排水条件下稻田中氮素运移转化规律的试验研究

该文对室内外不同排水条件下淹水稻田土壤中氮素运移、转化规律进行了试验研究，对氮素在土壤和地下水中的运移动态及分布过程进行了初步探讨，可为拟定合理的水肥管理措施提供依据。     

基于BP神经网络的土壤氮素运移模型

随着淡水资源的日益紧缺,再生水灌溉已成为人们日益瞩目的研究方向,而再生水灌溉条件下土壤氮素运移规律与模拟成为这个研究的关键环节之一.以往对土壤氮素运移的模拟主要聚焦在数值模拟上,鉴于数值模拟在应用上的复杂性,为了寻找一种简便实用的模拟方法,尝试引入人工神经网络技术对土壤氮素运移进行模拟,经模拟计算得出,拓扑结构为10:12:7的BP网络模型可以较精确地模拟再生水灌溉条件下的土壤氮素运移,此研究为土壤氮素运移的研究开辟了新方向.     

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。     

含氮污水灌溉氮素运移与转化研究进展

随着世界性的水资源供需矛盾的不断加剧,污水灌溉在许多国家得到广泛重视。污水中含有比较丰富的营养物质,其中氮是众多化学物质中最有价值、转化最复杂的成分。在查阅国内外大量文献资料的基础上,就污水灌溉对作物生长的影响;污水灌溉条件下氮素对土壤、地表水和地下水的影响;污水灌溉条件下氮素转化与运移模拟;含氮污水净化的数学模型及其实例模拟;污水灌溉条件下影响氮素运移的因素等方面进行了概述,并对污水灌溉存在的问题和发展趋势进行了探讨。     

灌溉土壤硝态氮运移与土壤湿度的关系

经室内地中渗透仪实验观测和对自然界一些现象的分析证实，灌溉土壤硝态氮的运移与土壤湿度有良好的相关关系。据此提出了提高灌溉土壤氮素利用率和减轻硝态氮对底土及地下水污染的措施。     

灌溉土壤硝态氮运移与土壤湿度的关系

经室内地中渗透仪实验观测和对自然界一些现象的分析证实 ,灌溉土壤硝态氮的运移与土壤湿度有良好的相关关系。据此提出了提高灌溉土壤氮素利用率和减轻硝态氮对底土及地下水污染的措施。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

不同处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响

通过土柱模型试验,模拟研究了两种处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响。试验结果表明,采用1级处理污水中铵氮基本不会在土壤各层累积和淋溶,而硝氮和总氮则随着灌水次数的增加,向更深层土壤运移、累积和淋溶。对于2级处理污水,由于其各态氮素浓度均比较低,土壤各层浓度也相对较低,土壤中各态氮素浓度为土壤中原有氮素和污水氮素共同作用的结果;随着灌溉次数增加,硝氮和总氮也有向下淋溶的趋势。试验结果还表明,相对于2级处理污水,长时间采用1级处理污水灌溉,将对土壤环境和地下水环境带来高的污染风险。      

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。      

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。     

旱田表层上边界土壤氮素浓度变化规律的研究

以我国南方湿润地区有渍害威胁的排水农田为主要研究对象 ,根据实测数据 ,分析了上边界土壤氮素浓度的变化规律和作物吸氮规律 ,并用于土壤中水氮迁移转化数学模型中的上边界条件和氮平衡问题     

辽河湿地对氮的去除效果研究

在2010年5—10月份对辽河水中及土壤内氮素进行监测,并对不同区域净化效果进行对比分析,评价不同区域对氮素的去除作用,研究了辽河湿地系统对水中和土壤中各种形态氮的去除效果。结果表明,在湿地各分区内,水中氮素的污染以铵态氮为主,湿地对铵态氮的去除能力较强,变化幅度最大的时期出现在6—8月份。水中铵态氮与全氮的相关性极显著。随着沿途湿地植物的吸收、微生物的降解以及水体自身的稀释,铵态氮不再是水中氮素的主要赋存形态。土壤中氮素的分布在时间上表现出比较一致的规律性,呈不规则的"M"形的双峰曲线变化。     

基于高速摄像技术的马铃薯在分离筛上运动特性研究

为了研究马铃薯挖掘机在收获过程中马铃薯在分离筛上的运动特性、改善马铃薯挖掘机工作性能、提高薯土分离效果及降低马铃薯的损伤,采用室内试验和室外试验研究的方法,对马铃薯在分离筛上的运动规律进行研究。利用红外高速摄像技术,采集室内和田间马铃薯在分离筛上的运动情况的数据。利用高速摄像分析软件(TEMA)对采集到的摄像数据进行处理,绘制出马铃薯的分离筛上的加速度时间历程曲线,总结出马铃薯在筛面上的运动规律。最终得出马铃薯在分离筛上的运动特性,为马铃薯收获机的分离筛参数的优化提供参考。     

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.     

农田土壤氮素径流损失的影响因素及其防治措施研究

根据当前国内外在农田土壤氮素运移转化机理方面已取得的研究成果,简要回顾了农田土壤氮素损失产生的环境污染危害,分析了影响土壤氮素径流损失的主要因素。在此基础上,提出了优化水肥管理、合理施用氮肥、发展生态农业、调整种植结构、推广缓控释肥料等防治举措。     

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。     

施肥对黑土耕层土壤水分下渗量的影响

应用无张力托盘承接土壤下渗水,研究了施肥对黑土耕层土壤水分下渗量的影响,结果表明:施用氮能够减少土壤下渗水量,施用磷增加了土壤的下渗水总量,氮磷相比较,氮对下渗水量起决定作用。氮磷肥对下渗水累积量存在交互作用,随着施氮水平的增加,磷对土壤下渗水量的增加作用更加明显。随着施磷量的增加,氮对土壤下渗水累积量的作用减弱。施用有机物料后氮对下渗水累积量的减小幅度变小,而磷对土壤下渗水累积量的增加幅度变大。     

施氮量对扬黄灌区土壤水分、温度、碳氮及玉米产量的影响

针对宁夏扬黄灌区降水少、春季低温不利于玉米出苗和生长,而作物生育中后期高温胁迫导致玉米生产力低下等问题,在滴灌条件下设置秸秆全量还田(9 000 kg/hm²)配施3个不同纯氮用量:150,300,450 kg/hm²(即处理N1,N2,N3),并以秸秆还田不施氮肥为对照处理(CK),研究不同施氮量对土壤水分、土壤温度、土壤碳氮(土壤有机碳和全氮含量及碳氮比C/N)、玉米产量及水分生产率的影响.结果表明,N3处理对提高0~40 cm层土壤有机碳、全氮含量效果最佳,分别较CK处理显著提高41.5%和41.7%,而N2处理对调控土壤C/N效果最显著,较CK处理显著增加5.2%.秸秆还田配施氮肥均可提高玉米苗期(播后20 d)0~25 cm土层土壤的温度,且对玉米生育期内0~100 cm土层土壤具有很好的保水作用,以N2处理对土壤调温保水效果最佳.处理N1和N2能显著影响玉米的产量构成,较CK处理可显著增产46.2%~63.7%.同时,N2处理可显著提高玉米水分生产率,与CK处理相比,N2处理可显著促进玉米水分生产率提高36.1%.可见,秸秆配施300 kg/hm²氮肥还田在宁夏扬黄灌区对调控土壤水热环境和土壤碳氮比、促进玉米产量和水分生产率增加方面,效果最佳.     

微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化试验研究

为探明微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化影响,2017—2020年在泸西县大栗树村三七种植基地设置3个灌水水平0.4FC(W1),0.6FC(W2),0.8FC(W3),4个施肥水平3.20(F1),4.80(F2),6.20(F3)和120.00 kg/ha(F4),CK为对照,共13个处理.研究微喷灌施肥条件下不同灌水及施肥对三七土壤全氮、硝态氮和铵态氮运移转化影响.结果表明:不同灌水施肥全氮质量比随时间增加先增大后减小,硝态氮质量比随时间增加先减小后增大,铵态氮质量比随时间增加逐渐减小,8月W2F3全氮质量比最大,9月W2F4硝态氮质量比最大,6月W2F4铵态氮质量比最大.全氮和铵态氮质量比随土层深度增加逐渐减小,硝态氮质量比随土层深度增加先减小后增大,全氮、硝态氮和铵态氮聚集在土层0~10 cm,W2F3土壤全氮和硝态氮质量比最大,W2F4铵态氮质量比最大.灌水量与硝态氮和铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.01),与全氮呈负相关且相关性具有统计学意义(P<0.05),施肥量与硝态氮呈正相关且相关性具有统计学意义(P<0.01),与铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.05).该研究明确灌溉施肥可调控酸性红壤土三七氮素运移转化特性,改善农田微生态环境,提高水氮利用效率,为有效防治病虫害提供技术支持和理论依据.     

InfoCrop: A dynamic simulation model for the assessment of crop yields,losses due to pests,and environmental impact of agro-ecosystems in tropical environments. I. Model description

The problems of agriculture in many tropical countries are gradually becoming more intense due to increasing food demand led by population growth, stagnation in farm productivity, mounting yield losses due to multiple pests, increasing vulnerability to global environmental changes and the need to reduce emission of greenhouse gases. Tools and techniques are needed to assist in developing strategies that can lead to higher food production, prevent crop production losses, and ensure minimal greenhouse gas emissions while maintaining soil fertility. Several dynamic models have been developed in recent past but most of these are generally strong either in soils and crops, or in greenhouse gases (GHG) emissions. Pest induced yield losses, a critical issue in the tropics, is not addressed in most models. InfoCrop, a generic dynamic crop model, has been developed to meet these specific requirements. It provides integrated assessment of the effect of weather, variety, pests, soil and management practices on crop growth and yield, as well as on soil nitrogen and organic carbon dynamics in aerobic as well as anaerobic conditions, and greenhouse gas emissions. The model considers the key processes related to crop growth, effects of water deficit, flooding, nitrogen management, temperature and frost stresses, crop–pest interactions, soil water and nitrogen balance and (soil) organic carbon dynamics. Its general structure relating to basic crop growth and yield is largely based on several earlier models, especially SUCROS series, and is written in Fortran Simulation Environment (FSE) programming language. The model has been validated for dry matter and grain yields of several annual crops, losses due to multiple diseases and pests, and emissions of carbon dioxide, methane and nitrous oxide in a variety of agro-environments. To increase the applications of model in research and development, an extremely simple menu driven version of InfoCrop has also been developed. The users of this version do not need any background in programming.