一维代数模型在重度盐碱土微咸水灌溉中的适用性

为了验证一维代数模型对微咸水在重度盐碱土入渗的适用性,以重度盐碱土为研究对象,设置不同矿化度水平(2,3,4,5 g/L)的微咸水进行室内垂直一维积水入渗试验.利用湿润锋和入渗率、湿润锋和累积入渗量之间的关系推求模型参数,对入渗历时和土壤剖面含水率进行数值模拟,采用符合度指数和均方根误差评价模型适用性.结果表明,入渗历时的均方根误差RMSE均小于6.7 min,入渗历时模型的符合度指数D均超过0.99;含水率的均方根误差RMSE小于3.5%,含水率模型的符合度指数D均在0.90以上;说明一维代数模型能够有效地描述微咸水在重度盐碱土中的入渗过程,对入渗结束后土壤剖面上水分分布情况具有较高的模拟精度.     

滴灌施肥条件下土壤水分运移规律的研究

针对宁夏中部干旱地区水资源不足、水肥管理不合理等问题,开展了同一滴头流量,不同氮肥浓度下土壤水分运移规律的研究。利用点源入渗的方式,设置了滴头流量(0.3、0.5、0.7、0.9 L/h)和氮肥浓度(200、300、400、500 mg/L) 2个因素开展试验研究。结果表明:(1)0～20 cm土层土壤平均含水率基本不受氮肥浓度的影响,在20～40cm土层土壤平均含水率与施氮浓度呈负相关。(2)氮肥浓度的大小对径向土壤含水率大小变化没有显著影响。(3)纵向土壤含水率的变化受滴头流量和氮肥浓度的影响,且两者对含水率大小变化的影响顺序为:滴头流量氮肥浓度。综上所述,氮肥浓度的变化对纵向较深层土壤水分运移有较大影响,但对于径向土壤水分运移无显著影响。     

氮肥溶液磁化灌溉下土壤入渗特征和水氮迁移规律研究

为探明不同浓度氮肥溶液磁化前后土壤入渗特征和水氮迁移规律,采用恒定磁场强度300 mT对质量浓度分别为0、0.4、0.7、1.1 g/L的硝酸钾溶液进行磁化处理,以未磁化处理为对照,测定各处理溶液的电导率、pH值、溶氧量、表面张力、累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗后不同土壤剖面水氮迁移分布。试验结果表明：磁化处理溶液溶氧量显著提高,电导率和表面张力显著减小,并随溶液浓度变化有显著影响,但对pH值无显著影响。氮肥溶液磁化入渗增大了相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量,Philip、Green-Ampt、一维代数入渗模型拟合所得参数土壤吸渗率S、饱和导水率K_s以及有效土壤水扩散率■均增大,湿润峰处的土壤水吸力S_f、土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数m均减小,增渗效果随氮肥溶液浓度增大而增大。磁化氮肥溶液可提高土壤持水能力,且随溶液浓度增大持水能力增强,一维代数入渗公式可较好描述不同磁场强度下各浓度溶液土壤入渗结束时的土壤含水率分布情况。氮肥溶液和磁化作用对土壤硝态氮含量的影响呈显著正相关关系,二者共同作用下,磁化高浓度溶液硝态氮含量...     

微润灌施下施氮方式对空心菜生长及水氮利用效率的影响

为探寻微润灌施条件下大棚空心菜高产高效模式,进行大棚空心菜种植试验,试验设置压力水头为1.5 m,施氮方式分别为全生育期不施氮（CK）;全生育期施氮浓度为300 mg/L (T1);生长前期施氮浓度为300 mg/L,中后期施氮浓度分别为600 mg/L (T2)、900 mg/L (T3)和1 200 mg/L (T4)。对不同处理土壤硝态氮含量、空心菜株高、茎粗、产量等指标进行测定,研究不同施氮方式对空心菜生长状况、水氮利用情况的影响。结果表明：不同施氮方式对空心菜生长状况影响显著,T1至T4处理空心菜长势显著优于CK处理,空心菜株高、茎粗随施氮量增加先增大后减小,叶片SPAD值随施氮量的增大而增大;不同处理土壤硝态氮含量随时间增大先增长后下降,不同施氮方式对土壤硝态氮含量影响显著,土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增大;不同处理空心菜产量：T2>T3>T1>T4>CK,灌溉水分生产率：T2>T1>T3>CK>T4,T1、T2处理的氮肥农学利用效率显著大于其他处理。综合空心菜的生长指标和水氮利用效率,T2处理是微润灌溉空心菜种植的最佳施氮...     

微咸水对生物炭作用下盐碱土水盐运移特征影响

为了合理利用微咸水资源并结合生物炭改良剂,在节水基础上探究施用生物炭微咸水矿化度对盐碱土水盐运移规律影响.以黄三角中度盐碱土为研究对象,在室内进行一维垂直入渗试验,包括对照共设置8个处理:CK,W1,W2,W3,C1,W1C,W2C,W3C.结果表明:相同入渗时间下,累积入渗量和湿润锋运移深度随微咸水矿化度增加先增加后降低;低矿化度条件下,掺生物炭的土壤入渗性能优于未掺生物炭的,提升幅度2.16%~8.54%,且处理W2C效果最优,W1C略小于W2C,Kostiakov模型能够更好地描述微咸水矿化度对生物炭作用下盐碱土的土壤水分入渗过程.相同土壤条件下,各处理0~20 cm土层土壤含水率随着微咸水矿化度增加先增加后降低,掺生物炭的土壤含水率比未掺生物炭高2.53%~3.95%,且处理W2C增幅显著,W1C略小于W2C.各处理的土壤含盐量随着微咸水矿化度增加而增加,生物炭处理的脱盐效果略小于未掺生物炭的,其中2 g/L微咸水处理的脱盐效果最优,脱盐率高达47.4%.综合考虑,对黄河三角洲地区中度盐碱土,建议掺加生物炭并采用2 g/L微咸水进行灌溉.     

外源施氮对再生水灌溉设施土壤氮素矿化特征的影响

【目的】明确再生水灌溉土壤氮素矿化过程及其特征。【方法】采集再生水和清水灌溉年限为5 a的常规施氮设施土壤,风干过2 mm筛备用。采用室内常温培养的方法,分别添加不同质量浓度外源氮肥,分析不同外源施氮量对设施土壤氮素矿化特征的影响;并利用Matlab构建矿化时间、外源施氮量与氮素矿化量的耦合模型。【结果】与清水灌溉土壤相比,再生水灌溉土壤矿质氮量提高了1.85～2.64倍;与再生水对照土壤相比,外源施氮200、160、140、100 mg/kg处理土壤矿质氮量分别提高了3.43、3.34、2.85、2.38倍;土壤氮素矿化速率大致可划分为2个阶段,第1阶段,0～14 d为矿化激发阶段,第2阶段,14 d以后为稳定矿化阶段;构建了土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的二元二次函数模型,该模型决定系数达到0.9以上,运用该模型预测最佳外源施氮量为212.83 mg/kg,土壤氮素矿化量的最大值为233.23 mg/kg,而对应的矿化时间为26.75 d。【结论】外源施氮对再生水灌溉设施土壤氮素矿化具有正激发效应,外源施氮量为160 mg/kg时,土壤氮素净矿化量最大,达到85.89 mg/kg,土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的关系可表达为二元二次函数。     

施氮量对再生水灌溉番茄根际土壤供氮能力影响

为了探明施氮量对再生水灌溉设施番茄根际土壤供氮能力的影响,通过田间小区试验,对不同施氮处理番茄关键生育阶段根际、非根际土壤矿质氮和全氮、番茄生物量和产量、氮肥偏生产力、表观氮素损失量及土壤供氮能力进行了对比分析。研究结果表明,氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理,番茄关键生育期根际土壤矿质氮保持在55mg/kg以上,根际与非根际土壤矿质氮差异介于10.47%～12.63%之间,促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移;氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理氮肥偏生产力、作物氮生产力和产量均显著高于常规施氮处理。氮肥追施量控制189～216kg/hm2、辅以再生水灌溉,促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移,提高了根际土壤供氮能力,有效削减了0～30cm根层土壤表观氮素损失,保证了番茄关键生育阶段生长对土壤矿质营养需求,显著提高了番茄关键生育阶段氮肥偏生产力和番茄产量。     

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。     

灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮运移特性试验研究

通过室内土壤灌施间歇入渗试验,研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性,并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比。肥液入渗硝态氮主要保存在浅层土壤中,间歇入渗较连续入渗硝态氮锋面运移速度慢,湿润范围内间歇入渗浅层土壤中入渗硝态氮量占总入渗量的比例较连续入渗的高,间歇入渗有利于将硝态氮保持在浅层土壤之中。研究成果为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗盐分、养分等溶质运移规律奠定了基础。     

支持向量机的盐碱土壤Philip入渗模型参数预测研究

以大田原生盐碱荒地土壤入渗试验数据为样本,应用支持向量机回归算法,建立了盐碱土含水率、容重、有机质含量、黏粒含量、粉粒含量、全盐量以及pH值与Philip入渗模型参数间的预测模型。预测结果表明,训练样本中吸渗率S的相对误差平均值为4.05%,稳渗率A的相对误差平均值为5.49%,90 min累积入渗量I_(90)的相对误差平均值为4.28%;检验样本中S、A和I_(90)的相对误差平均值分别为4.22%、3.58%和4.48%。可以看出,不论训练样本还是检验样本,入渗参数预测值与实测值基本吻合,所建立的预测模型精度较高,表明基于支持向量机的盐碱土壤Philip入渗模型参数的预测是可行的,可为改良盐碱土壤提供入渗参数的技术支撑。     

支持向量机的盐碱土壤Philip入渗模型参数预测研究北大核心

以大田原生盐碱荒地土壤入渗试验数据为样本,应用支持向量机回归算法,建立了盐碱土含水率、容重、有机质含量、黏粒含量、粉粒含量、全盐量以及pH值与Philip入渗模型参数间的预测模型。预测结果表明,训练样本中吸渗率S的相对误差平均值为4.05%,稳渗率A的相对误差平均值为5.49%,90 min累积入渗量I_(90)的相对误差平均值为4.28%;检验样本中S、A和I_(90)的相对误差平均值分别为4.22%、3.58%和4.48%。可以看出,不论训练样本还是检验样本,入渗参数预测值与实测值基本吻合,所建立的预测模型精度较高,表明基于支持向量机的盐碱土壤Philip入渗模型参数的预测是可行的,可为改良盐碱土壤提供入渗参数的技术支撑。     

微咸水入渗水量对土壤水盐运移特征的影响

通过室内3g/L微咸水的入渗试验,分析了不同微咸水入渗水量对土壤剖面含水率、含盐量、脱盐效率和阳离子分布的影响。结果表明,利用3g/L的微咸水进行垂直一维积水入渗,入渗水量较小时,基质势是水分运动的主要动力,入渗量继续增大时,重力势逐渐取代基质势成为水分运动的主要动力;采用3g/L的微咸水入渗,可以使上层土壤脱盐,但使湿润锋处的含盐量急剧增加且达到最大值;湿润锋处含盐量与入渗水量符合指数函数关系,主根区的脱盐效率随着累积入渗量的增加而减小。在利用微咸水进行农田灌溉时,一方面要考虑盐分的淋洗效果,另一方面要兼顾脱盐效率,才能使土壤可持续利用。     

负压灌溉下土壤水分运移特性及氮素分布规律研究

[目的]揭示负压水肥一体化灌溉对红壤水分及氮素运移特征的影响。[方法]配置6种不同质量浓度硝酸铵溶液(0、10、15、20、25、30mg/L),设置无压(负水头高度为0)和负压(1/2极限负水头高度)2个水平进行红壤入渗试验,分析了其入渗特性及氮素分布规律。[结果]硝酸铵溶液促进水分入渗,无压和负压状态下,入渗溶液质量浓度为25mg/L和15mg/L时水平与垂直方向湿润锋运移均达到最大,与相应CK相比累积入渗量最大分别增长2.69倍和3.00倍,平均入渗率分别增长2.38倍和2.18倍;土壤硝态氮和铵态氮量显著增加(p<0.05),与相应CK相比无压和负压状态下硝态氮量最大分别增长8.05倍和7.75倍,铵态氮量最大分别增长13.37倍和10.42倍。停渗时刻,同一质量浓度入渗溶液无压状态下水平与垂直方向湿润锋运移距离、累积入渗量均显著高于负压状态,各处理最大分别高出2.01、2.148和4.69倍;距出水点相同的距离,无压状态下土壤含水率、硝态氮和铵态氮量均高于负压状态。[结论]负压灌溉显著缩短水平与垂直方向湿润锋运移距离,降低土壤累积入渗量、含水率、硝态氮和铵态氮量。2种入渗条件下,土壤硝态氮量随入渗距离增加而增加,而土壤铵态氮量随入渗距离增加则呈下降趋势。     

基于15N示踪技术的不同水肥条件下玉米氮素利用实验

为了研究不同水肥条件下玉米对氮肥的吸收利用情况,试验采用~(15)N示踪技术,通过设置3个灌溉水平(200、400、600 m~3/hm~2)以及5个施氮水平(0、150、200、250、300 kg/hm~2)研究了玉米成熟期各器官对肥料氮和土壤氮的吸收情况,不同水肥处理肥料氮对土壤氮的激发规律以及各处理的氮肥有效率。结果表明:不同水肥条件下玉米吸收肥料中氮素占总氮量的33.32%~43.54%,吸收土壤中氮素占总氮量的56.46%~66.68%。各器官对肥料氮的竞争能力不同,由大到小表现为:籽粒、叶、茎。增加施氮量可以适当提升玉米对土壤中氮素的吸收能力,但过量施氮时必须通过增加灌水量才能使玉米从土壤吸收更多的氮素。当灌水量为400 m~3/hm~2,施氮量为250 kg/hm~2时产量达到1 406 3.04 kg/hm~2,土壤氮库达到平衡状态,既实现了高产又满足环境友好需求。     

施氮时序对盐碱土入渗特征参数影响的试验研究

为提高膜下滴灌的水肥一体化的水肥利用效率,以石河子周边农田盐碱土为研究对象,开展室内土箱入渗试验,对不同施氮时序W、W-N、N-W、W-N-W、W-W-N、N-W-W、N-W-N-W、N-W-W-N、W-N-N-W(W-纯水灌溉,N-肥液灌溉)条件下的湿润锋、累积入渗量及入渗率进行观测,从而分析不同施氮时序对入渗特征参...     

生化黄腐酸对盐碱土水盐运移特征的影响

为改善盐碱胁迫农田土壤水盐环境、缓解西北干旱地区土地次生盐渍化,通过一维垂直入渗试验,对不同生化黄腐酸施加量（0、1、2、4、8 g/kg）条件下新疆地区中度盐碱土的水盐运移特征及入渗模型参数进行了研究。结果表明:在入渗结束后,与未施加生化黄腐酸相比,施加量为1、2、4、8 g/kg条件下的土壤累积入渗量分别增加了1.00%、4.67%、7.14%、3.44%,土壤水分入渗速率随着生化黄腐酸施加量的增加呈现先减小后增大的变化趋势,土壤剖面平均体积含水率分别增加了8.90%、17.70%、20.41%、11.67%;在0～20 cm土层,土壤平均脱盐率分别为5.29%、27.04%、42.77%、14.74%。Philip、Green-Ampt模型和代数模型均能较好地模拟不同生化黄腐酸施加量下土壤水分入渗特征,且模型参数与生化黄腐酸施加量间存在函数关系。与未施加生化黄腐酸相比,施加生化黄腐酸后土壤吸渗率S和土壤饱和导水率K_s均减小,且随着施加量的增加均呈现先减小后增大的变化趋势,施加量4 g/kg时S、K_s最小;湿润锋处吸力S_f     

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...     

排盐补淡对滨海盐碱土壤盐分变化的影响

为明确增加地下水埋深及补淡淋洗对滨海盐碱土的脱盐效果,以期为滨海盐碱土壤改良及水资源合理利用提供科学依据。以浅井排盐和灌溉水、降雨淋洗作为排盐补淡措施,在距排盐井不同半径处对地下水位和1 m土层含盐量进行测定,研究其在排盐补淡过程中的变化情况。研究表明,利用4 m左右的简易浅井可有效增加地下水埋深,抽水区域地下水埋深围绕排盐井呈现"V"型变化;排盐对中度和重度盐碱土1 m土层含盐量的影响存在差异,中度盐碱土表现抑盐、重度盐碱土有脱盐效果,且都随着抽提半径的增大,抑盐脱盐效果减弱;灌溉或降雨对盐碱土壤有脱盐作用,抽水腾出土壤水库容会提高土壤脱盐率,比仅灌溉或降雨分别高34.22%和17.53%,接近水量的灌水处理比降雨效果明显。综上所述,增加地下水埋深、腾空土壤水库容可以有效抑制盐碱土壤返盐并提高灌溉水、降雨等淡水洗盐效率,加大土壤脱盐效果。     

不同施氮方式对向日葵氮肥利用效率的影响

传统撒施肥料方式氮素易于挥发,肥料利用效率不高。【目的】提高河套灌区肥料利用效率。【方法】设置了不施肥(CK1)、仅撒施基肥(CK2)、撒施肥(SF)、穴施肥(XF)和沟施肥(GF)共5个田间试验处理,探索不同施肥方式下土壤硝态氮、铵态氮在不同生育期的变化特征以及不同施肥方式对向日葵产量、水肥利用效率的影响。【结果】不同施氮方式下,土壤中硝态氮和铵态氮量均随土壤深度的增加而降低。撒施处理的硝态氮和铵态氮主要集中在0~20 cm土层,而穴施和沟施处理下的硝态氮和铵态氮主要分布在0~40 cm土层。在施肥后20 d内,穴施和沟施处理下硝态氮和铵态氮量峰值早于撒施处理,其中穴施处理硝态氮和铵态氮量分别在施氮后第10 d和第5 d达到最大值(93.85 mg/kg和47.6 mg/kg);沟施处理硝态氮和铵态氮量均于施氮后第10天达到最大值(103.95 mg/kg和48.4mg/kg),而撒施处理硝态氮和铵态氮量则在第20 d和第10 d达到最大值(78.5 mg/kg和36.9 mg/kg)。穴施和沟施处理植株吸氮量、籽粒吸氮量、氮肥利用率和氮收获指数显著高于撒施处理,其中穴施处理氮收获指数较撒施处理高11.5%,比不施肥和仅施基肥氮收获指数高33.2%和27.2%。穴施处理向日葵产量和增产率明显高于撒施处理,同时,穴施处理和沟施处理的水分利用效率较高,与撒施处理差异显著。【结论】综合氮肥利用率、氮收获指数、氮肥偏生产力和氮肥农学效率等指标,在河套地区采用穴施肥处理有利于提高向日葵产量和氮肥利用效率。     

不同水肥措施下的冬小麦水氮利用和生物效应研究

【目的】寻找合适的冬小麦水肥方案。【方法】采用田间试验方法,在传统畦灌和水肥一体化微喷灌下分别设置不同施氮肥处理,研究了小麦干物质积累、产量、水氮利用和土壤贮水量。【结果】与传统畦灌比,微喷灌各处理灌水量减少50%,干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加28.2%～41.1%、0.2%～27.3%、0.8%～76.6%和23.3%～61.7%。其中传统畦灌下,推荐施氮肥与不施氮肥、农民习惯施氮肥和推荐施氮肥减氮20%处理比较,小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加4.0%～11.4%、1.8%～26.9%、32.1%～75.3%、0.8%～28.2%。微喷灌下,与推荐施氮肥比,推荐施氮肥减氮20%的小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别提高6.4%、4.5%、0.8%、2.3%。【结论】综合比较,水肥一体化微喷灌下推荐施氮肥减氮20%表现最优,提高冬小麦水氮利用效率,稳定产量,是节水减肥可推荐的有效途径。