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。     

施加生物质炭对滨海盐碱土壤水分运移的影响

【目的】探究施加生物质炭对滨海盐碱土壤水力学特性的影响机制。【方法】通过室内模拟入渗实验,研究不同生物质炭施加量(质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1.0%、3.0%、5.0%、8.0%)对典型滨海盐碱土壤水分导水入渗及持水性能的影响。【结果】供试土壤水分入渗速率和饱和导水率随生物质炭施加量增加呈先增大后减小趋势,生物质炭施加量<1.0%有助于供试土壤水分入渗,生物质炭施加量>1.0%则制约供试土壤导水性。1.0%生物质炭施加量是影响土壤水分入渗和土壤导水性的重要转折点。施加生物质炭能够显著提升滨海盐碱土壤的持水能力,且随着生物质炭施加量的增加而增加,但过量施加生物质炭降低了土壤渗透性,不利于提高滨海土壤的导水性。【结论】0.8%～1.0%的生物质炭施加量对滨海盐碱地改良成效较好。     

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/hm2)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...     

残留地膜对粉壤土水盐氮运移与再分布的影响

为探究残留地膜(以下简称“残膜”)对土壤水盐氮运移与再分布的影响,设置了不同残膜含量(0,100,200,400 kg/hm²)室内一维垂直土柱入渗-蒸发试验,测定了水分再分布过程中土壤湿润锋和各土层土壤质量含水率、电导率、硝态氮及铵态氮等指标.结果表明：残膜改变了土壤的入渗性能,当土壤中残膜量低于200 kg/hm²时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量均有增加;当残膜量高于400 kg/hm²时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量比处理CK分别减少3.59%和4.07%;随残膜含量增加,水分对盐分的淋洗效果降低,对氮肥的淋洗效果增加;残膜阻碍了盐分与硝态氮的向上运移,对铵态氮向上运移随铵态氮质量比减小由阻碍作用转变为促进作用;当残膜量高于400 kg/hm²时,土壤水分与盐分CV值比处理CK分别增加10.15%和6.51%;随残膜含量增加,硝态氮质量比CV值显著减小,不同处理土壤相同土层铵态氮质量比CV值差异较大,土壤剖面内铵态氮的变异程度无明显差异;蒸发结束时,残膜对水分蒸发的促进作用随残膜含量增加转...     

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...     

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。     

蓄水坑灌肥液入渗下土壤水氮运移特性试验研究

为探讨蓄水坑灌肥液入渗下土壤水氮运移特性,通过室内试验对湿润体内土壤水分、NH+4-N和NO3--N的运移分布规律及氨挥发特性进行了系统研究。结果表明,蓄水坑灌肥液入渗下土壤水分主要分布在20~80 cm深层范围,表层土壤含水率较低,土壤水分的扩散分布主要集中在前9 d,再分布过程中,深层土壤含水率的增幅大于表层;氨挥发主要发生在蓄水坑边壁界面,占氨挥发总量的72.41%,且最大日均氨挥发量出现在第7天,达34.08 mg/(m~2·d);NH+4-N主要分布在地表以下30~60 cm范围,再分布10 d内NH+4-N质量分数随时间的延长逐渐增加,且第7天增加较快,15 d后减小;NO3--N主要分布在土壤湿润锋边缘,再分布15 d内,土壤NO3--N质量分数均随时间的延长逐渐增加。蓄水坑灌肥液入渗下,可提高地表以下30~60 cm土壤水分和NH+4-N质量分数,减小土壤表层氨挥发损失,增强90~100 cm深层土壤的硝化作用。     

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。     

滴灌条件下土壤水盐运移特性的研究

在国内外研究成果的基础上 ,综述了滴灌点源入渗影响因素、入渗模型特性、水分分布特征、湿润体浸润形状、湿润锋运移、盐分运移的规律 ,为滴灌点源水盐运移的研究提供依据     

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...     

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。     

滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究

采用多通道土壤水分自动测定系统,对风干砂壤土在滴灌条件下的水分入渗和水分再分布过程进行了模拟测定试验。根据测定结果,分析了在滴灌条件下湿润峰的运移速率、特征点的土壤含水率变化过程、湿润体内土壤水分的分布以及停止灌水后湿润体内水分的再分布等土壤水分运动特征。揭示了在点源供水条件下,湿润体内土壤含水率的分布从中心向外逐渐减小,含水率剖面具有三角形形状特征。供水停止后土壤水分再分布过程中,土壤湿润峰面不断向外部推移,湿润层土壤含水量开始有所增加,后期湿润体内的土壤含水量普遍降低,高含水区逐渐下移,最后达到相对稳定。     

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。     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。