农田地表径流氮素流失特性分析

为了了解不同的灌溉条件下水旱农田地表径流氮素流失特性,开展水旱作物节水与传统灌溉条件下农田地表径流氮素流失试验研究。结果表明,不同作物类型对氮素流失影响显著,旱地铵态氮质量浓度低于水田,而硝态氮则高于水田;灌溉方式对氮素流失有一定的影响,但并不显著。虽然节水灌溉农田地表径流氮素质量浓度较高,但由于排水总量大大减少,所以...     

不同坡度下紫色土坡耕地径流与氮素流失特征

采用野外径流小区对紫色土丘陵区2013年4次典型降雨产流事件进行了监测,研究了不同坡度下地表径流和壤中流产流及氮素流失特征。结果表明：自然降雨条件下,地表径流与壤中流径流量随坡度的增加呈先增大后减小的趋势。径流方式对紫色土坡耕地径流氮素质量浓度和排放通量具有明显影响。壤中流中的总氮排放浓度与氮流失通量在不同降雨条件不同坡度下的变化趋势与壤中流径流量的变化一致。在不同坡度下,壤中流中的氮素浓度比地表径流低,但氮排放通量是地表径流的1.15～4.18倍,以壤中流形式形成的氮素损失是紫色土坡地氮素迁移的主要方式。紫色土坡地径流量和径流中流失的氮浓度及通量都存在一个临界坡度值。研究结果可为调控长江上游紫色土丘陵区氮素流失提供参考。     

PAM和SAP防治库区坡地肥料污染试验

选取北京市怀柔区水库附近一处坡地栗园作为试验地,用表土改良剂(聚丙烯酰胺,PAM)和土壤保水剂(SAP)进行坡地栗园的肥料污染防治,通过人工降雨试验方法对PAM的防污效应进行了研究,同时进行为期2年(2010 ～2011年)的野外监测试验,研究了技术应用以后坡面水土和养分流失,土壤剖面墒情和氮素运移等情况.结果表明:PAM减小坡面次降雨径流氮素平均质量浓度和污染物排放负荷的幅度分别为5％～8％和16％～22％,其中PM的处理减少坡面氮素流失方面效果最好;与未施加化学制剂的对照PS0相比,化学制剂联合处理组PS1、PS2分别提高根层土壤含水率10.4％、23.7％,提升根层氮素含量3.8％、22.3％,减少坡面径流含沙率30.7％、61.7％,减少坡面径流硝态氮流失14.7％、30.7％.     

有机碳分布对氮素迁移转化的影响数值模拟

针对外源性有机碳影响下土壤氮素各转化过程的定量计算问题,基于土壤氮素迁移转化数值模型NPTTM,考虑外源性有机碳在土壤中的不同分布类型,及其对反硝化过程的影响函数,采用含有机碳的二级处理再生水灌溉试验对该改进模型进行验证,结果表明,改进后的模型能很好地拟合试验过程土壤水氮动态变化过程。同时,为了探究有机碳分布对氮素迁移转化过程的影响,本文采用该验证模型进行有机碳随深度分配数值实验,计算结果表明不同的有机碳分布对土壤铵态氮的影响较小,但对硝态氮的影响较大。土壤中较高的有机碳汇集会造成铵态氮浓度的增加,而有机碳浓度增大会增强反硝化作用进而减小硝态氮浓度。     

稻田地表径流氮素流失量数值模拟及淋失规律

【目的】研究稻田氮素径流流失和淋失规律。【方法】在连续淹水条件下开展稻田野外试验,对氮素径流流失过程进行了数值模拟,同时分析了施肥前后土壤剖面氮素质量浓度分布。【结果】施肥当天径流试验中总氮、氨态氮和硝态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和氨态氮用指数函数拟合。氮素径流流失过程前期,累积流失量与累积径流量的关系曲线可用抛物线函数拟合,径流后期用抛物线函数拟合效果略好于对数函数。在连续淹水下稻田中硝态氮量很低,主要以氨态氮形式流失。上层土壤(0~30 cm)氮素量大于下层,且上层的氮素量随时间的变化幅度高于下层。【结论】稻田氮素径流流失过程可通过初等函数拟合进行定量描述,提高根系对上层土壤氮素利用率有利于减小氮素淋失,且氮素量呈现高离散程度的上层土壤区是淋失过程定量描述的重点和难点。     

旱涝急转条件下红壤坡地径流养分流失特征研究

为了研究旱涝急转条件下红壤坡地地表径流、壤中流及其养分流失规律,通过径流小区试验,分析对比在旱涝急转条件下,裸露(CK)、百喜草全园敷盖(T1)和百喜草全园覆盖(T2)措施下红壤坡地地表径流和壤中流产流及总氮、总磷流失特征。结果表明,旱涝急转条件下,地表径流产流过程随着雨强的变化而变化,壤中流产流开始后径流过程与地表径流相似;地表径流和30cm壤中流养分流失呈现先增大后减小最终趋于稳定的趋势,60cm壤中流和105cm壤中流养分质量浓度相对稳定;T2处理对于减少径流养分流失的效果最好,地表径流和壤中流径流量分别为CK的32.89%和45.05%,径流中养分质量浓度也明显降低。     

蓄水坑灌体系温度对土壤氮素运移转化影响

通过研究体系温度对蓄水坑灌施条件下土壤水分及氮素运移转化的影响,明确蓄水坑灌土壤水氮时空分布特征,探究土壤水氮运移迁移转化机理,以期为水肥合理灌施提供理论基础。通过模拟构建蓄水坑灌模型,以大型控温箱精确控制土壤温度,采用克里克空间插值法分析了蓄水坑灌条件不同体系温度下的水分、硝态氮、铵态氮时空分布特征,结果显示7 h左右土壤水分、养分完成入渗进入再分布阶段,土壤水分随着时间的推移其垂向和径向迁移距离均逐渐增大,同一时刻,温度越高其横向与径向迁移距离越大,且靠近蓄水坑壁区域的土壤含水率相对越低;土壤中铵态氮含量在不同温度下随时间推移均呈现先增后减的现象,低温下第15 d时土壤养分再分布核心区出现下降趋势,中、高温第10 d时已出现下降趋势,且其迁移距离远低于水分、硝态氮的迁移距离;土壤中硝态氮含量在10℃下第10 d时出现增高现象,而20、25、35℃下第5 d时已出现增高现象,由蓄水坑周边至湿润体边缘呈现"低-高-低"的分布态势。表明再分布阶段温度升高能提高水分的再分布速率,提高脲酶活性加快尿素水解转化为铵态氮,同时促进硝化反应进程抑制铵态氮在土壤中的积累,当土壤含水量过高时,会抑制土壤中氮素的硝化作用。     

降雨条件下农田氮素地表径流流失特征研究

为探究沟施氮肥后,氮素随地表径流的流失规律,在野外降雨模拟试验条件下,研究了农田裸地氮素随地表径流流失规律。结果表明,在一定雨强范围内,土壤前期含水率对产流特征影响显著;在该裸地试验场地条件下,硝态氮质量浓度输出变化过程和总氮表现出良好的相关性,是氮素输出的主要形态;且硝态氮质量浓度随时间的变化曲线下降部分的下降速率具有一定规律性,用幂函数曲线拟合的结果最好,R2均在0.90以上;3次事件的地表径流累积量与累积氮素流失量成良好的正相关关系,可对观测值用幂函数和线性函数进行分段拟合。合理施肥,并尽量避免在强降雨来临前施肥,可以减缓施肥不当所造成的农业面源污染。     

聚丙烯酰胺(PAM)对不同土壤坡地水分养分迁移过程的影响

采用室内人工降雨模拟试验,分析了小降雨强度下聚丙烯酰胺(PAM)对塿土和砂黄土坡面土壤水分养分迁移过程的影响。试验结果表明,与对照相比较,PAM处理降低坡地入渗速率,增大了地表径流量,砂黄土表现更显著,其径流系数提高了约113%;PAM对土壤硝态氮流失过程影响甚微,但对径流磷和钾的流失特征影响显著;施加PAM分别增加塿土坡地径流磷和径流钾流失量近55%和100%,分别提高了砂黄土坡地径流磷和径流钾流失量1.4倍和4.8倍。因此,水蚀环境不严重的黄土坡地,采用地表施加PAM方式来降低土壤养分流失的途径是不适宜的。     

农业小流域“田-沟”系统氮素时空变化分析

为研究农业小流域尺度上氮素的时空变化趋势,以夏作期内位于南京市溧水县白马镇的典型农业小流域为研究对象,通过野外监测和室内化验分析相结合,探讨了小流域内土壤氮素含量的时空变化,并分析了排水沟道中氮素质量浓度的时空分布特征.结果表明:夏作期小流域内土壤3种形态氮素质量分数时间上存在一定差异性,土壤全氮质量分数呈先增大后减小趋势,土壤硝态氮、铵态氮质量分数均呈总体减小趋势,降幅分别为37.1%,60.9%;小流域土壤全氮质量分数空间上分布趋势为中部较高,四周较低,南部相对于北部质量分数较大.夏作期排水沟道中总氮、硝态氮、铵态氮平均质量浓度依次为3.54,0.81,0.59 mg/L;在排水沟道的迁移过程中,3种形态氮素质量浓度均是沟道出口处大于沟道入口处.     

滇中高原不同土地利用类型土壤水氮变化试验研究

【目的】研究不同土地利用类型土壤水氮变化特征及其相关性,为滇中高原农田红壤土水肥流失和治理提供科学依据。【方法】通过2018年6—10月自然降水条件下标准径流小区的试验数据分析,对林地、园地、荒草地、坡耕地和裸地土壤水氮各指标进行测定,并分析其相关性,其中裸地作为对照。【结果】在土壤深度方向上,土壤含水率随土层深度的增加而增大;5种地类土壤全氮的量均值分别为1.67、0.76、0.70、0.52和0.67 g/kg。土壤硝态氮在0～100 cm土层平均量最高园地为13.39 mg/kg,最低裸地为5.13 mg/kg;林地、坡耕地、荒草地土壤铵态氮量随土壤深度先减少后增加。在时间上,土壤含水率呈波动性变化;土壤全氮量在6—10月平均值最大为园地(0.92g/kg),最小为坡耕地(0.50 g/kg);林地、荒草地、坡耕地土壤硝态氮量随时间延长逐渐减小;园地和裸地土壤铵态氮量随时间延长减少。土壤含水率和土壤铵态氮量与土层深度呈极显著相关关系(P0.01),土壤硝态氮和土壤铵态氮与时间的相关系数分别为-0.440,P=0.028和-0.442,P=0.027,变化呈显著相关关系。【结论】滇中高原农田红壤土壤水分垂直运移规律为随土壤深度增加而增大,不同土地利用类型土壤氮素时空差异较大,土壤全氮的量与土壤深度和时间相关性不显著(P0.05)。     

微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化试验研究

为探明微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化影响,2017—2020年在泸西县大栗树村三七种植基地设置3个灌水水平0.4FC(W1),0.6FC(W2),0.8FC(W3),4个施肥水平3.20(F1),4.80(F2),6.20(F3)和120.00 kg/ha(F4),CK为对照,共13个处理.研究微喷灌施肥条件下不同灌水及施肥对三七土壤全氮、硝态氮和铵态氮运移转化影响.结果表明:不同灌水施肥全氮质量比随时间增加先增大后减小,硝态氮质量比随时间增加先减小后增大,铵态氮质量比随时间增加逐渐减小,8月W2F3全氮质量比最大,9月W2F4硝态氮质量比最大,6月W2F4铵态氮质量比最大.全氮和铵态氮质量比随土层深度增加逐渐减小,硝态氮质量比随土层深度增加先减小后增大,全氮、硝态氮和铵态氮聚集在土层0~10 cm,W2F3土壤全氮和硝态氮质量比最大,W2F4铵态氮质量比最大.灌水量与硝态氮和铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.01),与全氮呈负相关且相关性具有统计学意义(P<0.05),施肥量与硝态氮呈正相关且相关性具有统计学意义(P<0.01),与铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.05).该研究明确灌溉施肥可调控酸性红壤土三七氮素运移转化特性,改善农田微生态环境,提高水氮利用效率,为有效防治病虫害提供技术支持和理论依据.     

肥液浓度对膜孔交汇入渗水氮运移转化影响

通过分析膜孔多向交汇入渗条件下肥液质量浓度对土壤水分分布特征和氮素运移转化影响的室内试验资料,研究提出了土壤湿润体的含水率及其硝态氮和铵态氮与不同肥液质量浓度和灌水入渗时间关系的经验公式,提出了湿润体内土壤含水率及其减小量和减小率、土壤硝态氮及其转化量和转化率、土壤铵态氮及其转化量和转化率与肥液质量浓度和运移转化时间关系的经验公式.结果表明：该经验公式的相关系数均大于0.9000,标准误差很小,且通过0.05的显著性检验,可见该经验公式能反映膜孔多向交汇入渗不同肥液质量浓度的土壤水分分布和氮素运移转化规律.     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

地面灌施条件下土壤水氮运移规律研究

为了解地面灌施条件下土壤水氮运移的规律,通过室内垂直土柱试验,研究了不同土壤体积质量(1.3、1.4、1.5g/cm3)和不同肥液浓度(300、500、700、900mgN/L)对水氮运移的影响。结果表明:0~55cm范围内同一土层土壤含水率随着土壤体积质量的增加而增加,55cm以下的土壤,土壤体积质量越大含水率越小,肥液浓度对含水率分布规律基本没有影响;0~60cm范围内硝态氮含量小于本底值,75cm以下,硝态氮含量为本底值的5~8倍,同一土层硝态氮含量随着体积质量的增大而降低。肥液浓度对硝态氮分布影响不大,但在湿润峰处,硝态氮含量随着肥液浓度的增大而减少;地表铵态氮含量随着时间的增加而降低,铵态氮含量随深度先增大后减小,地表铵态氮含量大于本底值,距离地面15cm达到最大,之后逐渐减小,湿润峰处铵态氮含量小于本底值。0~25cm范围内,体积质量越大铵态氮含量越高,25cm以下的土壤则相反。肥液浓度对铵态氮分布影响不大,但对铵态氮含量影响显著,肥液浓度越大,铵态氮含量越高,肥液浓度差值越大,铵态氮含量相差也越大。该研究对提高地面灌施条件下的水氮利用率具有重要意义。     

不同毛沟布置方式下农田次降雨氮素流失特性分析

为了研究田间工程对农田氮素随径流流失的影响,该文通过设置不同排水毛沟布置方式下农田对比试验,观测研究了农田出口的降雨径流特征以及氮素流失特征,结果表明：与毛沟布置多的处理相比,毛沟布置少的处理径流对雨强变化敏感度相对较小,其径流峰值滞后,且高峰径流量持续时间长,但总氮输出负荷减少7.44%;2个处理之间铵态氮和硝态氮的流失量均差异显著;在径流初始及峰值阶段铵态氮占总氮的比例显著高于径流消减阶段,硝态氮的比例全过程变化不大;硝态氮、铵态氮、总氮的输出负荷与径流量呈线性正相关。研究表明：汇水面积小,毛沟布置多的处理减少农田涝渍效果明显,而汇水面积大,毛沟布置少的处理能有效降低总氮的输出负荷。     

控制平原湖区棉田暗管排水水位对氮素流失影响分析

选取控制水位为地下0、30、50、80、100 cm的5块棉花地,测定分析生育期内土壤和排水中氮素含量,探讨不同的地下水控制水位对土壤氮储量和径流中氮素排放量的影响。结果表明,5块棉花地雨后地下水水位与控制水位显著线性相关,单位面积土壤中氨态氮储量随控制水位的降低而减少,暗管径流中氨态氮排放量与暗管排水量有明显的线性正相关关系,硝态氮的排放量有随控制水位降低而增加的趋势。     

冬小麦田间根层中氮素迁移转化规律研究

在冬小麦生长期田间试验的基础上，建立了土壤──作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型，该模型考虑了有机氮的矿化、铵氮的硝化与挥发、硝态氮的反硝化以及土壤吸附、作物吸收等多种影响因素，利用溶质扩散──对流方程模拟了冬小麦生长期田间水分、铵氮、硝态氮含量及其分布的变化。模拟模型计算结果与田间试验结果比较说明，数学模型能较好地模拟田间的实际情况。模型计算结果表明，在不同灌水定额情况下，６０ｍｍ／次的灌水量就能基本满足作物生长的需要，而且几乎不造成深层渗漏。增大灌水定额，作物吸收水量的增加十分有限，却可能导致大量水的深层渗漏损失，溶解在土壤水中的硝态氮亦随土壤水往深层移动，作物吸收的氮量有所减少，并且随土壤水的下渗，硝态氮的深层渗漏损失显著增加。     

土壤容重对涌泉根灌土壤水氮运移特性的影响

在室内通过人工配置不同水平土壤容重(1.35、1.40、1.45、1.50 g/cm~3),用土箱进行水肥入渗模拟试验,研究土壤容重对累积入渗量、湿润锋运移、土壤水分以及铵态氮和硝态氮运移的影响,建立以土壤容重和入渗时间为自变量,累积入渗量和各向湿润锋运移距离为因变量的经验模型。结果表明:土壤容重对累积入渗量、各向湿润锋运移距离及湿润体内水分和氮素的分布、转化均具有较为显著的影响。随着土壤容重的减小,累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体内水分、铵态氮及硝态氮含量均呈增大趋势。入渗系数K随着土壤容重的增大而减小,入渗指数α随着土壤容重的增大而增大;在同一时刻,湿润体内铵态氮和硝态氮含量的平均值、变化量及转化率均随着土壤容重的增大而增大。距离灌水器越近,铵态氮、硝态氮含量越高;湿润体内铵态氮分布主要集中在灌水器附近,随着再分布进行,湿润体内铵态氮含量、转化率逐渐减小,转化量逐渐增加。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,铵态氮含量降幅依次为2.34%、11.41%、34.22%、59.06%和73.75%。湿润体内硝态氮分布区域与水分分布相似,随着再分布进行,湿润体内硝态氮含量、转化量逐渐增大,再分布15 d达到最大值;而转化率呈现出先增大后减小的趋势,再分布10 d转化率达到最大值。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,湿润体内硝态氮含量依次增加0.76%、60.12%、156.95%、204.68%和180.51%。土壤容重对涌泉根灌土壤水分和氮素运移、分布及其转化的影响均较为显著。     

负压灌溉下土壤水分运移特性及氮素分布规律研究

[目的]揭示负压水肥一体化灌溉对红壤水分及氮素运移特征的影响。[方法]配置6种不同质量浓度硝酸铵溶液(0、10、15、20、25、30mg/L),设置无压(负水头高度为0)和负压(1/2极限负水头高度)2个水平进行红壤入渗试验,分析了其入渗特性及氮素分布规律。[结果]硝酸铵溶液促进水分入渗,无压和负压状态下,入渗溶液质量浓度为25mg/L和15mg/L时水平与垂直方向湿润锋运移均达到最大,与相应CK相比累积入渗量最大分别增长2.69倍和3.00倍,平均入渗率分别增长2.38倍和2.18倍;土壤硝态氮和铵态氮量显著增加(p<0.05),与相应CK相比无压和负压状态下硝态氮量最大分别增长8.05倍和7.75倍,铵态氮量最大分别增长13.37倍和10.42倍。停渗时刻,同一质量浓度入渗溶液无压状态下水平与垂直方向湿润锋运移距离、累积入渗量均显著高于负压状态,各处理最大分别高出2.01、2.148和4.69倍;距出水点相同的距离,无压状态下土壤含水率、硝态氮和铵态氮量均高于负压状态。[结论]负压灌溉显著缩短水平与垂直方向湿润锋运移距离,降低土壤累积入渗量、含水率、硝态氮和铵态氮量。2种入渗条件下,土壤硝态氮量随入渗距离增加而增加,而土壤铵态氮量随入渗距离增加则呈下降趋势。