滴灌施肥条件下土壤水分和速效磷的分布规律

将一定量的肥料KH2PO4溶于灌水,配制成速效磷(P2O5)含量为87 mg/L的溶液进行滴灌施肥试验,研究滴头流量分别为2,4,6 L/h、灌水施肥量分别为8,16,24 L时,水分和速效磷在土娄土中的运移分布规律。结果表明,灌水施肥量为8 L时,随滴头流量增大,滴头周围地表积水区半径增大,水分径向运移距离增大,纵向入渗水量减小;当滴头流量为2 L/h时,随灌水施肥量增大,水分径向和纵向运移距离均增大,径向运移距离增大幅度较纵向明显。速效磷在土壤中的迁移聚集机制为“对流主导、对流-吸附控制”型;速效磷含量随土层深度增大逐渐减小,随径向距离增大呈先逐渐减小再增大趋势,在滴头处及湿润锋附近速效磷含量相对较高;随滴头流量增大,速效磷在土壤中的纵向运移距离减小,滴头径向距离为0~30 cm时,0~2.5 cm土层速效磷含量增大,10~25 cm土层速效磷含量减小;随灌水施肥量增大,速效磷径向运移距离增加,滴头径向距离为0~30 cm、深度为0~25 cm土层速效磷含量增大。供试地区采用滴灌施肥方式补施磷肥,滴头流量以2 L/h为宜,灌水施肥量控制在8 L左右、滴头间距60 cm左右较为合理。     

不同滴头流量下土壤水分分布特性研究

[目的]通过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,地表滴灌湿润体的变化规律及滴灌结束时的水分分布规律.[方法]采用湿润锋观测、suffer软件绘等值线.[结果]在滴头处和距滴头10 cm处垂直滴灌带方向水平湿润锋在0～180min内呈现幂指数增长关系,在180 ～600 min与时间呈直线关系;在竖直湿润锋方面,随着滴头流量的增大,滴头处和距滴头10 cm处水平湿润锋运移距离增大的幅度比竖直方向湿润锋运移距离增大的幅度要大,并且都呈对数函数趋势;灌水结束24h时水分再分布过程中,竖直方向湿润锋增大的幅度较水平方向湿润锋增大的幅度要大.[结论]不同流量、不同灌水历时条件下都会影响湿润体形态.     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下,当滴头流量增加时,湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大,水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大;湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系;湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大,但是持续的运移时间没有垂直方向上的长;土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加,距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大,当q≥8 L·h^-1时,滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。     

间接地下滴灌下水分及硝态氮的分布运移

【目的】探究在室内环境条件下,间接地下滴灌的水分分布状况以及不同浓度肥液对硝态氮分布运移的影响.【方法】利用室内土箱进行试验,间接地下滴灌的流速为3 L/h,灌水2 h后分析土壤水分分布状况,分别以300(T_4)、600(T_3)、1 000(T_2)、1 300(T_1) mg/kg的4种不同浓度肥液为变量,研究不同肥液浓度下硝态氮在土壤中的淋失和积累情况.【结果】滴灌开始时的水分入渗速度最大,随时间推移持续减小,水平方向比竖直方向的湿润锋运移速度快,最终水平方向的湿润锋运移距离大于竖直方向的湿润锋运移距离;土壤含水率分布为从出水口向四周逐渐降低,出水口附近的含水率最大; T_3、T_4处理下,于出水口处的土壤硝态氮含量较低,在湿润锋边缘出现硝态氮的积累.T_1、T_2处理下,硝态氮的分布与土壤含水率相近,硝态氮的聚积发生在距离出水口较近处,且无湿润体边缘硝态氮积累的现象.【结论】硝态氮的分布情况与土壤含水率的分布和肥液浓度有很大关系,低浓度肥液会造成硝态氮淋洗,土壤水分高的地方硝态氮含量低;高浓度肥液会使硝态氮聚集在出水口附近,土壤水分高的地方硝态氮含量高.     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率,在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验,研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响,入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大,并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体,湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势,在实际生产过程中,应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大,再分布时间越长,土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势,表层土壤NO-3-N含量最大,深度越深NO-3-N含量越低;土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势,而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著,水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。     

基于Hydrus模拟根灌条件下黄河滩地土壤水分入渗的研究

在室内测定并利用Hydrus软件模拟了在滴灌头埋深20 cm时黄河滩地土壤中水分的入渗及剖面分布规律。结果表明:在滴头下方10 cm处的土壤含水量明显低于在滴头附近的;在滴头上方10 cm处的土壤含水量在滴灌结束时接近0.13 cm/cm3;湿润锋纵向运移距离明显大于径向的,其中以湿润锋下径运移最快。经对比验证,本研究模拟计算结果与观测值较为吻合。     

基于Hydrus模拟根灌条件下黄河滩地土壤水分入渗的研究

在室内测定并利用Hydrus软件模拟了在滴灌头埋深20 cm时黄河滩地土壤中水分的入渗及剖面分布规律。结果表明:在滴头下方10 cm处的土壤含水量明显低于在滴头附近的;在滴头上方10 cm处的土壤含水量在滴灌结束时接近0.13 cm/cm3;湿润锋纵向运移距离明显大于径向的,其中以湿润锋下径运移最快。经对比验证,本研究模拟计算结果与观测值较为吻合。     

涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体试验研究

【目的】探求涌泉根灌土壤水分运移及分布特性,为涌泉根灌理论研究及技术要素确定提供参考。【方法】在20L的灌水量和160~300min的灌水历时条件下,以滴头流量(4,6,8L/h)、滴头间距(30,50cm)为变量,通过变化其中的一个量进行双点源交汇入渗条件下的涌泉根灌试验,测定并分析湿润体水平剖面和垂直剖面湿润锋运移和水分分布的变化规律。【结果】涌泉根灌双点源交汇入渗不同布置方式对水平、垂直剖面湿润锋运移及水分分布有一定影响,不同流量(4,6,8L/h)入渗结束后24h,水平和垂直方向湿润锋分别相差1.5,4.0cm;4.2,2.8cm和6.7,6.8cm。不同滴头间距(30,50cm)入渗结束后24h,水平剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加24.5,11.3cm和17.7,20.3cm,垂直剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加26.0,30.2cm和22.1,36.6cm。灌水量和滴头间距相同条件下,灌水结束时大滴头流量湿润体表层土壤的含水量较高,但深层土壤含水量较小滴头流量低。【结论】在灌水量20L和灌水历时160~300min条件下,涌泉根灌滴头流量和滴头间距对湿润体的运移、交汇时间、土壤含水量均有影响。     

单点源入渗条件下肥液入渗水磷分布与数值模拟

【目的】 研究不同滴头流量在滴灌条件下对风沙土中水磷分布的影响。【方法】 采用室内试验,研究相同灌水量不同滴头流量(0.3、0.9、1.2 L/h)单点源入渗条件下的土壤水分和有效磷在土壤中的分布情况,进行数值模拟研究。【结果】 滴头流量为0.3 L/h时,土壤湿润范围由0~15 cm深度向30~45 cm深度逐渐缩小,土壤中有效磷分布较均匀。滴头流量为0.9 L/h时,各深度土层土壤湿润范围一致,滴头下方15~30 cm深度土壤有效磷浓度峰值为800 mg/kg,高于滴头流量为0.3 L/h时。且有效磷含量水平方向上分布范围较1.2 L/h流量时广。在相同的滴头流量下,磷肥随着水分入渗向下迁移,有效磷含量主要聚集在15~30 cm深度内;随着滴头流量增大,磷肥向土壤深层迁移量增大。【结论】 在灌水量为225 m³/hm²、磷酸二氢铵施入量为300 kg/hm²时,土壤中有效磷浓度较高。在不同滴头流量条件下,土壤有效磷分布符合滴头正下方浓度较高,随水扩散后含量逐渐降低的规律。     

单点源入渗土壤水分运移室内试验

通过室内滴灌试验对滴灌情况下土壤中的水分运移情况进行观察和含水率变化测定。结果表明,在同一滴头流量下,滴灌所得水平湿润锋X与Y方向上的运移速率一致,且水平湿润锋形状呈圆形分布;在不同滴头流量下,其水平湿润锋在同一方向上的运移速率随着流量的增加而增大,灌溉结束后的湿润锋距离也随着流量的增大而增大,且湿润锋的距离与时间呈幂函数关系;在垂直方向上,滴灌入渗深度随着流量的增大而增大,不同深度土壤的含水率变化前期与时间呈对数函数关系,随着水分再扩散过程的进行,含水率整体下降且最终趋于稳定。     

马缨丹入侵对草坪土壤养分特征的影响

 研究了外来入侵物种马缨丹对草坪不同入侵程度条件下土壤理化性质和土壤蛋白酶、脲酶及磷酸酶活性的变化,分析了马缨丹入侵对土壤养分影响在其入侵过程中的意义。结果表明：马缨丹的入侵显著提高了根际土壤有机质、全氮、全钾、NH₄⁺-N、NO₃^--N、和速效钾的含量,导致土壤碱化,但显著降低了土壤全磷和速效磷的含量;马缨丹种群根际土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性均显著高于裸露地和非入侵草坪草多花黑麦草与白花三叶草植物群落。土壤酶活性与土壤有机质、全氮、全钾、NH₄⁺-N、NO₃^--N、速效钾的含量和土壤pH极显著正相关,而与土壤全磷和速效磷的含量极显著负相关,土壤酶活性与土壤理化性质存在显著相关关系。马缨丹入侵改变了根际土壤酶活性和土壤养分的供求平衡,这种改变可能有利于马缨丹的生长竞争并对草坪草的生长产生抑制作用。为马缨丹入侵的生态影响和其成功入侵的原因提供了试验依据,为阐明马缨丹入侵机制奠定理论基础。     

滇池流域设施条件下氮磷对土壤硝酸盐累积的影响

 研究了滇池流域集约化地区设施条件下氮磷化肥对土壤硝酸盐的累积规律。研究结果表明:土壤中硝酸盐的积累主要受氮肥施用量的影响,磷肥对土壤中硝酸盐的积累的影响,因种植的作物不同而有较大的差异,在种植辣椒的土壤中,磷肥对土壤硝酸盐积累有显著影响,施磷降低土壤中的硝酸盐。在种植西芹的土壤中,磷肥对土壤中硝酸盐的影响因氮肥的投入量不同而有不同的表现,生菜中施磷对土壤硝酸盐累积无显著影响。     

废弃烟末高温堆肥中氮变化研究*

 以废弃烟末为原料进行高温堆肥试验,在添加不同微生物菌剂的条件下,采用好氧人工翻堆堆肥方式,研究了烟末高温堆肥过程中全氮(T-N),可溶性NH₄⁺-N,可溶性NO₃^--N随时间的变化规律。结果表明,烟末单独堆肥,升温慢,高温分解阶段时间短,全氮(T-N)损失大,NH₄⁺-N向NO₃^--N转化量少,不宜单独堆肥;在烟末堆肥中加入微生物菌剂能缩短进入高温分解阶段的时间,减少全氮（T-N）的损失,促进NH₄⁺-N向NO₃^--N的转化,加快了烟末堆肥化进程。     

日光温室不同水肥措施下水氮迁移特性

为探索宁夏日光温室中不合理灌溉对番茄水分利用、氮素迁移特性的影响,通过田间试验方法,在不同灌溉方式(T1漫灌4.50t·hm~(-2)、T2滴灌3.15t·hm~(-2))及氮肥用量(T1常规量800kg·hm~(-2)、T2推荐量600kg·hm~(-2))处理下测定了土壤水分分布、番茄水分利用率和土壤剖面氮素淋溶特征。结果表明,在番茄的不同生育期,0~80cm土层深度滴灌+推荐施肥土壤含水率大于漫灌+习惯施肥,而80~200cm土层结果与之相反,可见,滴灌后水分主要保蓄在80cm以上土层,而漫灌方式水分渗出耕层土壤的量更多。滴灌+推荐施肥处理瞬时叶片水分利用率、番茄水分利用效率明显高于漫灌+习惯施肥,但两处理产量差异不明显。在当季蔬菜生长期间,不同处理30~50cm土层的硝态氮质量分数均最高,随着灌溉次数的增多,硝态氮逐渐向下迁移,漫灌+习惯施肥在100~200cm土层硝酸盐质量分数高于滴灌+推荐施肥处理,此质量分数明显高于国内其他蔬菜栽培地区。水资源浪费与不合理水肥利用引起的地下水污染问题在宁夏日光温室蔬菜栽培中已相当突出,值得引起相关部门的重视。     

不同施氮措施对柴达木枸杞园土壤无机氮的影响

通过施用不同量氮肥和硝化抑制剂,研究其对柴达木枸杞园土壤无机氮转化和枸杞产量的影响,并筛选出最佳的施氮措施。田间试验设置10个处理：除 CK 处理不施用任何肥料外,其余处理均施用1 667 kg/hm的商品有机肥和725 kg/hm的重过磷酸钙。N₆₆₇~N₀ 处理依次施氮667、534、400、267、133、0 kg/hm,Ni₄₀₀~Ni₁₃₃处理是在N₄₀₀~N₁₃₃处理的基础上,配施 Nitrapyrin 2、1.33、0.63 kg/hm 。结果表明：不同施氮处理土壤NO^-₃-N含量在 0~200 cm土层中均出现双峰,且 0~200 cm土层土壤NO^-₃-N平均含量较N₀处理增加34.65%~75.64%。施用氮肥增加0~40 cm土层中NH⁺₄-N含量,但对深层土壤无明显影响。Ni₄₀₀~Ni₁₃₃ 处理80~ 200 cm土层土壤NO^-₃-N含量较N₄₀₀~N₁₃₃ 处理降低12.13%~15.27%,但表层土壤 (0~20 cm) NH⁺₄-N含量增加338.5%~600%。Ni₂₆₇处理0~200 cm土壤硝态氮累积量较N₆₆₇处理降低 29.9%,但其枸杞产量较N₆₆₇处理增加 6.94%。适宜的氮肥用量以及增施 Nitrapyrin 可有效降低枸杞园土壤NO^-₃-N含量及累积量,同时使土壤中NH⁺₄-N含量保持在较高水平。综合经济效益和生态效益,施氮量为267~400 kg/hm且配施纯氮量0.5% 的Nitrapyrin为柴达木地区高肥力枸杞园的适宜施氮方案。     

氮肥用量对小麦开花后根际土壤特性和产量的影响

【目的】明确小麦开花后根际土壤特性动态特征及其与产量和籽粒氮素积累量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮肥利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2014—2015和2015—2016年在小麦季设置4个氮肥水平(0,CK;150 kg N·hm~(-2),N150;240 kg N·hm~(-2),N240和300 kg N·hm~(-2),N300)并于小麦开花期、灌浆中期和成熟期分层(0—20 cm和20—40 cm)测定小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、蔗糖酶、脲酶,同时测定根、茎、叶和穗生物量及其氮素含量;重点分析根际土壤特性与小麦籽粒产量和氮素积累量之间的关系。【结果】(1)与CK相比,N150、N240和N300处理2年小麦籽粒产量的平均值分别增加99%、130%和107%,且处理之间差异显著。随施氮量的增加小麦根、茎、叶、穗生物量和地上部氮素积累量均呈增加趋势;氮肥回收率呈下降趋势,且处理之间差异显著。(2)从开花到成熟期,0—20 cm和20—40 cm土层小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮含量、土壤蔗糖酶和脲酶(0—20 cm除外)活性均呈下降趋势。处理CK、N150、N240和N300根际土壤铵态氮和硝态氮含量显著低于非根际土壤。4个处理2年0—20 cm根际土壤铵态氮含量平均值比非根际土壤降低29%,硝态氮含量降低22%;20—40 cm根际土壤铵态氮含量比非根际土降低34%,硝态氮含量降低14%。而根际土壤蔗糖酶和脲酶活性显著高于非根际土。4个处理2年0—20 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高29%,脲酶活性提高15%;20—40 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高33%,脲酶活性提高13%。(3)相关分析结果表明,小麦籽粒产量和籽粒氮素积累量均与0—20 cm和20—40 cm根际和非根际土壤无机氮(铵态氮+硝态氮)、脲酶和蔗糖酶(2016年籽粒氮素积累量除外)呈显著正相关。【结论】小麦根际土壤可利用性氮素含量小于非根际土壤,而酶活性高于非根际土;根际和非根际土壤与籽粒产量和籽粒氮素积累量呈显著正相关。根际和非根际土壤特性显著影响小麦籽粒产量。     

Impact of Residual Soil Nitrate on In-Season Nitrogen Applications to Irrigated Corn Based on Remotely Sensed Assessments of Crop Nitrogen Status

Spatial and temporal variability of soil nitrogen (N) supply together with temporal variability of plant N demand make conventional N management difficult. This study was conducted to determine the impact of residual soil nitrate-N (NO₃-N) on ground-based remote sensing management of in-season N fertilizer applications for commercial center-pivot irrigated corn (Zea mays L.) in northeast Colorado. Wedge-shaped areas were established to facilitate fertigation with the center pivot in two areas of the field that had significantly different amounts of residual soil NO₃-N in the soil profile. One in-season fertigation (48 kg N ha⁻¹) was required in the Bijou loamy sand soil with high residual NO₃-N versus three in-season fertigations totaling 102 kg N ha⁻¹ in the Valentine fine sand soil with low residual NO₃-N. The farmer applied five fertigations to the field between the wedges for a total in-season N application of 214 kg N ha⁻¹. Nitrogen input was reduced by 78% and 52%, respectively, in these two areas compared to the farmer’s traditional practice without any reductions in corn yield. The ground-based remote sensing management of in-season applied N increased N use efficiency and significantly reduced residual soil NO₃-N (0–1.5 m depth) in the loamy sand soil area. Applying fertilizer N as needed by the crop and where needed in a field may reduce N inputs compared to traditional farmer accepted practices and improve in-season N management.     

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm~(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。     

不同施肥水平对长期麦豆轮作体系土壤氮素及产量的影响

探索施肥对长期轮作下土壤氮素变化及产量的影响,对优化氮素管理具有重要作用。通过优化施肥方案,对关中地区冬小麦-夏大豆长期轮作模式下作物产量及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮含量动态变化进行定位研究。结果表明：土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量秋冬季较高,春夏季较低,微生物生物量氮变化趋势与之相反。土壤中氮素各组分含量均表现为表层土高于下层土,土壤全氮、硝态氮、铵态氮平均含量及铵态氮层化比、土壤硝态氮与铵态氮比值随着化肥施用量的增加而增加,硝态氮层化比随施肥量的增加而减少。与不施肥相比,优化施肥促进微生物生物量氮含量的提升,而常规施肥导致微生物生物量氮含量下降。试验连续运行9 a后,施肥导致土壤pH和水分含量下降,对小麦、大豆产量有显著影响,与不施肥处理相比,小麦、大豆平均增产50.20%、45.29%。麦豆长期轮作种植模式下优化施肥在基本保证作物产量的同时,降低土壤中全氮、硝态氮、铵态氮含量,增加微生物生物量氮含量,减少化肥施用量。