不同水肥处理对稻田土壤中氮素剖面分布与氨挥发损失的影响

对苏南地区不同水肥处理稻田土壤中铵态氮和硝态氮剖面分布、稻田氨挥发损失以及水稻地上干物质量及产量进行了研究。结果表明:稻田土壤中无机氮以铵态氮为主;铵态氮质量比随着土层深度的增加而降低,20～60cm深度土层中的铵态氮质量比相对稳定,随着水稻生育期的进行,稻田土壤中氨态氮质量比逐渐降低;稻田土壤中硝态氮质量比呈现上层低于下层的趋势;控制灌溉稻田施用控释肥减少了表层土壤中的铵态氮质量比以及底层土壤中的铵态氮和硝态氮质量比,降低了氮素损失的风险。控制灌溉和控释肥的使用,减少了稻田氨挥发损失,减少幅度达到83.71%。     

施氮后稻田水中三氮含量的变化特征及模拟

为了研究稻田表面水体中氨氮、硝氮和总氮(简称三氮)含量的动态变化和模式,设计了在非完全淹水条件下,具有独立排灌系统的田间试验.尿素施用后,稻田水中氨氮和总氮的变化趋势是含量迅速增加,并且达到最大值;但是随着时间的推移,含量下降较快;而硝氮则是先升后降;氨氮/总氮、硝氮/总氮和两氮/总氮也呈先升后降趋势.总氮和氨氮含量动态变化的最佳拟和数学表达式均为指数、对数、乘幂型或二次型,而硝氮含量变化却没有合适的拟和模式.氨态氮和总氮是农田排水监测的主要氮素指标,而硝态氮可以作为辅助指标,施氮9 d以后,三氮的含量已经很少.故施氮后9 d是防止水稻田面水氨氮、硝氮和总氮大量流失的关键时期.     

土壤中硝态氮淋洗的传递函数模拟和预报

运用传递函数模型(Transfer Function Model,TFM)作为随机模拟工具，对灌溉入渗重分布条件下非饱和土壤中硝态氮的运移进行了数学模拟。获得了实验条件下土壤中硝态氮迁移时间的概率密度函数和中值与均值迁移时间及运移体积分数，仿真了实验期间硝态氮的出流浓度动态，估算了硝态氮的累积淋洗量。     

不同灌水量下土壤水氮运移及氨挥发特性研究

为了解地面灌施条件下土壤水中氮素运移及氨挥发特性,通过直径为14 cm的垂直土柱模型试验模拟地面灌施条件下不同灌水量对土壤水中氮运移以及氨挥发的影响。结果表明:垂向0~55 cm范围内硝态氮含量均低于土壤初始值;铵态氮呈先增大再减小的分布规律,深15 cm处土层的铵态氮含量较高;湿润区内的土壤硝态氮含量低于初始值,随水运移的硝态氮积聚在湿润锋处,硝酸根离子浓度锋推进距离随着时间的推移而逐渐增大;灌水量为2.6 L时土柱土壤的氨挥发损失量最小。     

排水氮运移模型对地表和地下排水量和硝态氮损失的模拟评价

以排水模型（DRAINMOD）为基础发展起来的排水氮运移模型(DRAINMOD-N)，可用于研究排水系统对作物生长和各水文要素的影响，以及农田排水土壤中硝态氮的运动和去向，适用于浅地下水位和较湿润地区。本文对模型的氮运移原理和参数输入要求进行了详细描述，采用加拿大安大略省南部Eugene F.Whelan试验站自由排水和控制排水-地下灌溉两种水位管理条件下，1992～1994年3年来的地表径流和地下排水水量及硝态氮损失观测值对模型进行了模拟验证。图形显示和统计参数指标分析表明，模拟值与观测值拟和较好，表明模型具有良好的模拟性能，可用于预测地表、地下排水量和硝态氮的损失，是评价不同农业管理措施对土壤中氮运移的有效工具。     

不同灌施顺序对土壤氮素运移规律及氨挥发影响分析

通过室内土柱模型试验就不同灌施顺序条件下土壤氮素运移以及氨挥发量进行比较分析。结果表明:土柱上层土壤硝态氮含量较低,硝态氮随水运移并在湿润锋处累积,其浓度锋的推进距离随着时间的增加而逐渐增加。1/2N+1/2W和1/4W+1/2N+1/4W的灌施顺序的土壤大部分铵态氮分布在30~40 cm土层范围内,氨挥发量较低,有效降低了氨挥发损失,有利于作物根系的吸收利用,提高氮肥利用效率。     

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。     

六岔河流域多水塘-沟渠系统中土壤养分空间变异特征研究

借助地理信息系统,利用地统计学中的半变量变异函数研究了巢湖北岸六岔河流域多水塘-沟渠系统中的土壤养分空间变异特征。研究结果表明：土壤中有机物 （OM） 、总氮 （TN）、总磷 （TP）、氨态氮 （NH4-N）、硝态氮NO3-N） 的空间变异函数理论模型均符合球状模型,总磷、氨态氮、有机物空间异质性中的结构性变异大于随机变异;总氮、硝态氮的结构性变异小于随机变异。有机物、总氮、总磷、氨态氮、硝态氮等空间自相关范围具有明显的差异性,变化范围为123.9~517.36m,呈现出氨态氮>硝态氮>总氮>有机物>总磷,变化范围相差4倍左右,上述差异主要与养分特性、土地利用以及多水塘-沟渠系统景观等因素关系密切。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型Ⅱ.农田应用

应用田间冬小麦-夏玉米生长条件下土壤硝态氮淋失动态的试验资料，对所提出的可估计表施和残留氮对土壤非稳定流场中硝态氮淋失贡献的传递函数模型进行了检验。首先，对所选定的农田中的两个土壤剖面，估算了硝态氮和氯离子的中值与均值迁移时间，然后，利用我们的模型，使用其中一个土壤剖面标定硝态氮和氯离子运移的概率密度函数的参数，接着，应用标定后的传递函数模型，模拟了另一个土壤剖面的硝态氮淋失浓度和累积淋失量动态，并分别估算了表施和残留氮占硝态氮总淋失量的分数。结果表明：提出的传递函数模型在农田条件下对土壤硝态氮累积淋失量模拟的相对误差为14．89％。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型Ⅱ农田应用

应用田间冬小麦-夏玉米生长条件下土壤硝态氮淋失动态的试验资料，对所提出的可估计表施和残留氮对土壤非稳定流场中硝态氮淋失贡献的传递函数模型进行了检验。首先，对所选定的农田中的两个土壤剖面，估算了硝态氮和氯离子的中值与均值迁移时间，然后，利用我们的模型，使用其中一个土壤剖面标定硝态氮和氯离子运移的概率密度函数的参数，接着，应用标定后的传递函数模型，模拟了另一个土壤剖面的硝态氮淋失浓度和累积淋失量动态，并分别估算了表施和残留氮占硝态氮总淋失量的分数。结果表明：提出的传递函数模型在农田条件下对土壤硝态氮累积淋失量模拟的相对误差为14.89%。     

层施保水剂不同高度对土壤硝态氮运移的影响

通过室内层施保水剂的毛管水上升试验分析层施不同高度保水剂对毛管水上升和硝态氮运移的影响。结果表明:在土壤容重、初始含水率和硝酸铵浓度相同的情况下,层施保水剂的高度越高含水率越大,对硝态氮运移的影响也越明显;硝态氮在土壤中的的运移与水分的传输有着密切的关系。     

不同渗漏强度下淹水土壤中NH_4~＋－N转化运移的数值模拟

文中提出了淹水土壤中以氧化－还原分异现象为基础的ＮＨ＋４－Ｎ转化运移的数学模型，通过不同渗漏强度下淹水土壤表施碳铵后的土柱试验验证了混合有限解析解数值模型，进而模拟了不同水肥管理条件下淹水土壤中ＮＨ＋４－Ｎ迁移及分布。     

南方多水塘系统流域土壤养分空间变异特征研究

长江中下游区域湖泊富营养化严重，而农业非点源污染是主要影响因素，了解流域土壤养分空间变化特征，对于采取非点源污染控制措施具有重要意义。借助地理信息系统，利用地统计学中的半变量变异函数研究巢湖流域北岸区域六岔河流域多水塘-沟渠系统中的土壤养分空间变异特征，研究表明，土壤中有机物质（OM）、总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)的空间变异函数理论模型均符合球状模型，总磷（TP）、氨态氮（NH4-N）、有机物（OM）空间异质性中结构性变异大于随机变异，在28.8%～44.0%之间；总氮（TN）、硝态氮（NO3-N）空间异质性中结构性变异小于随机变异。机物质（OM）、总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)空间自相关范围具有明显的差异，变化范围为123.9m～517.36m，呈现出氨态氮（NH4-N）>硝态氮（NO3-N）>总氮（TN）>有机物（OM）>总磷（TP），变化范围相差4倍左右，表明影响土壤养分的生态过程在不同尺度上起作用，主要影响因素包括养分特性、土地利用以及水塘-沟渠系统景观等。     

平原区平面二维地下水水质模型研究

作为中美合作项目“区域地下水水质评价与系统分析研究”成果，通过讨论平面二维地下水水质模型。研究了唐山平原区地下水中硝酸盐氮在平面二维问题中的运移过程及浓度变化趋势。经模型计算，得出在将来唐山平原区地下水硝态氮高质区的范围是逐渐扩大的，硝态氮浓度也逐渐升高，但浓度升高过程较为缓慢。     

模拟降水量对土壤水氮运移及氨挥发特性的影响

为了解不同降水量对土壤氮素迁移的影响,通过室内土柱模型试验模拟不同降水量对土壤氮素运移及氨挥发的影响。结果表明:土壤含水率及其湿润深度随灌后模拟降水量的增加而增大。降水后铵态氮主要分布在垂向0～65cm土层范围内,呈先增大后减小的单峰曲线分布;0～35cm层深范围内,降水量越大同一土层位置处的铵态氮浓度越低,35cm以下反之。硝态氮随水运移并大量积聚在湿润锋处。降水量越大,湿润锋处硝态氮的浓度越大。模拟降水量0.3L、0.6L、0.9L较参照(灌后无降水)分别降低了51.71%、45.83%、58.24%的氨挥发损失。水肥灌施后适宜的降水量既能改变土壤氮的分布,又能降低土壤氮的氨挥发损失。     

不同渗漏强度下淹水土壤中NH4^＋—N转化运移的数值模拟

文中提出了淹水土壤中以氧化－还原分异现象为基础的ＮＨ４＾＋－Ｎ转化运移的数学模型，通过不同渗漏强度下淹水土壤表施碳铵后的土柱试验验证了混合有限解析解数值模型，进而模拟了不同水肥管理条件下淹水土壤中ＮＨ４＾＋－Ｎ迁移及分布。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型Ⅰ.地中渗透计验证

本文通过引入溶质迁移距离的概率密度函数的修正系数，将Jury等提出的模拟非稳定流条件下土壤保守溶质运移的传递函数模型理论扩展到考虑土壤剖面存在残留氮分布的土壤中，构造了一个能估算表施和残留氮对土壤硝态氮淋失动态贡献的传递函数模型。通过与野外地中渗透计实验资料的对比，表明该模型具有一定的仿真精度，模拟的土壤硝态氮累积淋失量的相对误差小于15％。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型

本文通过引入溶质迁移距离的概率密度函数的修正系数，将Jury等提出的模拟非稳定流条件下土壤保守溶质运移的传递函数模型理论扩展到考虑土壤剖面存在残留氮分布的土壤中，构造了一个能估算表施和残留氮对土壤硝态氮淋失动态贡献的传递函数模型。通过与野外地中渗透计实验资料的对比，表明该模型具有一定的仿真精度，模拟的土壤硝态氮累积淋失量的相对误差小于15%。     

淹水条件下渗漏强度对稻田TP浓度的影响

通过蒸渗测坑进行淹水稻田不同渗漏强度控制试验,研究水稻各生育阶段中不同渗漏强度下地表水及地下水TP浓度变化。结果表明:稻田灌水扰动田表土壤颗粒,加速了土壤磷的释放,是淹水过程中地表水TP浓度升高的主要原因,尤其在田表面没有形成板结层之前,灌水或降雨会使土壤磷颗粒大量析出;淹水3—5 d后,由于沉淀作用,地表水TP浓度明显降低;渗漏强度对淹水前期稻田地表水TP浓度影响较为显著,对地下水TP浓度影响不显著。     

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。