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。     

土壤容重对一维垂直浑水肥液入渗水氮运移特性影响

为了揭示土壤容重对浑水肥液入渗水氮运移特性的影响,通过室内土柱试验,研究不同土壤容重(1.30,1.35,1.40,1.45 g/cm³)累积入渗量、湿润锋运移距离、土壤含水率分布规律以及土壤硝态氮运移特性,采用Philip入渗模型和电容充电经验模型对累积入渗量进行了拟合,建立了累积入渗量、湿润锋运移距离与土壤容重之间的关系.结果表明:在同一入渗时间下,浑水肥液累积入渗量随土壤容重的增大而减小;土壤容重越大,湿润体体积、湿润体内水分及硝态氮分布范围均越小.浑水肥液累积入渗量符合Philip入渗模型和电容充电经验模型;湿润锋运移距离与入渗时间呈显著幂函数关系;供水结束后土壤含水率及硝态氮含量均随着入渗深度的增加而减小;随着土壤水分再分布上层土壤硝态氮逐渐减小,下层逐渐增大,再分布2 d后硝态氮含量在湿润锋附近出现峰值,整个湿润体硝态氮含量分布趋于均匀.研究成果为进一步研究浑水肥液入渗氮素运移提供基础参考.     

涌泉根灌肥液入渗水氮运移特性研究

为了提高涌泉根灌模式下水肥利用率,减少氮肥流失与深层渗漏,通过涌泉根灌肥液入渗田间试验,研究了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗湿润体及其水氮运移特性,揭示了涌泉根灌土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液质量浓度的变化关系;建立了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗量和湿润锋运移经验模型;分析了入渗湿润深度范围内肥液质量浓度分别对土壤NO-3-N和NH+4-N含量分布特性的影响。结果表明:肥液质量浓度增大,单位面积累计入渗量随入渗时间增加而增大,并且入渗量和湿润锋运移距离均与入渗时间呈极显著幂函数关系,决定系数分别达到0.98和0.96,均大于临界相关系数rα(0.605 5);入渗再分布阶段,肥液质量浓度41.7 g/L能更好地保证枣树根系水分的吸收,而不同肥液质量浓度对土壤氮素转化率影响有所不同,硝态氮转化率基本不明显,而肥液质量浓度为33.3 g/L时铵态氮转化率最高。     

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。     

涌泉根灌交汇入渗对土壤水氮运移特性的影响

为提高涌泉根灌水肥的利用效率,通过野外肥液入渗试验,探究了不同灌水器间距(30,40,50,60 cm)条件下湿润锋运移、湿润体积、土壤水分及氮素分布的规律.结果表明:不同灌水器间距对湿润锋运移距离以及湿润体体积均具有较大的影响;随着灌水器间距的增大,水平最大湿润距离、产生交汇时间和湿润体体积均呈递增趋势,而交汇面处湿润深度和土壤氮素质量分数均呈减小趋势.灌水结束后,在灌水器处土壤水分及铵态氮量最高,交汇面处次之.随着再分布进行,湿润锋继续运移,湿润体增大,湿润体内氮素量逐渐升高;再分布1 d,湿润体基本达到稳定状态,再分布5 d,铵态氮量基本达到最大值,在观测的15 d内,硝态氮量一直处于持续增加状态.研究为涌泉根灌水氮高效利用奠定了基础.     

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。     

灌水器流量对涌泉根灌土壤水氮运移的影响

为了提高涌泉根灌水肥一体化灌溉模式下水肥的利用效率,采用大田肥液入渗试验,探究了不同灌水器流量(4,6,8,10 L/h)条件下湿润锋运移、土壤水分及氮素分布的规律.结果表明:不同灌水器流量对湿润锋运移距离及湿润体内水分及氮素分布均具有较大影响,随着流量的增大,各向湿润锋运移距离均增大;灌水结束,湿润体内同一位置处的土壤含水率、铵态氮及硝态氮质量分数均伴随着灌水器流量的增大而增大,湿润体内水分分布相对越均匀;各向湿润锋运移距离均与入渗时间具有显著的幂函数关系,得到以湿润锋运移距离为因变量,入渗时间和流量为自变量的数学模型;灌水结束后随着入渗的继续进行,湿润体内水分及氮素进行再分配,再分布1 d,湿润体内水分分布更加均匀,达到田间持水量;再分布3 d,期间湿润体内水分及铵态氮量逐渐减小而硝态氮量增加.以上研究成果为进一步研究涌泉根灌水氮高效利用技术奠定了基础.     

层状土膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化模拟研究

采用试验与数值模拟相结合的方法，探究了层状土条件下膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化规律。试验设置了3种夹砂层位置，利用HYDRUS-3D模型对层状土膜孔灌肥液自由入渗水氮运移和氮素转化过程进行模拟预测，并进行了验证。研究表明:根据简化膜孔灌入渗量的计算方法，将膜孔灌分为垂直一维入渗和膜孔侧渗，膜孔侧渗量在膜孔入渗量中起主导作用，并且受夹砂层位置的影响较大，随夹砂层埋深的增加而增大，而夹砂层位置对垂直一维入渗减渗作用较小；层状土膜孔灌湿润体的湿润锋面形状与均质土的半球体或半椭圆体有明显不同，并且在土?砂交界处有明显的不连续现象；随再分布时间的延长，土壤湿润体中尿素含量整体呈降低趋势；再分布阶段，膜孔中心处附近铵态氮均大于湿润锋处的，并随着远离膜孔中心方向逐渐减小，铵态氮主要集中分布在夹砂层以上土层中，并且在土?砂界面含量明显增加；随着时间的增加，相同位置处的硝态氮含量增大，水平湿润锋处的硝态氮含量较膜孔中心附近的增加速度快，并在土?砂界面含量较大；尿素转化运移过程中氮素的实测值与模拟值一致性较好，说明氮素链式反应参数选取较合理，模型模拟效果较好。该研究为模拟预测层状土条件下膜孔灌肥液自由入渗氮素运移和转化规律提供了理论和方法基础。      

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。     

灌水器埋深对涌泉根灌土壤水氮运移特性的影响

为了提高涌泉根灌水肥的利用效率,采用大田入渗试验,探究了不同灌水器埋深条件下涌泉根灌土壤湿润锋运移、土壤水分及氮素分布的规律。结果表明,不同灌水器埋深对湿润锋运移距离以及扩散速率均具有较大的影响。随着灌水器埋深的增加,水平最大湿润峰和垂直湿润峰运移距离均呈递减趋势;湿润锋运移距离与入渗时间有显著的幂函数关系。灌水结束后,在灌水器处铵态氮及硝态氮量最高,距离灌水器越远,氮素量越低;随着再分布进行,铵态氮量逐渐升高,而硝态氮量逐渐降低。     

施肥量对膜孔灌土壤氮素动态变化影响

为了研究施肥量对膜孔灌玉米整个生育期土壤硝态氮动态变化和收获后累积影响以及对硝态氮的环境影响进行评价,在测坑中进行了膜孔灌不同肥量施尿素试验,分析测定了膜孔灌玉米不同生育时期的土壤硝态氮质量分数。研究表明,不同施肥量处理距膜孔中心距离越大,垂直剖面上的硝态氮质量分数越小,施肥量越大,垂直剖面上的硝态氮质量分数越大;不同施肥量处理距膜孔中心3cm和8cm的垂直剖面上出现硝态氮累积峰,增大施肥量推迟了玉米吸收硝态氮最大时期;施肥量越大,玉米产量越高,累积的硝态氮质量分数越大,硝态氮累积量与施肥量之间存在对数函数关系;在拔节期和抽穗期,中肥量和高肥量处理下层的土壤硝态氮质量分数高于本底值,是硝态氮淋失的危险时期。     

水氮对薯田土壤水分及马铃薯产量的影响

以马铃薯品种冀张薯8号为供试材料,在宁夏半干旱区固原旱地进行了膜下不同滴灌量和施氮量对薯田土壤水分及马铃薯产量的影响试验研究。结果表明:膜下滴灌可明显提高0~40cm土层土壤水分,水肥一体化适时、适量供给马铃薯,为马铃薯块茎生长至快速膨大阶段创造了适宜的水肥环境条件,加之地膜覆盖保墒,使其在水肥最佳状态下生长发育,达到了节水、节肥、增产的作用。氮肥施肥量75~300kg/hm~2,膜下滴灌450m3/hm~2,土壤水分10.03%~17.97%,较225m3/hm~2处理增加80%~59.5%。优化出马铃薯膜下滴灌定额450m3/hm~2、氮肥225kg/hm~2最佳栽培模式,马铃薯产量2.630 175万kg/hm~2,较无氮肥处理增产36.95%,氮素生产效率31.54kg/kg,水分生产效率69.88kg/(hm~2·mm)。     

灌水量对膜孔灌农田水分运移分布和动态变化影响研究

通过室外测坑灌溉试验,分析了灌水量对膜孔灌玉米不同生育时期的土壤水分运移分布和动态变化的影响。研究表明,灌水后第1天,土壤含水率以膜孔为中心呈等值线分布,土壤水分在再分布过程中出现交汇情况,交汇后土壤水分向更深度方向运移;随着生育时期的递进,膜孔中心附近的土壤含水率逐渐减小,土壤含水率在膜孔中心处最小,随着距离膜孔中心距离的增大而增大;不同灌水量对作物吸收水分后水分分布影响明显,相同深度处,灌水量越大,土壤含水率越大;玉米耗水量随灌水量增大而增大,耗水量和灌水量之间存在显著的幂函数关系。     

膜孔灌单向交汇肥液入渗湿润体特性试验研究

通过室内膜孔单向交汇肥液入渗试验,研究了肥液入渗下湿润锋的运移特性,建立了湿润锋运移速率与入渗时间的经验模型;分析了膜孔单向交汇面湿润锋形状,建立了交汇面湿润锋运移距离随时间变化模型;研究了湿润体内土壤含水量和土壤水分再分布的规律。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究提供参考。     

设施条件下膜孔灌土壤水氮运移分布特性研究

在室内进行了模拟设施条件下膜孔灌灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水量和硝态氮质量分数。研究表明,土壤含水率和硝态氮质量分数随着灌后时间延长逐渐减小,土壤水分和硝态氮在灌后1d内存在明显减少现象,灌后5d土壤硝态氮反硝化作用加强;土壤含水率和硝态氮存在耦合现象,二者分布趋势基本相同,以膜孔中心为最大,远离膜孔中心逐渐减小。     

膜孔灌玉米农田尿素转化和分布特性研究

为了研究膜孔灌玉米农田尿素转化和分布特性,在测坑中进行了膜孔灌和畦灌施尿素试验,分析测定了施尿素后不同时间的土壤铵态氮和硝态氮含量。研究表明：膜孔灌尿素转化完全后,土壤中氮素的主要形态为硝态氮,可作为膜孔灌农田氮素水平评价的指标;基施尿素下,土壤中的硝态氮含量逐渐增大,分布范围以施肥点为中心呈大致成半圆形;灌水方式对尿...     

水氮盐调控对膜下滴灌棉花产量的影响及耦合模型

为探讨水、盐、氮三因素对棉花生长的耦合效应及最优水肥制度,分别设置了4种灌溉定额(1 575,2 100,2 625,3 150 m³/hm²)、4种施氮量(0,150,300,450 kg/hm²)和4种土壤盐分(非盐化土、轻度、中度和重度盐化土),通过盆栽试验,研究了水、氮、盐对膜下滴灌棉花产量的影响.结果表明:灌溉定额、施氮量和土壤盐分与棉花产量之间符合回归模型,模型对水氮盐的耦合效果较好;单因素对棉花产量影响按因素排序由大到小为灌水量,土壤含盐量,施氮量;耦合作用的影响按因素排序由大到小为盐氮,水氮,水盐;水氮施加量对棉花产量的影响均存在阈值,低于此阈值,棉花增产效果较为明显;中、重度土壤盐分含量明显抑制棉花生长;通过回归模型进行耦合分析,最适合研究区的水肥盐耦合方式为轻盐土壤、灌溉定额2 677 m³/hm²和施氮量202 kg/hm².本研究将为盐碱区棉田水肥高效利用提供科学依据.     

水肥耦合对水稻生长土壤呼吸与无机氮的影响

为研究不同灌水方式配施腐植酸肥对水稻干物质转运、碳含量和土壤呼吸速率以及无机氮含量的影响,在大田试验条件下设置了3种灌水方式（控制灌溉、淹灌和浅湿灌溉）和5种施肥方式（100%尿素（T1,为当地传统施肥方式,纯氮量110kg/hm2）、30%腐植酸肥+70%尿素（T2）、50%腐植酸肥+50%尿素（T3）、70%腐植酸肥+30%尿素（T4）和100%腐植酸肥（T5,1500kg/hm2）),共计15个试验处理,并对水稻的抽穗后期干物质转运、成熟期水稻各器官的碳含量以及土壤呼吸速率和无机氮含量进行观测。结果表明：水肥处理影响了水稻的干物质转运、碳含量和土壤呼吸速率以及氮素形态的积累,在CT5、WT5和FT5处理下水稻抽穗后期茎叶干物质转运相比较其他水肥处理,具有显著优势,且在成熟期各器官的碳含量也相对较大;随着腐植酸肥的增加,3种灌水方式下的土壤呼吸速率逐渐增大,控制灌溉不同施肥处理下的土壤呼吸速率大于淹灌和浅湿灌溉,而淹灌和浅湿灌溉各处理之间的差异不显著;腐植酸肥的增加,提高了土壤铵态氮和硝态氮含量,并在CT5处理下达到最大值。因此,控制灌溉下施加1500kg/hm2腐植酸肥,能够提高水稻的生长和改善土壤的呼吸和无机氮含量,综合考虑CT5处理为最佳的水肥模式。     

不同滴灌条件下土壤水分分布与运移规律

通过对相同规格的滴灌带在不同土壤含水量、不同滴灌方式和不同灌水量条件下灌水,研究水分在土壤中的下渗分布规律。结果表明,单管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体均呈坛状;双管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体依灌水量大小而异,灌水量较小时呈并放双碗状,随灌水量增大,湿润体逐渐呈坛状。不同滴灌方式下灌水,满足植物根系需要的灌水量不同,单双管滴灌灌水量分别为300 m3/hm2和450 m3/hm2时即可满足植物根系对水分的需求。单双滴在相同灌水量条件下,土壤表层湿润半径大小变化因土壤含水量不同而不同,土壤垂直湿润深度随灌水量增大而增加;在相同灌水量条件下,滴灌方式和初始土壤含水量对土壤水分湿润圈大小有很大影响。