控制灌水对华北高产区土壤硝态氮累积的影响

在长期水分试验的基础上,研究了不同灌溉处理下小麦—玉米两季作物收获后的土壤含水量和剖面硝态氮的累积分布。结果表明:不同的灌溉量对小麦季0~200cm土层含水量产生明显影响,而玉米季和深层土壤含水量没有显著差异。相同的肥料施入水平下,不同灌溉量会造成土壤NO3--N的累积差异,硝态氮的累积量随着灌溉降水量的增加呈下降趋势。灌溉量的多少决定了土壤剖面硝态氮的分布,高灌水量使得各土层硝态氮的含量均低于15mg/kg,且在土壤剖面中的分布没有明显差异;中等程度灌溉水平下,260cm以下土壤硝态氮含量最高;低的灌溉量使得土壤硝态氮大量累积在0~260cm土层。     

水肥管理对土壤盐分、硝态氮分布及番茄产量和品质的影响

为探索盐碱地番茄一垄双行种植条件下的高效水肥管理模式,改善番茄品质,以当地习惯灌水施肥为对照,通过田间试验,开展不同灌溉方式下水肥减量对土壤盐氮分布、番茄产量和水分利用效率的影响。结果表明,土壤盐分含量随着施肥量的增加而增加,低水条件下的土壤盐分含量略高;土壤耕层硝态氮含量随着施肥量的增加而增加,随着灌水量的增加而降低。不同水量交替灌溉方式下,0～20 cm土层土壤硝态氮含量均高于常规灌溉,而40～60 cm土层土壤硝态氮含量则低于常规灌溉。与对照相比,常规沟灌方式下,中水高肥和中水中肥处理下的番茄产量最高,番茄产量分别增加了2.53%和2.02%,低灌水量下的番茄田灌溉水利用效率大于30%,但产量下降了9.60%以上;不同水量交替沟灌方式下,高水低水交替灌溉配施高肥处理下的番茄产量最高,番茄产量增加了1.58%,水分利用效率增加了23.97%,而中水低水交替灌溉配施中肥处理下的灌溉水利用效率最高,水分利用效率增加了36.80%,而产量并没有降低,该处理下番茄品质也有了明显改善。对一垄双行番茄田种植方式而言,采用中水低水交替灌溉配施中肥的水肥管理模式是一种可行的节水提质措施。     

焉耆盆地绿洲区水体硝态氮量调查及其空间分布研究

[目的]研究焉耆盆地绿洲区水体硝态氮污染现状及地下水空间分布规律.[方法]2014 ～2015年通过野外采样及室内化验,利用紫外可见分光光度法测定地表水(80个)、不同埋深地下水(284个)水体硝酸盐含量,并运用统计分析及克里金(Kriging)法研究盆地现状硝态氮量及空间分布.[结果]除包气带水体外,绿洲区水体硝态氮量水平总体较低,但不同类型、区域水体间差异性明显,变异性较高.主要河流与农田排渠均受到人为因素干扰,部分农田排渠硝态氮量已超过10.0 mg/L.地下水硝态氮量与埋深密切相关,包气带水＞手压井＞灌溉井＞自来水井,随着埋深的增加,硝态氮量呈减小的趋势.氮素进入田间后,富集于耕作层等包气带土层,为进入地下水的起点.普通克里金插值(Or-Kriging)结果显示,部分典型灌区地下水已接近甚至超过国际(WHO)地下水安全允许浓度(硝态氮量＞10.0 mg/L),较高的区域多分布于典型灌区.[结论]集约化种植氮肥施用量的增加、利用率偏低是焉耆盆地绿洲区水体硝态氮量升高的主要原因,包气带中积累过多的氮素是水体污染的潜在风险.     

炭基氮肥与灌水对温室番茄产量、品质及土壤硝态氮残留的影响

炭基氮肥是近年来生物炭农用的重要方向.为明确其在不同灌水量条件下设施栽培体系的农学与环境效应,通过两种工艺将生物炭与尿素复合,采用田间试验研究浸泡型炭基尿素和高压型炭基尿素与两个不同灌溉水量(常规及低量)相耦合对番茄光合作用、生长、产量、品质、土壤盐度及硝态氮残留的影响.结果表明,与常规灌水相比,低量灌水使叶片光合作用及叶绿素合成受到抑制,番茄出现减产;浸泡型炭基尿素处理所受抑制相对较弱,番茄产量降低不明显;高压型炭基尿素处理所受抑制较强,番茄产量明显降低;减水措施增强了两种炭基尿素处理叶片的蒸腾作用,提升了番茄果实可溶糖与Vc含量;减水措施还表现为明显增加了两种炭基尿素处理0~80 cm土层中的硝态氮残留量.与普通尿素相比,浸泡型和高压型炭基尿素处理起到了增强叶片光合强度及调节叶片蒸腾强度的作用,增加了叶片叶绿素合成及果径和单果重,番茄产量分别增加34.5%~51.5%、9.1%~15.6%;两种炭基尿素在常规灌水时表现为降低果实硝酸盐及Vc含量,在低量灌水时表现为增加果实可溶糖与Vc含量;与普通尿素相比,浸泡型炭基尿素处理在常规灌水和低量灌水时0~80 cm土层硝态氮总量分别减少了45%和37%,高压型炭基尿素处理在常规灌水时0~80 cm土层的硝态氮总量无明显变化,减量灌水时0~80 cm土层的硝态氮总量增加了13.0%;浸泡型炭基尿素与低量灌水组合处理的土壤硝态氮残留量低于普通尿素与常规灌水组合处理.浸泡型炭基尿素在提升番茄产量与品质、降低土壤氮素环境风险及减少灌水投入等方面均具有较好的推广潜力.     

不同水氮处理对冬小麦生长及土壤硝态氮含量的影响

【目的】研究不同施氮量、灌水量对覆膜冬小麦生长及土壤中硝态氮含量的影响。【方法】以"小偃22号"为供试材料,通过2010年和2011年2年的大田试验,研究了不同灌水量(750m3/hm2(冬前灌),1 500(冬前和返青期各灌750m3/hm2),2 250(冬前、返青期和拔节期各灌750m3/hm2),3 000m3/hm2(冬前、返青期、拔节期和灌浆期各灌750m3/hm2))和施氮量(75,150,225和300kg/hm2,70%基肥,30%追肥)处理对拔节期-成熟期覆膜冬小麦生长、产量及越冬期、返青期和拔节期土壤硝态氮含量的影响。【结果】在拔节期-成熟期,冬小麦的株高随着灌水量和施氮量的增大而增加,表现出明显的正相关性。在越冬期-拔节期,0～200cm土层的土壤硝态氮含量先降低后增加,高氮处理能提高表层0～60cm土壤硝态氮含量,高灌水会降低表层土壤硝态氮含量并增加深层土壤硝态氮含量。小麦产量随着灌水量和施氮量的增大而增加,但在氮肥高于150kg/hm2、灌水量高于2250m3/hm2时,产量增加不显著。【结论】灌水量和施氮量对小麦株高、地上部干质量、产量和土壤硝态氮含量都有一定的影响,灌水量和施氮量超过一定值后,小麦的生长指标则不会显著增加。在本试验条件下,灌水量2 250m3/hm2(冬前、返青和拔节期各750m3/hm2)和施氮量150kg/hm2(70%基肥,30%追肥)处理水氮利用效率最佳。     

河北省地下水浅埋区冬小麦田土壤水分及氮磷分布研究——以安新县为例

地下水与土壤水分之间联系密切,尤其是地下水埋深较浅的地区,为揭示河北省地下水浅埋区冬小麦田2m土层范围内土壤水分及氮磷分布情况,以安新县白洋淀周边冬小麦种植农田为例,于2015—2017年两季冬小麦种植期开展定位田间试验。结果表明:在农民传统田间管理下,两季冬小麦种植期土壤含水率均随深度的增加呈先减小再增加趋势,80 cm土层后土壤含水率基本维持在26%左右;两季土壤硝态氮140 cm土层深度以上硝态氮累积多,140 cm土层深度以下两季硝态氮含量趋近值具有差异性,施肥导致2 m土层范围内土壤硝态氮含量增加,土壤残留的硝态氮累积多,淋溶风险大;两季土壤铵态氮变化具有一致性,大致都稳定在0.7mg/kg左右;两季土壤有效磷均随土壤深度的增加呈减小的趋势,大致分布在4mg/kg左右,两季冬小麦种植期表土层铵态氮及有效磷降幅最大,主要受施肥的影响。本研究成果对白洋淀生态环境的可持续发展具有重要现实意义,同时可为提高地下水浅埋区冬小麦种植农田水分利用提供参考,也可避免因过量施肥造成农业面源污染及地下水污染。     

交替隔沟灌溉和施氮对玉米根区水氮迁移的影响

 【目的】研究交替隔沟灌溉条件下作物根区土壤水氮迁移和累积。【方法】利用小区试验,对供试玉米采取不同的水分和氮素处理,测定交替隔沟灌溉条件下玉米根区土壤硝态氮、铵态氮和水分的变化。【结果】施氮后沟中硝态氮含量增长很快,大多集中在地表下0～30 cm处。随着时间的推移,上层土壤水分携带氮素养分下渗,造成下层土壤硝态氮含量的上升。收获时低水高氮处理的整个剖面上硝态氮的累积量最大,是高水高氮处理的1.2倍,低水低氮处理的是高水低氮的1.27倍。施氮后表层0～30 cm土壤铵态氮含量和累积量达到高峰,30 cm以下变化不明显。收获时各处理的铵态氮在剖面上的分布和累积基本相同。高水处理的土壤水分累积量明显大于低水处理,氮素水平的高低对土壤水分的累积影响不大。【结论】施氮量和灌水量是影响土壤硝态氮、铵态氮和土壤水分分布和累积的最主要因素。高水处理造成根区硝态氮淋失,降低了氮肥的利用。施氮量与硝态氮在根区剖面上的累积呈正相关。与硝态氮含量相比,铵态氮含量较低并且变化不大。最佳的水氮耦合形式为低水高氮（施氮量240 kgN•ha-1,灌水量1485.71 m3•ha-1）。     

壤土特性空间变异对地下滴灌水氮分布及夏玉米生长的影响

 【目的】与地表滴灌相比,地下滴灌的特殊性在于系统性能不仅受水力设计参数的影响,而且还与土壤特性的空间变异密切相关。本文的目的是定量评估地下滴灌系统水力参数和土壤特性空间变异对土壤水氮空间分布和夏玉米生长的影响。【方法】试验田块的土壤为砂质壤土。试验中滴灌带埋深设置0、15和30 cm 3个水平,施肥装置选择国内外常用的压差式施肥罐和文丘里施肥器两种类型;土壤特性测试指标包括颗粒组成、容重、水分特征曲线、含水量、硝态氮和铵态氮含量。采用人工神经网络模型估算了土壤饱和导水率。夏玉米收获时测定了地上部分干物质、产量和氮素吸收量的分布。【结果】试验田块内土壤初始硝态氮含量的变异程度最大,饱和导水率次之,土壤容重的变异程度最小;土壤特性空间变异程度为弱-中等。滴灌带埋深对施肥灌溉后土壤硝态氮在垂直剖面上的分布影响明显,滴灌带附近一般硝态氮含量较高。但施肥装置类型对土壤硝态氮分布的影响不显著;滴灌带埋深和施肥装置类型对土壤铵态氮含量分布的影响均不显著。由地下滴灌系统水力设计和土壤特性空间变异引起的作物地上部分干物质、吸氮量和产量的变异系数明显小于灌溉施肥后土壤氮素的变异系数,接近或小于灌水量与施肥量的变异系数。【结论】对试验土壤来说,土壤特性的空间变异,尤其是土壤初始含水量和氮素含量的不均匀性,可能是导致施肥灌溉后土壤水氮分布不均匀的重要原因。因此在地下滴灌系统设计中应考虑土壤特性空间变异的影响。     

保墒灌溉条件下土壤中硝态氮分布和累积研究

[目的]研究不同保墒灌溉措施对夏玉米地土壤中硝态氮的分布和累积影响。[方法]以玉米作物为试材,在灌溉量为0、600、1200m3／hm2条件下,通过田间试验研究地膜覆盖、秸秆覆盖、PAM处理和非覆盖处理（CK）对夏玉米收获时土壤中．硝态氮的分布和累积状况的影响。[结果]夏玉米收获后,在非灌溉条件下,各处理的硝态氮含量基本随着土壤深度的增加而递减,在灌溉条件下,则在50—70cm土壤中出现硝态氮累积凸峰。无论灌溉与否,0～100cm土壤中各处理硝态氮含量的大小顺序为：PAM处理〉CK〉地膜覆盖〉秸秆覆盖。同一保墒处理,在O～40cm土层,硝态氮累积量均随着灌溉量的增加而降低,在60～70cm土层以下则恰好相反。[结论]该研究为下茬作物的施肥提供理论指导和技术支撑。     

灌水量对日光温室黄瓜水分分配及硝态氮运移的影响

为了揭示灌水量对日光温室黄瓜水分分配及硝态氮运移的影响,以津育5号黄瓜(Cucumis sativus L.)为试材,研究了常规灌溉、常规灌溉量下浮25%和50%3个灌水量条件下,灌溉水的去向、硝态氮淋洗、根层土壤硝态氮运移、根系分布及产量和水分利用效率。结果表明:减少灌水量使水分深层渗漏、土面蒸发及土壤储水量下降,而植株蒸腾量和含水量不同处理差异不显著;在本试验设定的灌水量范围内,灌水量减少有增产趋势,下浮25%和50%分别比常规灌溉增产10.5%和15.4%,水分利用效率提高10.9%和22.0%;并减少了硝态氮的淋洗量,促使养分更多的分布于根层,对节水和保护地下水环境具有重要意义。     

灌溉造纸废水对模拟芦苇湿地土壤中镁离子含量的影响

为研究造纸废水对模拟芦苇湿地土壤中镁离子含量的影响,利用造纸废水灌溉辽宁双台河口芦苇湿地,通过不同灌溉时期以及不同废水质量浓度对土壤剖面中镁离子含量进行观测分析。结果表明:在所有处理条件下,土壤镁离子含量随土层深度增加的变化趋势基本相同,呈"W"形分布,5~10cm土层中含量最多,20~40cm土层中含量最少。在芦苇不同生长期内灌溉造纸废水,土壤中镁离子含量变化量的大小顺序为成熟期发芽期展叶期快速生长期抽穗期。灌溉不同质量浓度的造纸废水后,土壤中镁离子含量变化量的变化趋势300mg/L175mg/L50mg/LCK,说明造纸废水灌溉有助于土壤中镁离子的累积,废水质量浓度越高,镁离子累积量越大。     

不同灌溉方式下设施土壤硝态氮的积累特征及其环境影响

以不同灌溉方式下设施土壤及番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的方法,对连年采用沟灌、滴灌和渗灌灌溉方式的设施土壤硝态氮、全盐含量、pH及番茄果实硝酸盐含量、水分生产效率进行了研究。结果表明:三种灌溉方式土壤硝态氮、全盐含量均呈现出明显的表聚现象,0~20 cm土层范围内,滴灌处理硝态氮含量和全盐含量明显低于沟灌和渗灌处理;不同灌溉方式土壤的pH值均随着土层加深而升高,在0~30 cm土层范围,土壤pH值滴灌高于沟灌,沟灌高于渗灌。沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量显著高于滴灌,沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量差异不显著;渗灌和滴灌水分生产效率明显高于沟灌。土壤硝态氮含量与土壤pH值呈极显著负相关,与全盐含量呈极显著正相关。总之,设施土壤硝态氮积累与土壤全盐含量、pH值、番茄果实硝酸盐含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更有利于抑制土壤退化。     

华北地区不同灌溉条件下CERES-Wheat模型模拟效果的系统分析

以冬小麦石家庄8号为材料,对华北平原不同灌溉处理下应用CERES-Wheat模型模拟节水栽培冬小麦生育时期、产量与产量构成因素、生物量、土壤水分含量、土壤硝态氮含量和地上部吸氮量的效果进行了系统分析。结果表明:在节水及不灌溉条件下,CERES-Wheat模型对冬小麦生育时期、产量、生物量的模拟效果良好;在高水分灌溉条件下,模型对生育时期的模拟效果良好,对其他性状的模拟效果不够理想,并且模型过高估计了灌溉对产量的贡献率。该模型可以模拟不同灌溉处理土壤水分动态变化基本特征,但稳定性有待提高。模型对不同灌溉处理2m土体土壤硝态氮含量的模拟效果较好,对吸氮量的模拟效果较差。要提高模型的系统性精度,需要在模型机制上进一步改进。     

阿瓦提丰收灌区零通量面的形成变化规律研究

以新疆阿瓦提县丰收灌区为例，通过负压计、地下水埋深监测，研究了在干旱内陆河灌区地面灌溉条件下零通量面形成变化规律和田间水的运动转化过程。分析结果表明：灌溉季节开始前，在地表下100cm处形成稳定、单一的发散型零通量面（ZFP）；冬灌后，在同样土层深度形成单一的聚合型ZFP。灌溉季节，头水和第2水期间，最终在地表下100cm处形成稳定的单一发散型ZFP。第3水至第5水期间，灌水后早期有多个ZFP，晚期ZFP消失，土壤水和地下水的运动表现为地下水补给土壤水的全蒸发型运动状态。     

调亏滴灌对土壤水盐分布与河套蜜瓜产量的影响

研究不同生育期调亏及亏缺程度对土壤水盐分布和河套蜜瓜产量的影响。采用田间滴灌试验,分别在蜜瓜伸蔓期和结果期进行20%、30%和40%灌水量亏缺处理。试验结果表明:充分灌溉处理(T1)的土壤剖面含水率随时间波动最为剧烈,伸蔓期和结果期亏缺处理的土壤剖面含水率平均极差分别比T1低48.5%和80%。各处理的土壤剖面盐渍度随时间均有增长趋势,T1的土壤剖面平均电导率在生育期前后的增幅为0.026ds/m,亏缺灌溉处理的增幅为0.073~0.098ds/m。伸蔓期和结果期亏缺处理的产量平均值分别比充分灌溉处理显著降低16.0%和20.5%,但2个时期亏缺处理的产量之间不存在显著性差异。伸蔓期亏缺处理的平均灌溉水利用效率比T1低11.6%,而结果期亏缺处理比T1高6.5%。在结果期亏缺处理中,进行30%灌水量亏缺的T7产量最高,并与伸蔓期各亏缺处理相对于T1的减产幅度相差不大,但灌水量比T1低25.0%,灌溉水利用效率比T1高9.0%。因此,为取得较好的节水效应和灌溉水利用效率,T7是滴灌条件下河套蜜瓜覆膜起垄种植的最佳选择。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

种植玉米与休闲对土壤水分和矿质态氮的影响

【目的】研究不同种植模式下，农田土壤水分和矿质态氮的动态及其相互关系，对优化作物种植方式和养分资源管理，调控农田土壤硝态氮淋溶有重要意义。【方法】在黄土高原南部有大量氮素残留背景的田块上，研究了夏季多雨季节，种植作物与休闲对土壤水分与矿质氮的影响。【结果】在降水（含灌水82 mm）364 mm的夏季，休闲可使0～200 cm土层的贮水量达到600 mm，比播种前高204 mm，比种植作物高39 mm。种植作物的土壤水分可下渗至180 cm深的土层，休闲土壤中则可下渗到260 cm深处。种植作物时0～200 cm土层的硝态氮残留量为78 kg·ha-1，比休闲时减少89 kg·ha-1，且硝态氮主要分布在60 cm以上的土层。休闲时硝态氮却被淋到了220 cm深的土层。【结论】硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分，夏季种植玉米可有效防止硝态氮向下层土壤的淋移。     

污灌胁迫对春小麦抗氧化酶活性及根系与幼苗生长的影响

通过水培的方式研究了污水直接灌溉和净化处理后灌溉对小麦根系及幼苗生长影响。结果表明:(1)未处理污水浇灌的小麦幼苗与对照组相比,植株矮小,根短,根数少,茎、叶、根的干重、鲜重均明显降低。(2)污灌胁迫加速了小麦幼苗绿叶和根系的衰亡,并使根系活力明显下降,根系MDA含量水平显著上升。(3)污灌胁迫对小麦根系POD和SOD活性具有激活效应,但随胁迫时间的延长,污灌胁迫对SOD活性转为抑制效应,SOD活性迅速下降。(4)净化处理后的污水浇灌的小麦幼苗与对照没有明显差异。