喷灌施肥均匀性对冬小麦产量影响的田间试验评估

喷灌均匀系数是喷灌系统设计的重要参数,而喷灌洒水与施肥的均匀性对作物产量的影响是确定均匀系数设计值的重要依据。在喷灌施肥的试验中测定了冠层以上承雨筒内肥料溶液浓度和水量的分布,在冬小麦收获时测定了植株的全氮量。结果指出,肥料溶液浓度的均匀系数一般高于水量和肥料施入量的均匀系数。通过分析化肥施入量与灌水量的统计分布规律发现,它们都可以用正态分布来表示。田间试验结果还表明,对华北平原种植的冬小麦而言,在试验的喷灌均匀系数变化范围内（62%～82%）,喷灌洒水及施肥的均匀性对产量的影响不明显,现行规范规定的喷灌均匀系数设计值（CU≥75%）是偏于安全的。     

灌溉施肥对壤质潮土硝态氮淋溶的影响

在衡水市邓庄乡壤质潮上上进行了以灌水为主处理、氮用量为副处理,各五水平的定位试验。结果表明,氮肥用量是硝态氮淋溶损失的决定因素,冬小麦施氮150kghm-2不发生淋溶,施氮225～300kghm-2则硝态氮的淋溶增强。小麦播前基施氮肥量过高会使冬季发生硝态氮的淋溶。小麦拔节期和灌浆期灌溉一般不会引起硝态氮的淋溶损失;尽管一次灌水1350m3hm-2硝态氮的淋失量不高,但土壤剖面中的硝态氮含量显著比低灌水量的低。为降低硝态氮的损失,应控制一次灌水量不超过1050m3hm-2。雨季降水导致大量硝态氮淋溶损失,防治雨季土壤硝态氮的淋溶损失至关重要。     

施肥对土壤硝态氮含量及分布的影响及合理施肥研究

通过３ａ６季作物收获后测定不同施肥方式下潮土１ｍ土层中的硝态氮,结果表明无论是０￣２０ｃｍ,８０￣１００ｃｍ还是０￣１００ｃｍ土层,其硝态氮含量顺序均是Ｎ〉ＮＫ〉ＮＰＫ〉ＳＮＰＫ〉ＭＮＰＫ：０￣２０ｃｍ土层中硝态氮相对值随降雨量增大而减小。降水量大则硝态氮向下淋溶较多;施有机肥或秸秆还田有减轻淋溶的作用。０￣６０ｃｍ土层中硝态氮相对值在测定时期及处理之间差异均不显著。     

不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟试验方法 ,研究了不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明 ,灌水量及水肥供应方式是决定尿素态氮在土壤中迁移、转化和淋失的关键因素。氮素淋溶量随灌水量的增加而增加 ;与浇灌施肥相比 ,滴灌施肥显著地降低了氮素的淋溶损失。在淋失的氮素形态中 ,以尿素态氮为主 ,其次为硝态氮 ,铵态氮的淋失量最低。灌水量低时 ,滴灌施肥铵态氮在土壤上层明显累积 ;灌水量增加后 ,这种累积作用减弱。灌水量低时 ,灌溉施肥的土壤硝态氮变化呈上低下高 ,增加灌水量降低了土壤中硝态氮含量 ;滴灌施肥显著地减少了尿素态氮的淋溶损失 ,增加了土壤中有效态氮的含量。     

有机肥对土壤剖面硝态氮淋失影响的模拟研究

利用三种不同长度的土住,模拟研究了有机肥对土壤剖面中土壤硝态氮淋失的影响。结果表明,有机肥对ＫＮＯ３氮肥中ＮＯ３＾－的淋失有一定抑制作用;施加有机肥可提高土壤碱解态含量;有机肥本身亦可产生ＮＯ３＾－Ｎ淋失。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

畦灌与施肥时机对土壤硝态氮分布和冬小麦产量的影响

为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO3--N分布规律及对冬小麦产量的影响,优化选择具有较高灌水施肥均匀度和储氮效率及产量的最佳灌溉施肥模式,于2017-2018年在冬小麦季选取畦宽、畦长和施肥时机3个试验因素,传统撒施灌溉作为对照,通过正交试验设计设置12个处理。结果表明：1）与灌水前相比,灌水后各处理土壤不同层次NO3--N浓度均增加,且随着土层深度的增加NO3--N浓度逐渐降低。在液施处理下NO3--N在有效根系层的累积较撒施处理高出0.27%～27.97%。2）畦宽、畦长和施肥时机显著影响NO3--N的分布。在返青期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为91.64%;施肥时机对储氮效率的贡献率最高,为44.22%。在扬花期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为92.67%;畦宽对储氮效率的贡献率最高,为53.6%。在60 m畦长条件下可以获得较高的灌水施肥均匀度。3）畦宽、畦长和施肥时机对作物产量的贡献率分别为37.2%、37.3%和23.9%,畦宽3.2 m、畦长60 m和全程液施的处理下达到了最高产量,为7 869.2 kg/hm2。因此,液施可以提高土壤NO3--N分布均匀性,有利于NO3--N在小麦根系层的累积,减少氮素的淋溶损失;综合对土壤NO3--N分布均匀性、积累及作物产量来看,畦宽3.2 m、畦长60 m和全程液施的处理为该研究处理下最优模式。     

施用羊粪条件下人工草地土壤硝态氮淋失量研究

采用SRC（Soil-Resin-Core）装置，研究了三峡库区草畜配套体系中羊粪还田量与硝态氮淋失量的关系。研究结果表明，有机肥本身即可产生硝态氮在土壤中的累积，羊粪施肥量越高，土壤硝态氮累积量和全氮含量就越高。随着施肥次数的增加，全氮含量整体呈上升趋势，硝态氮含量因降雨、气温和牧草生长等因素的影响，存在明显的季节性。元月份土壤中的硝态氮含量显著高于其它季节。相关分析表明：土壤全氮和硝态氮含量影响20cm土层中硝态氮的淋失量，三者之间呈显著正相关关系；施肥提高了人工草地的产草量，但施肥量过高，草地产量下降，增加了氮素损失的可能性。在一定的产草量下，人工草地可容纳的羊粪量高于单位土地面积承载羊只所产生的羊粪量。说明在三峡库区发展集约化的种草养羊业，羊粪直接还田，从资源环境的角度分析是可行的。     

不同施磷量对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

【目的】在两种蔬菜地土壤上研究不同磷肥施用量对土壤硝态氮淋失的影响,为武汉城郊蔬菜合理施用磷肥和安全生产提供理论依据。【方法】利用大型原状土柱渗漏装置,2种实验土壤(粉质粘土和粉质粘壤土)均为武汉城郊典型蔬菜土壤,分别采自华中农业大学校内蔬菜基地和湖北新洲。试验期间共种植了四种蔬菜(小白菜、 辣椒、 苋菜及萝卜)。试验设置了4个P2O5水平处理(0、 125、 250、 375 kg/hm2),氮肥施用量均为N 750 kg/hm2,钾肥施用量均为K2O 500 kg/hm2。试验期间年降雨量为1043.0 mm,各土柱总灌溉量为120.1 L。秋冬季每15天、 春夏季每10天收集一次淋洗液,另外根据天气和降雨情况适当调节,每次收集淋洗液时记录淋洗液体积并测定淋洗液硝态氮浓度。在每季蔬菜生长成熟后将蔬菜收获称重,烘干后测定蔬菜中氮素含量。【结果】1)与不施磷肥相比,施用磷肥显著增加了两种土壤上小白菜、 苋菜、 萝卜产量以及四季蔬菜总产量,其产量随磷肥施用量增加而增加或显著增加,在磷肥施用量最大时产量达到最大值。粉质粘土上的产量显著低于粉质粘壤土上的产量,粉质粘壤土总产量约是粉质粘土总产量的1.63~2.36倍。2)施用磷肥显著增加了小白菜、 苋菜氮素吸收累积量以及四季蔬菜总吸收累积量,且两种土壤上总氮素吸收累积量均在磷肥施用量最大时达到最大值。粉质粘壤土上氮素总吸收累计量显著高于粉质粘土上氮素总吸收累积量。3)磷肥水平对土壤总渗漏液体积并无显著影响(粉质粘壤土P2O5 125 kg/hm2处理除外),粉质粘土渗漏水量显著大于粉质粘壤土。4)施用磷肥降低或显著降低土壤淋失液硝态氮浓度(粉质粘土苋菜季除外),随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失浓度不断降低,4季蔬菜平均淋失浓度最大降低了38.6%(粉质粘土)和28.8%(粉质粘壤土)。5)磷肥施用显著降低了两种土壤上硝态氮淋失量(苋菜季除外),且在粉质粘土上随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失量不断降低,而在粉质粘壤土上硝态氮淋失量先降低后上升。粉质粘土硝态氮淋失量显著大于粉质粘壤土,磷肥施用降低硝态氮淋失量分别达到达26.4%~33.7%和23.5%~39.9%。【结论】磷肥施用增加了蔬菜产量和作物氮素吸收累积量,从而显著降低了两种土壤上硝态氮的淋失; 土壤质地对硝态氮淋失有较大影响,质地较轻的粉质粘壤土硝态氮淋失显著小于质地较重的粉质粘土; 粉质粘壤土上施用P2O5量为250 kg/hm2时能提高产量同时减少硝态氮淋失,而粉质粘土上施用P2O5量为375 kg/hm2时能获得较大产量和较少硝态氮淋失量。     

摇臂式喷头组合喷洒均匀性的改进

该文针对摇臂式喷头副喷嘴为圆形,径向水量分布中部较高不利于组合的问题,根据水射流原理,设计出一种新型结构的副喷嘴,其上端设有盖板,起到阻挡水流的作用,使副喷嘴水流射出后主要分散在近处,从而有利于提高组合喷洒的均匀性。分别对15PY、20PY、30PY摇臂式喷头副喷嘴改进前后的水量分布进行了对比试验,同时,以正方形布置方式为例,计算出不同组合间距下的喷洒匀性系数。结果表明：副喷嘴的改进消除了改进前喷头中间部分水量,使径向水量分布呈“三角形”。改进副喷嘴后提高了均匀性系数,不同组合间距下的值均为80%以上,平均喷灌强度符合喷灌规范中的要求。最后,提出副喷嘴改进后15PY,20PY,30PY摇臂式喷头的最佳组合间距分别为1.2R,1.3R,1.1R,计算出组合均匀性系数值分别为85.6%,86.3%,85.3%。改进后的副喷嘴对喷洒均匀性有较好的改善作用。     

地下滴灌系统施肥灌溉均匀性的田间试验评估

该文对影响地下滴灌系统性能的两个重要因素施肥装置类型和滴灌带埋深进行了田间评估.施肥装置包括国内外常用的压差式施肥罐、文丘里施肥器和比例施肥泵三种类型,滴灌带埋深包括0、15和30 cm 3个水平.结果表明,滴灌带埋深与施肥装置类型对滴头流量和灌水量均匀性的影响均未达到显著性水平(a=0.05),而施肥装置类型对施肥量均匀性的影响达到极显著水平(a=0.01).对给定的毛管埋深而言,压差式施肥罐的施肥量变差系数高于比例施肥泵和文丘里施肥器.对不同施肥装置的施肥量变差系数与灌水量变差系数之间关系的回归分析结果指出,比例施肥泵和文丘里施肥器的施肥量变差系数与灌水量的变差系数相当,但压差式施肥罐的施肥量变差系数比灌水量变差系数大40%左右.因此在进行微灌系统设计时应将施肥装置类型和性能作为一个因素加以考虑,并宜优先选用输出肥液浓度恒定的施肥装置.     

两种园林地埋式喷头组合喷洒性能的模拟试验

根据Hunter和Rainbird公司分别提供的PGP型和R50型园林地埋式喷头的径向水量分布曲线资料,在正方形和正三角形两种布置形式下,分别进行了不同组合系数的喷洒性能模拟试验.结果表明,在最大零漏喷范围内,喷灌均匀系数的大小与组合形式关系不大,主要取决于喷头结构及径向水量分布曲线的特点;当组合系数为0.9～1.4时,喷灌均匀系数为 77.5%～95.1%.喷灌均匀系数、分布均匀系数和喷灌草坪水利用系数之间存在较为密切的线性关系,该文给出了喷灌均匀系数与分布均匀系数及喷灌草坪水利用系数之间的统计回归公式.一般情况下,喷灌均匀系数越大,分布均匀系数和喷灌草坪水利用系数呈增大趋势.     

玉米冠层对喷灌水量空间分布的影响

作物冠层对喷灌水量分布的明显影响，为了弄清楚作物冠层对喷灌水量分布的影响作用，该文以春玉米为研究对象，进行了多组试验，初步探讨了在不同生育期玉米冠层上部与下部水量的分布情况。田间试验结果表明，玉米冠层对喷灌水量近地表附近分布均匀度有很大影响。喷灌水量到达玉米冠层后，通过4种途径落向地面，即：秆径流水量、叶尖水量、叶下水量和行间水量。这4部分水量在其分布点上的均匀程度很高，但作为一个整体，其水量的连续分布均匀性则很差。可见冠层对喷灌水量分布的影响不容忽视，有必要进一步弄清它们之间的影响机理，这将为喷灌制度的设计提供重要依据。     

基于弹道理论坡地喷灌水量分布模拟及均匀度计算

为解决坡地喷灌水量分布实测困难的问题,该文基于弹道轨迹方程,考虑水滴运动蒸发,通过三维坐标系降维转化,计算坡地喷灌水滴空间运动轨迹,以平地实测水量分布为基础,根据水量平衡原理,建立坡地喷灌水量分布计算模型。结果表明,实测与模拟的水量分布、射程的相对误差小于9%和5.04%,说明建立的模型能够准确反映坡地喷灌水量分布规律,具有一定的可靠性,可应用于坡地喷灌系统设计。以雨鸟LF1200喷头为研究对象,应用模型重点分析地形坡度、喷头布置方式、间距和工作压力等因素对喷灌均匀度的影响,结果表明,在95%的置信度下,地形坡度、喷头工作压力、布置方式和间距对喷灌均匀度的影响均呈显著水平,其中喷头工作压力影响最大,布置方式和喷头间距影响次之,地形坡度影响最小,且在一定坡度范围内,地形坡度对喷灌均匀度的影响远小于工作压力、喷头布置方式和间距。在坡地喷灌系统设计时,如果选用雨鸟LF1200喷头,须保证喷头在正常工作压力下运行,不宜低压作业,应优先考虑方形布置,在兼顾系统成本和喷灌质量时,建议喷头间距宜为其平地射程的0.8倍,且喷头不宜在15°以上的坡地作业。研究可为坡地喷灌系统规划设计提供参考。     

间歇和连续喷灌下土壤水分运动特征COMSOL数值模拟与验证

为探明间歇喷灌和连续喷灌条件下的土壤水分运动规律,建立喷灌随时间变化的非均匀灌水边界下的土壤水分二维运动模型,借助COMSOL数值模拟软件,实现模型的求解,并通过土箱试验对模型进行验证,分析不同喷灌模式下土壤水分运动特征,评估喷灌均匀性和喷灌模式对土壤含水率均匀性的影响。结果表明,土壤含水率和土壤湿润峰模拟值与实测值之间的一致性较好。喷灌模式对土壤水分运动过程和含水率均匀度影响不大。随着间歇次数和间歇时长的增加,喷灌结束时表层土壤含水率减小、水分入渗深度增加。喷灌条件下,土壤含水率均匀度高于地表测得的喷灌均匀度。当喷灌均匀度为39.77%～80.15%时,土壤含水率均匀度为88.57%～94.47%。当喷灌均匀度较低、点喷灌强度较高、总灌水量较大时,采用间歇喷灌、增加间隙次数和总间歇时长,可以一定程度降低地表径流和深层渗漏风险、改善土壤含水率均匀性。研究可为喷灌系统设计均匀度合理取值和高效运行提供理论基础。     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

冬小麦不同畦灌施肥模式水氮分布田间试验

基于冬小麦生长期间施用尿素获得的试验观测结果,分析不同畦灌施肥模式下沿畦长土壤水氮空间分布差异,开展畦灌施肥模式田间试验评价,探讨适宜的畦灌施肥运行方式。研究结果表明,畦灌施肥模式差异对有效贮存在作物根系层的土壤水分和土壤硝态氮占0～80 cm土层相应值的比重以及土壤水分空间分布均匀性不产生显著影响,但对沿畦长土壤硝态氮空间分布均匀性的影响却较为明显。基于入畦单宽流量4 L/(s·m)和灌溉全程均匀施肥的畦灌施肥运行方式,可在冬小麦生长期返青水和扬花水灌后2 d的作物有效根系层内,形成相对较高的土壤水氮空间分布均匀性,适合当地生产实践中采用。     

Simulation of nitrogen dynamics in an alluvial sandy soil with drip fertigation of apple trees

Abstract. In order to optimize the management of the N-fertilizer inputs with drip fertigation on sandy-silt soil under apple tree orchard cultivation, we observed in situ: (i) the N and water soil transfers, (ii) the N levels in all leaves, fruits and annual shoots, and (iii) the root distribution. Then we used a mechanistic one-dimensional model (WAVE, Vanclooster et al. , 1994) to quantify the annual parameters of the water and nitrogen balance on a daily basis. The horizontal heterogeneity along the row of the tree-soil-dripper system has been treated with two adjacent compartments: one under the dripper and receiving fertigation and the other outside this zone. N transfers in the tree make it impossible to estimate directly N uptake by roots over time.
The simulated N losses were due to equal amounts of N leaching below 0.9 m deep (9 g N tree⁻¹year⁻¹ and denitrification (7 g N tree⁻¹year⁻¹. The simulated losses of gaseous N were localized predominantly in the compartment under the dripper and showed a higher rate of leaching during the period of N input when the wet conditions and the high NO₃⁻ concentrations were favourable to denitrification. The N-leaching at 0.9 m depth was greatest outside the growing season and was caused by the extension of the N-inputs after the harvest date. This practice, based on the objective to store nitrogen before the period of dormancy does not seem to be justified.