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。     

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。     

层状土壤条件下地下滴灌水氮运移模型及应用

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,考虑地下滴灌灌水器流量随时间的变化,建立了层状土壤地下滴灌施用硝酸铵(NH4NO3)条件下水氮运移的数学模型。利用均质砂土(S)、均质壤土(L)、上砂下壤(SL)和砂土夹层(LSL)四种土壤的试验数据对模型进行了验证。结果指出,考虑土壤中灌水器流量随时间变化可稍改善土壤含水率和硝态氮的模拟精度。利用验证后的数学模型研究了灌水器流量(1.1、1.75和2.6L/h)、灌水器与犁底层相对位置对地下滴灌水氮分布的影响,模拟结果表明灌水器流量对含水率分布的影响不明显,但灌水器流量的增大可明显增加20~40cm土层硝态氮含量;灌水器与犁底层相对位置对水氮分布影响显著,灌水器位于犁底层中(埋深25cm)土壤表层干土层较薄、水氮向下运移深度较小,有利于减小土壤蒸发和避免水氮淋失。     

滴灌施肥条件下土壤氮运移研究浅析

文章通过对国外滴灌施肥条件下氮素运移的模拟和试验研究进行整理综合,得出滴灌施肥条件下土壤氮的运移和分布主要受土壤特性、灌水器流量、肥液浓度、时间和历时及灌水量的影响,而灌水器周围饱和区半径的确定是影响土壤氮素运移模拟精度的关键因素,土壤参数的量化是影响试验结果的重要因素。     

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。     

灌水频率和施氮量对番茄生长及水氮淋失的影响

不合理灌溉水氮管理引起的水氮淋失越来越受到关注。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究充分供水条件下水氮管理参数对土壤水氮淋失和番茄生长的影响。试验选取灌水频率和施氮量2个因素,灌水间隔设3、6和9 d 3个水平,施氮量设0、180和300 kg/hm23个水平。在番茄生育期内观测土壤含水率、土壤水势和土壤氮素含量,番茄收获时测定地上部分干物质、产量和氮素吸收量。结果表明,土壤水分深层渗漏和硝态氮淋失几乎发生在番茄整个生育期内,表现出深层渗漏量增大时硝态氮淋失量也增大的同步特征。灌水间隔3 d和6 d处理的生育期累积渗漏量接近,占灌水量的12%,而当灌水间隔增加到9 d时,生育期深层渗漏量明显增加,占灌水量的18%。同一灌水频率下,硝态氮累积淋失量随施氮量的增加呈增加趋势,生育期累积最大水氮淋失量发生在低灌水频率高施氮量处理。灌水频率和施氮量对番茄植株吸氮量和产量的影响未达到统计学上显著水平(P=0.05)。从减少水氮淋失和方便管理两方面考虑,建议温室滴灌番茄适宜的灌水间隔为6 d。     

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。     

重庆典型岩溶槽谷区土壤氮素迁移过程分析

土壤-地下水系统中的硝氮污染和氮素的循环过程备受关注,但对岩溶区土壤氮素的迁移过程研究较少。选取重庆市典型岩溶槽谷区的灌丛和菜园地,分层取样分析土壤中各种形态的氮素,并用曲线拟合的方法分析氮素随土壤深度的变化,了解岩溶区土壤氮素的垂直分布情况。从分析结果看,硝态氮为土壤无机氮的主要存在和淋失形式;铵态氮垂直分布规律为表层多底层少,说明受土壤吸附作用的影响向下迁移较少;硝态氮的分布呈波峰波谷式变化,干燥时由于硝化作用产生积累,降雨时可能随雨水向下迁移而减少。研究结果可为指导岩溶区农业生产和氮素管理,以及科学治理石漠化提供理论依据。     

不同流量对间接地下滴灌湿润体特征的影响

间接地下滴灌是一种高效的节水灌溉方式,滴头流量是灌溉设计的重要参数。通过室内试验,研究不同滴头下不同灌水历时间接地下滴灌湿润体特征值的变化规律,结果表明:间接地下滴灌下土壤湿润体为近似椭圆体,湿润体的水平、垂直向下和向上湿润锋均与时间有显著的幂函数关系,且相关性较好;灌水历时相同时湿润体体积随滴头流量增大而增大,灌水量相同时湿润体体积随滴头流量增大而减小。     

畦灌施肥模式对土壤水氮时空分布的影响

对冬小麦生长期施用尿素条件下不同畦灌施肥模式的土壤水和氮时空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沿畦长空间分布均匀性,探讨适宜的畦灌施肥模式。结果表明,畦灌施肥模式差异对作物有效根系层土壤水分沿畦长空间分布状况及其分布均匀性的影响较小,而对土壤氮素的影响较为明显。基于入畦单宽流量4L.s-1.m-1和在灌溉全程内均匀施肥的畦灌施肥模式,可在返青水和扬花水灌后2d作物有效根系层内形成较佳的土壤水氮空间分布状态及其分布均匀性,该效果对返青水可延续到灌后10d。采用较大流量和全程施肥的畦灌施肥模式,可为作物高效吸收利用水肥提供相对均布的土壤水氮状态。     

不同滴灌方式对棉田土壤盐分的影响

采用田间抽样调查分析的方法,研究了不同滴灌方式对新疆棉田土壤盐分的影响。结果表明,采用滴灌施肥8年后,0-100cm土体土壤总盐平均质量分数膜下滴灌比地下滴灌高10．98％;在20cm以上土层,土壤总盐平均质量分数地下滴灌比膜下滴灌高出23．35％;在60-100cm土层,土壤总盐平均质量分数膜下滴灌比地下滴灌高出85．99％。造成不同灌溉方式下土壤总盐质量分数差异的主要离子为Cl-和Na＋。膜下滴灌条件下,土壤Cl-和Na＋的质量分数较高。试验区采用地下滴灌时,应防止地表盐分的积累,同时,应结合喷灌或地面灌溉,解决棉花苗期的土壤水和盐的问题。     

毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳、氮素空间分布特征

通过对陕西毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳和氮素的空间分布特征进行研究,为探讨湿地生态系统如何在沙化环境下发挥其特有的功能提供科学依据。在巴吓采当湖泊湖滨带A~F类型区采集土壤,测定土壤的有机碳、全氮、有机氮、硝态氮和铵态氮等指标。利用方差分析、Spearman相关性分析和主成分分析等方法分析对湖滨带有机碳、氮素空间分布特征进行研究。土壤表层0~10cm的有机碳和全氮含量随水位升高呈增加趋势。除了铵态氮外,有机碳、全氮、有机氮和硝态氮含量垂直分布上随着土壤深度增加呈降低趋势。土壤有机碳、全氮含量分别与全磷、土壤容重、含水率、水位显著相关。铵态氮和全磷、含水率、土壤容重、全氮、有机碳和水位等显著相关。硝态氮与微生物生物量碳、氮的相关系数分别为r=0.637和r=0.617(中度正相关)。有机碳及氮素的含量与土壤粘粒含量相关性不高。主成分分析提取3个主成分,累积贡献率达76.15%。土壤全磷、土壤含水率、土壤容重和水位是影响湖滨带土壤有机碳、氮素空间分布的主要因子。     

滴灌湿润体内土壤墒情监测点位置的试验研究

为了快速精确地监测土壤水分,通过田间试验观测了滴灌带一个湿润体内不同位置的7个中子仪监测点0～120cm深度土壤剖面的水分分布,分析了膜下滴灌湿润体内土壤水分随监测点位置的变化情况。结果表明:土壤含水率的差异,只与监测点与滴灌带的距离有关,距滴头5 cm处的监测点与距滴灌带30 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带55、70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点应布置于距滴灌带0～30 cm范围内,不宜超过此范围。     

负压自动补给灌溉原理及可行性试验研究

本文提出了一种新型的负压节水灌溉技术，系统在水源高程低于灌水器高程(供水水头为负值)情况下，无需动力加压设备，自动补给实现灌溉作业。理论分析了负压灌溉的基本原理。试验研究了水源与灌水器间不同高程差(H)对灌水效果的影响，试验结果表明：累计入渗量、最大水平和垂直湿润距离随时间呈幂函数变化关系，随高程差呈指数变化关系，相关系数均非常高；湿润锋开始时运移较快，等时间线较稀疏，后来运移变慢，等时间线变密，湿润体近似为椭球体。理论上和试验均说明只要灌水器与水源的高差不超过一定范围，负压灌溉是可行的。     

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。     

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。