冬小麦表施尿素畦灌下土壤水氮分布试验研究

基于冬小麦生长期表施尿素畦灌下获得的田间试验结果,对不同入畦单宽流量和施肥量下土壤水氮空间分布状况及变化趋势开展研究,评价作物有效根系层土壤水氮贮存效率及其沿畦长分布均匀性,探讨适宜的施肥灌溉模式。结果表明,灌后2d土壤水分均布在0～100cm土层,而土壤硝态氮则聚集在0～40cm土层,土壤水分空间分布差异明显小于土壤硝态氮,作物有效根系层土壤硝态氮贮存效率明显高于土壤水分,表施尿素畦灌下的土壤水氮空间分布同步性并不明显。入畦流量和施肥量对作物有效根系层土壤水氮贮存效率和均匀度影响较为明显,高施肥大流量下作物有效根系层土壤水氮贮存效率及其沿畦长分布均匀性明显高于低施肥小流量下的相应值。     

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。     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟Ⅲ:模型应用

基于构建的畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型,数值模拟畦灌施肥技术要素组合模式,分析单一要素对畦灌施肥系统性能的影响,确定冬小麦畦灌施肥技术要素优化组合区域.结果表明,土壤入渗性能、施肥时机、入畦单宽流量、畦长、畦面微地形状况对畦灌施肥系统性能影响较为明显.在畦灌全程施肥方式下,若以较高畦灌施肥性能评价指标作...     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟III：模型应用

基于构建的畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型,数值模拟畦灌施肥技术要素组合模式,分析单一要素对畦灌施肥系统性能的影响,确定冬小麦畦灌施肥技术要素优化组合区域。结果表明,土壤入渗性能、施肥时机、入畦单宽流量、畦长、畦面微地形状况对畦灌施肥系统性能影响较为明显。在畦灌全程施肥方式下,若以较高畦灌施肥性能评价指标作为要素优化组合的约束控制条件,则典型砂壤土畦面微地形状况较好条件下,入畦单宽流量分别为2L/s/m和5L/s/m下相应的畦长不宜超过70m和100m;而畦面微地形状况较差条件下,入畦单宽流量分别2L/s/m和5L/s/m下相应的畦长宜小于60m和不大于75m。典型黏土畦面微地形状况较好条件下,入畦单宽流量分别2L/s/m和5L/s/m下相应的畦长不宜超过80m和110m,而畦微地形状况较差条件下,入畦单宽流量分别为2L/s/m和5L/s/m下相应的畦长宜小于60m和不大于90m。     

石河子地区地下水“三氮”空间分布特征及影响因素分析

地下水是新疆石河子地区居民生活饮用、农业灌溉、工业生产的主要水源,研究该地区地下水中"三氮"空间分布特征及影响因素,对控制和治理当地地下水污染、保障用水安全等具有重要的意义。本研究运用SPSS23、Sufer8及Mapgis67等软件,综合分析了该地区地下水中"三氮"含量的空间变异特征以及其影响因素。结果表明:43组水样"三氮"含量均达到《地下水质量标准(DZ/T 0290-2015)》Ⅲ类标准限值的要求。研究区地下水"三氮"含量空间分布特征显著,其平面分布特征表现为:以石河子市区为中心,"三氮"含量向四周研究区界线逐渐降低,整体上北低南高。在垂直方向上,浅层承压水中NO-3—N含量大于深层承压水的含量,但小于潜水的含量;而深层承压水中NO-2—N和NH+4—N含量大于浅层承压水的含量,但也小于潜水的含量;"三氮"含量极大值的采样点均位于潜水含水层。该地区地下水"三氮"含量主要受氧化还原环境、酸碱环境、潜水埋深、包气带及含水层岩性等自然因素以及土地利用类型、农业污染、生活污染、畜牧养殖及农产品加工污染等人为因素的影响。     

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。     

不同水氮供应对菜地土壤硝态氮累积的影响

通过田间小区和土柱模拟试验相结合的方法研究了不同水氮供应对菜地土壤硝态氮淋溶的影响，结果表明，在田间小区和土柱模拟试验中，硝态氮在1m土层内出现一个累积峰，并且随着灌水量的增加累积峰逐渐下移；在相同灌水量下，随着氮肥施用量增加两个试验1m土壤中硝态氮储量均增多。在田间小区试验中，当施氮量低于270kg/hm^2时，相同的施氮量下，150、250、350mm^3个水平灌水量下1m土体内硝态氮储量多少为250mm〉150mm〉350mm，当施氮量超过270k加m^2时，土体内硝态氮累积量随着灌水量的增加而减少。在土柱模拟试验中，在相同的施氮量下，1m土体硝态氮的储量随着灌水量的增加而增加。     

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。     

内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水水质与硝态氮时空变化研究

为了研究节水工程改造及节水灌溉对区域农田地下水及硝态氮淋失污染的影响,以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究区域,对整个作物生长期的3月、5月、7月、9月分别取水样进行水化学和硝态氮测试分析。对2003年与2008年区域内27眼井地下水硝态氮的时空分布特征进行研究,结果表明:在2003年间,夏灌前解放闸灌域地下水硝态氮质量浓度大于10 mg/L的面积占灌域总面积的9.95%,全年平均硝态氮质量浓度大于10 mg/L的面积占灌域总面积的9.02%;2008年3月硝态氮质量浓度大于10 mg/L的面积占灌域总面积的5.22%,全年平均硝态氮质量浓度大于10 mg/L的面积占灌域总面积的5.20%。2003年与2008年的监测结果及时空分布趋势说明该地区地下水存在较严重的面源氮污染,但节水灌溉的实施可能对减少河套灌区的化肥淋失和地下水污染具有积极的改善作用,特别是由于秋浇水量的减少,地下水位下降,对减少地下水硝态氮污染具有明显的作用。     

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。     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟Ⅱ：模型率定及验证

摘要：利用冬小麦扬花水畦灌施肥试验数据,对构建的畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型进行率定,基于冬小麦返青水田间试验数据,对该集成模型在不同畦灌施肥模式下模拟的地表水流推进时间、沿畦长土壤体积含水率和硝态氮浓度、畦灌施肥系统性能评价指标值等进行验证。结果表明,模拟结果与田间实测数据的相对误差值和平均相对误差值均小于相应的控制误差,构建的集成模型可用于模拟预测不同畦灌施肥模式下地表和非饱和土壤水流溶质运移转化过程及分布状况,为开展畦灌施肥系统优化设计和性能评价提供了有效的数值模拟工具。     

焉耆盆地绿洲区承压水硝态氮含量空间变异研究

基于GIS与地统计学原理,使用Arc GIS地统计分析模块研究焉耆盆地绿洲区承压水硝态氮的空间变异情况。结果表明:灌溉水硝态氮数据服从对数正态分布,块金效应值为1.16,变程为0.198 km,空间相关性较弱;饮用水硝态氮数据服从对数正态分布,块金值为0.26,变程达1.58 km,空间相关性较强;承压水硝态氮数据同样服从对数正态分布,块金效应为0.53,变程为0.138 km,空间相关性中等;采用克里格插值方法绘制了承压水硝态氮含量分布图,可更直观地了解研究区地下水硝态氮分布。     

黄土区坡面侵蚀时空分布与上坡来水作用的实验研究

本文采用多坡段模型,运用模拟降雨实验方法研究了坡面侵蚀时空分布特征和上坡来水来沙的侵蚀作用,结果表明：坡面各部位的侵蚀方式与雨强密切对应。定量分析得出径流量、产沙量与坡度呈对数关系,与坡长呈线性关系,与雨强呈幂函数关系,建立了产沙量与坡度、雨强及径流量的关系式。同时也建立了产沙量、产沙增量与上坡来水来沙的关系方程,上坡来水使梁峁坡和谷坡产沙量增大了20.2%～63.5%和42.9%～74.5%。     

考虑水力学和矿化参数空间变异下土壤水氮运移的数值分析

以北京东郊永乐店一块农田为背景,将田问取样点所在的土壤剖面假设为一系列不发生相互作用的一维土柱,根据实测的土壤有机质含量,假定不同取样点的土壤有机氮的矿化速率常数（零级动力学）与有机质含量成正比,运用HYDRUS-1D软件,分别就考虑和不考虑有机氮矿化速率的空间变异性两种方案,对2001年夏玉米生育期农田尺度下土壤水分运动和硝态氮淋失动态进行了数值分析。模拟结果表明：有机氮矿化速率的空间变异性对剖面250cm埋深处累积硝态氮淋失量的影响很小,其差异主要在于前者影响了土壤氮素的转化量;剖面250cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为1．35mm、0．0065mg／cm^2,变异系数大于1．8,表现出很强的空间变异性。模拟结果的地统计学分析表明：蒸发量和蒸腾量,收获时剖面250、150cm埋深处的土壤水通量的半方差函数均可用球状模型描述,其变程相近,约为8．7m;土壤水渗透量与累积硝态氮淋失量表现为相互独立的空间结构。考虑有机氮矿化速率空间变异性的土壤氮素净转化量可用球状模型描述,其变程与有机质含量的变程接近,约为4．7m。     

再生水滴灌土壤中砷（As）时空分布规律试验研究

为研究再生水中污染物As在土壤中迁移转化规律,以地下水滴灌为对照,对生长季内大棚蔬菜进行再生水滴灌试验研究,分析探讨了再生水滴灌后7天内土壤不同深度中As积累分布和运移情况。结果表明:滴灌后第1天,土壤表层As浓度最大,滴灌后第3天100 cm深度处As浓度最大,表层土壤As浓度略有降低,第5天到第7天,各层土壤As浓度接近,80~120 cm处浓度最大,深度低于120 cm时As浓度随深度增加而略降低。生长季内及生长季后土壤As随着灌水次数增加而变化,具体情况为,表层土壤As蓄积增加,土壤深度80~120 cm处As增加较少,200 cm处As浓度减小。因此,适当浓度再生水滴灌情况下,土壤深层As浓度符合《土壤环境质量标准》的标准限值,适当浓度的再生水滴灌不会造成As污染。     

区域水土特性参数时空变异分布特征及相关分析

作者应用地质统计学原理与方法,在山东簸箕李引黄灌区开展大尺度区域水土特性参数时空变异性的研究,描述农田排水、地下水、表层土壤中含盐量的空间与时间变化分布趋势和特征,分析其间存在的相关关系。结果表明,在一个完整的水文循环年内,研究区域的水土特性参数之间具有相近的空间变异分布状态和特点,但却表现出不同的时间变异分布趋势与特征。农田排水和表层土壤的含盐量随季节变化的分布状态在灌区上、下游相对稳定,在中游却变化明显;地下水的盐分浓度在整个灌区的分布状况没有呈现出明显的时间变异性。在春季至初夏时段内,农田排水中含盐量的增加似乎对地下水水质的影响较小,而对表层土壤积盐状况影响较大。研究成果为灌区制定合理的水资源利用与农田水土管理策略提供了理论依据。     

关于测定水中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮的方法探讨

含氮化合物是水体污染监测中的重要指标,因此需要可靠精确的检测方法作为支撑。本文采用气相分子吸收光谱法对亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮进行检测分析,结果表明:标准曲线相关系数均大于0.999,检出限、精密度、准确度、加标回收率均满足方法要求。表明气相分子吸收光谱法具有较高的灵敏度和准确度,稳定性好,可实现样品在线自动稀释和在线消解,简化样品前处理过程,更适用于大批量含氮化合物水质检测工作。     

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(p<0.01),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。