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。     

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。     

喷灌田间小气候对作物蒸腾影响的田间试验研究

为准确评价喷灌水利用率，以地面灌为对照，利用热平衡茎流计对喷灌冬小麦和夏玉米的蒸腾速率进行了连续2年监测，结果表明，喷灌对田间小气候的改善使得作物的蒸腾受到明显抑制，就一次灌水而言，从喷灌启始至蒸腾抑制作用消失，喷灌处理冬小麦蒸腾量仅占地面灌处理的7％～14％，由冠层截留水量蒸发导致的蒸腾抑制量为1.7～4.1mm；夏玉米喷灌处理蒸腾量占地面灌处理的23％～42％，蒸腾抑制量为 0.5～2.8mm。将截留水量与蒸腾抑制量进行比较可知，喷灌夏玉米冠层截留作用可能产生一定量的水分损失，而冬小麦冠层截留水量则在小麦耗水过程中是完全有效的。     

喷灌均匀系数对土壤水分及冬小麦产量影响的试验研究

为了确定作物喷灌条件下灌水量和产量的空间结构及统计分布规律，定量评价喷灌均匀性对作物产量的影响，对冬小麦生育期内的冠层上、下喷灌水量、土壤水分、叶面积指数及产量的空间分布进行了监测。试验结果表明，在生育期内累计灌水量的相关距离约为5m，产量的相关距离为7--10m，但叶面积指数不存在空间结构。累计灌水量、叶面积指数和产量都可以用正态分布来表示。尽管在冬小麦灌溉季节内喷灌均匀系数变化于57%--89%，但土壤储水量均匀系数始终大于90%.喷灌均匀系数对作物产量的影响比预想的要小。     

喷灌洒水与施肥均匀性对冬小麦产量的影响

喷灌均匀系数是喷灌系统设计的重要参数，而喷灌洒水与施肥的均匀性对作物产量的影响是确定均匀系数设计值的重要依据。1998～1999、1999～2000两年的喷灌洒水与施肥均匀系数对冬小麦产量影响的田间试验结果表明，当冠层以上均匀系数小于76%时，冠层以下喷灌均匀系数大于冠层以上喷灌均匀系数。灌溉季节内，累计灌水量均匀系数大于平均喷灌均匀系数，因此用平均喷灌均匀系数表示灌溉季节的灌水均匀程度会低估实际灌水的均匀性。喷灌施肥的试验结果表明，化肥施入量与灌水量的分布都可以用正态分布来表示，且它们的分布比较接近。田间试验还表明，对华北平原种植的冬小麦而言，在试验的喷灌均匀系数变化范围内(62%～82%)，喷灌洒水及施肥的均匀性对产量的影响不明显。