphenol levels coupled with increased omega‐3 levels demonstrated a potential negative influence on oil profile alongside increased nutritional benefits. The sum effects on oil yield and composition should be considered in designing of nutrient application management strategies for olive orchards. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry