水肥一体化膜下滴灌水肥及速效氮分布特征研究

【目的】提高水肥一体化条件下水肥利用率。【方法】通过不同流量膜下滴灌水肥入渗试验,研究了滴灌结束时及再分布后的土壤含水率、电导率运移规律,并测定氮素在土壤中的动态分布特性。【结果】(1)滴灌结束时,各滴头流量下土壤含水率随着离滴头距离的增大而减小,流量为2 L/h的土壤含水率、电导率在垂直方向运移距离大于流量为3、4 L/h的;再分布后,不同滴头流量下土壤含水率的分布差异不大,流量2 L/h与流量为3、4 L/h的土壤电导率集中分布在不同区域,流量为3、4 L/h的土壤电导率在土体内主要分布区域相近。(2)不同滴头流量下土壤铵态氮质量分数随时间的延长逐渐减小,土壤硝态氮质量分数则表现为相反的变化趋势;土壤铵态氮质量分数在径向和垂向上随着离滴头距离的增大而减小。24 h土壤硝态氮质量分数在径向和垂向上随着离滴头距离增大而增大,72 h后呈减小的趋势。【结论】滴灌后不同流量下土壤电导率集中分布区域不同,土壤氮素随时间呈动态变化,可根据作物生长特点选择合适的滴头流量,制定合理的施肥时间。     

施加生物质炭对盐渍土土壤结构和水力特性的影响

以江苏省沿海围垦区盐渍土为研究对象,基于Micro-CT图像扫描技术,分析施加生物质炭后改良盐渍土土壤孔隙度、土壤水分特征曲线以及非饱和导水率等土壤特性的变化,并建立分形模型预测土壤水力性质,以此揭示施用生物质炭对于海涂围垦区盐渍土土壤结构和水力特性的影响。试验设置0、2%、5%(与表层0～20 cm土壤质量比) 3个生物质炭添加水平,重复3次。结果表明:施加5%生物质炭显著降低盐渍土土壤容重,增加土壤总孔隙度和大孔隙度;大于0. 25 mm水稳性团聚体质量分数显著增加,增加土壤孔隙分形维数;提高土壤饱和含水率和饱和导水率;结合Micro-CT图像扫描技术和孔隙分形理论预测改良盐渍土土壤水分特征曲线和非饱和导水率,预测效果精度高,能够用于实际问题的研究。     

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。     

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。     

咸淡轮灌和生物炭对滨海盐渍土水盐运移特征的影响

为利用滨海地区微咸水改良盐渍土,进行了不同咸淡水轮灌(淡淡、淡咸、咸淡、咸咸)和施用生物炭(0、15、30 t/hm^2)的室内入渗试验,探讨了咸淡轮灌和生物炭施用下滨海盐渍土水盐运移过程。结果表明:滨海盐渍土水分运动主要受初始入渗水质的影响,先咸后淡的轮灌方式更有利于土壤水分入渗,入渗速率增加了8.2%~46.9%,并小幅提高了土壤含水率;生物炭可促进咸淡轮灌下的水分运移,增加了相同时间内的湿润锋距离、累计入渗量、入渗速率及入渗后的土壤含水率,添加量为15 t/hm^2时入渗增益最佳,入渗速率提高了3.5%~22.0%;淡咸和咸淡处理的土壤含盐量均低于咸咸处理,脱盐率和脱盐区深度系数更高,咸淡处理可增加脱盐率,而淡咸处理可提高脱盐区深度系数;生物炭有利于咸淡轮灌下的土壤盐分淋洗,脱盐率和脱盐区深度系数分别提高了9.1%~15.0%和1.1%~7.5%,并增加了Ca^2+和Mg^2+含量,促进Na+淋洗,进而降低了微咸水利用风险,但在30 t/hm^2时盐分淋洗效果有所减弱。研究表明,添加15 t/hm^2生物炭配合微咸水-淡水轮灌能够改善滨海盐渍土的入渗特性、持水能力和盐分分布,可为该区盐渍土和微咸水开发利用提供参考。     

膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水盐氮运移分布影响

通过室内不同膜孔直径膜孔灌单点源微咸水入渗试验,分析了相同灌水时间下膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水、盐、硝态氮运移分布影响,结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间的累积入渗量越大;相同入渗时间,湿润锋运移距离随膜孔直径的增大而增大;灌水结束时,膜孔直径越小,相同位置的土壤含水量越小;土壤硝态氮含量随着距离膜孔中心距离增大而减小,随着膜孔直径的增大而增大,而土壤含盐量则相反。以上研究结果可以为合理利用微咸水进行膜孔灌灌溉提供理论依据。     

膜下滴灌水肥一体化研究进展

水资源短缺和肥料利用效率偏低是制约我国农业可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥一体化技术是将节水灌溉、按需施肥与覆膜农艺措施集成的高效灌水施肥技术,具有节水节肥、减蒸抑盐、提质增效和减少化肥投入等优点。综述了膜下滴灌水肥一体化技术对水肥利用效率、土壤水盐分布运移,氮磷钾养分在土壤?作物系统的吸收、转化、迁移规律和对土壤理化性质的影响,以及水肥耦合模型研究和滴灌水肥一体化发展历程,分析了膜下滴灌技术目前存在的问题并提出了对策建议。      

不同调控模式下寒区土壤物理结构与水力特性改良研究

为探究季节性冻土区冻结前后施加生物炭和秸秆对农田土壤的改良效果，选取黑土作为研究对象，基于田间试验，设置4种不同调控措施(BL:空白对照；CLS:施用生物炭；JLS:施用秸秆；CJLS:联合施用),分析土壤团聚体稳定性、孔径分布特征、土壤水分特征曲线、土壤累计入渗量、饱和导水率K_sat的变化，在此基础上，探究土壤持水性、导水性等土壤物理特性变异特征。结果表明，施用生物炭和秸秆有效抑制冻融循环作用对土壤结构的不利影响，有效保持土壤团聚体稳定性。施加外源生物质材料改善土壤孔隙分布，在冻结前期增加中间段孔径(0.3～100μm)比例，在外源生物质材料和冻融交替作用双重影响下，增加中间段孔径比例19.05%～35.04%,增加土壤空隙(>100μm)比例4.33%～16.22%,降低极微孔径(0～0.3μm)比例9.09%～18.18%,其中CJLS处理表现最优。在冻结前期，施用生物炭和秸秆增加张力-5 cm条件下60 min的土壤累计入渗量73.68%、60.52%、151.10%,而在融化期，受外源生物质材料冻融老化影响，其发挥的积极效应有所减弱，土壤累计入渗量...     

入渗水矿化度对点源滴灌土壤水盐运移特征的影响

通过室内试验,初步研究了入渗水矿化度对点源滴灌土壤水盐运移特征的影响,结果表明,在入渗土层深度相同时,入渗水矿化度越高,土壤剖面含水率和土壤剖面含盐量相对越大;在入渗时间相同时,入渗水矿化度越高,湿润锋水平运移的距离越大;在点源滴灌条件下湿润锋水平运移距离随滴水时间的变化规律符合二次函数关系。     

流量对地下滴灌土壤水盐运移影响的试验研究

通过室内试验,研究了不同流量均质新疆盐碱土地下滴灌线源入渗特征,分析了非充分供水条件下流量对土壤水盐运移的影响,该研究将为地下滴灌技术的进一步应用和探索盐碱地的改良提供有益的思路。     

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。     

水氮耦合对甜瓜氮素吸收与土壤硝态氮累积的影响

在西北干旱半干旱地区,设置3个水分水平和3个氮素水平,共9个处理,应用完全随机区组试验设计,研究不同水氮处理组合对温室甜瓜氮素吸收分配、产量及土壤硝态氮分布和累积的影响。试验结果表明:甜瓜成熟期地上部干物质量以及氮素累积量以中水中氮(W2N2)处理为最大,甜瓜采收后各处理硝态氮含量在0~15 cm土层内最高,随土层的加深硝态氮含量逐渐减小。0~60 cm土层内硝态氮累积量随施氮量的增加而增大,随灌水量的增加而减小。甜瓜产量随灌水量和施氮量的增加而提高,但是在高水和高氮条件下略有下降。滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N2(130 kg/hm2)和W2(1.0ETc)时,有利于提高甜瓜产量,是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。     

滴灌条件下沙地土壤水分分布与运移规律

通过对不同流量的滴头,不同灌水历时条件下沙地土壤滴灌湿润体的大小与形状的观测观察,以及对滴灌停止后不同间隔时间的土壤湿润锋运移,湿润体的发展,土壤水分的分布与再分布测量分析,使之对滴灌条件下土壤湿润体的大小及发展、土壤水分的分布与再分布规律等有了比较清楚的认识。本文不进行理论上的土壤水分分布模拟,仅从众多的实测资料分析着手,揭示土壤水分分布与运移规律,旨在为砂壤地玉米滴灌的参数确定（滴头间距、流量、灌水历时等）提供基本依据。通过土壤水分与湿润体实测资料分析认为,滴灌玉米的滴头流量在２．０ｌ／ｈ左右,灌水历时２～３ｈ,滴头间距为５０ｃｍ左右为宜。过长的灌水历时（大于３ｈ）即可能导致灌溉水的无为损失,造成先进的节水灌溉技术条件下新的水浪费问题。滴头间距过密,会加大不必要的工程投资。     

滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮运移的研究进展

对滴灌施肥灌溉条件下水分和养分运移的研究进展进行了总结。许多研究表明 ,滴灌施肥灌溉条件下土壤水、氮的运移和分布主要受土壤特性、灌水器流量、肥液浓度及灌水量的影响 ,而灌水器周围饱和区半径的确定是影响土壤水分和氮素运移模拟精度的关键因素。关于滴灌施肥灌溉条件下氮素运移的研究较少 ,尤其在施肥灌溉系统运行参数对氮素运移、转化、分布影响的研究方面更为薄弱 ,在今后的研究中应予以加强。     

大田滴灌条件下土壤水分运移规律的试验研究

研究了大田滴灌条件下,不同灌水量、不同滴头流量以及不同的土壤剖面容重条件下水分在土壤中的迁移规律。结果表明:在大田滴灌条件下,地表沿滴头土壤湿润锋基本呈圆形分布,在一定灌水量和滴灌流量条件下,土壤垂直湿润锋明显地大于水平湿润锋,且随着灌水量的增加呈线性关系;在同一灌水量下,随着滴头流量的增大,湿润体水平扩散半径(r)和竖直入渗深度(h)也相应变大;在不同灌水量下,湿润体水平和竖直湿润速度随着时间的增大都逐渐变小;随着剖面土壤容重的增加,水平湿润锋的迁移加快,水平湿润锋随时间的变化呈显著的幂函数关系;随着灌水量的增加,不同剖面容重下的土壤水平湿润锋速率的增加逐渐变小,而垂直湿润锋则呈变大的趋势。     

北疆滴灌春小麦土壤水盐分布特点研究

新疆滴灌技术已在小麦作物上推广应用,但滴灌小麦农田大多受盐碱危害,为研究滴灌小麦水盐分布特点,通过测坑试验,分析了小麦各生育期土壤剖面上的水盐分布,结果表明,小麦滴灌条件下土壤水盐分布垂直方向受影响深度主要在0～60cm土层,在0～20cm土层水盐变化最为剧烈。土壤盐分分布变化范围和水分变化范围基本吻合。在0～100cm土壤剖面内,土壤含水量的分布呈随土层深度呈先降低后升高的趋势,而土壤盐分则基本上呈现先增加后减少再增加的分布特点。     

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。     

原状土滴灌条件下水分再分布过程研究

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,水分再分布过程湿润体特征值的变化规律及水分分布规律。试验结果表明,灌溉结束48 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水率变化很小,湿润峰几乎不再扩展;再分布后湿润体体积与灌水量间也存在良好的线性关系;土壤含水率的最大值不在地表而在地表以下10 cm左右深度处;建立了预测湿润体特征值和湿润体体积的经验模型。