不同潜水埋深污水灌溉氮素运移试验研究

随着污水灌溉的迅速发展,污水灌溉对土壤环境及地下水的影响日益受到人们的关注。通过污水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下,污水灌溉对土壤及地下水中硝态氮和铵态氮的影响。结果表明:硝态氮的淋溶深度与潜水埋深及灌水量呈良好的正相关;相同灌水水平,地下水中硝态氮浓度与潜水埋深成负相关,地下水埋深2、3、4 m地下水硝态氮分别增加33.99%、15.49%、7.50%;相同潜水埋深,灌水水平越高,土壤中硝态氮淋溶深度越深。     

灌水量与施氮量对不同类型土壤中硝酸盐运移的影响

为研究一维条件下灌水量与硝酸盐淋溶损失的关系,采集宁夏日光温室条件下两种类型的土壤(灌淤土、灰钙土)做成1 m土柱,设置两个灌水量(T1:2.25×10~3 t/hm~2、T2:4.50×10~3 t/hm~2)和两个施氮量(N1:450 kg/hm~2、N2:675 kg/hm~2),测定不同处理后土壤剖面水分和硝态氮含量、计算表层累积量及深层淋溶量,并测定不同处理淋溶液硝态氮浓度及其他化学性质。结果表明:①不同土壤类型和施氮量对土壤剖面质量含水量有显著影响。②灌淤土硝态氮含量高于灰钙土;T2处理各层土壤硝态氮含量低于T1处理。4个处理相比,硝态氮的峰值均出现在60～80 cm处,土壤硝态氮含量表层、深层T2N1处理均最低而T1N2处理最高。③T1、T2处理硝态氮累积量相比, T2较T1表层累积量减少33.5%,深层减少17.14%; N1、 N2处理相比,N2较N1表层累积增加48.72%,深层增加28.8%。④土壤类型、灌水、施肥对淋溶液中硝态氮及其他化学性质均有显著影响。由此可见,土壤类型、灌水量及施氮量均对土壤中氮素的累积及损失有显著影响,相比之下影响程度为施氮量灌水量土壤类型。     

滴灌条件下肥液浓度对土壤氮素运移影响研究

通过田间试验研究了滴灌条件下不同肥液浓度对土壤氮素运移影响,结果表明:(1)随着肥液浓度的增加,土壤表层的硝态氮含量也随之增加,并在湿润峰边缘累积;(2)随着肥液浓度的增加,垂直方向和水平方向上土壤含氮量都逐渐增大;(3)肥液浓度越大,表层土壤中硝态氮的淋溶效果越差,硝态氮越容易在表层积聚。以上研究结果可以作为滴灌技术的发展与推广提供一定的理论依据。     

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量（D1:76 mm）处理和低灌水量（D2:60 mm）处理,分析土壤含水率和土壤氮素（铵态氮和硝态氮）的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0～10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%～62.0%和40.0%～46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0～60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60～100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌...     

污水中氮素在无植物生长土壤中的迁移与去除试验研究

通过土柱模型试验,模拟研究了在无植物生长条件下,污水中不同形式氮素在土壤处理过程中的渗透、淋溶、转化、去除等特征。试验结果表明,在土柱上层土壤中(从土柱上端计10cm深度以内)铵氮浓度随着土壤深度的增加而呈现明显降低的趋势。在土柱上层土壤以下,铵氮浓度基本较小。对于硝酸盐氮和总氮来说,试验初期未出现排水前,在土柱中、上层土壤中(从土柱上端计70cm深度以上),硝酸盐氮和总氮的浓度呈现先增加、后下降的变化趋势;当土柱底部出现排水后一段时间,土柱中、上层土壤中硝酸盐氮和总氮浓度仍呈现出持续弱增长的趋势;随着排水次数的增加,土柱下层土壤中硝酸盐氮和总氮浓度则呈现出明显持续下降的变化趋势。同时,实验结果还表明,在无植物生长条件下,土壤对污水中氮素的去除作用明显,就本文使用污水来说,总氮去除率在30%以上;另外,值得注意的是,由于长期污水排放将会增加地下水等水体污染概率。     

降雨与施肥对夏玉米土壤硝态氮分布影响的田间试验研究

通过在北京顺义区进行模拟降雨田间试验,研究了不同降雨与施肥水平对夏玉米土壤硝态氮分布与累积的影响。结果表明,当土壤质地相同时,土壤硝态氮含量与降雨强度、施氮量关系密切,土壤中硝态氮浓度变化随降雨强度的增加而增大,当降雨强度达到40~70 mm/h时,硝态氮会淋溶到土壤剖面110 cm以下;随着施氮量增加,各层土壤硝态氮含量也均呈升高的趋势,并向下层土壤快速移动,造成对浅层地下水的污染。     

规模化牛场废水灌溉对冬小麦土壤速效氮迁移的影响

研究了牛场废水灌溉冬小麦土壤速效氮迁移特征。结果表明,冬小麦全生育期灌溉2次或3次牛场废水是较优灌溉模式,小麦收获后不会造成土壤硝态氮过量积累。在小麦生育期内,1m土壤剖面上含硝态氮量整体呈"哑铃"形,含铵态氮量随土壤深度增加逐渐降低;牛场废水灌溉下部土层含硝态氮量比正常施肥处理低,说明牛场废水灌溉土壤硝态氮淋溶下渗强度小;但因牛场废水中铵态氮质量浓度较高,牛场废水灌溉处理土壤含铵态氮量在1m土壤剖面高于正常施肥处理。     

水氮耦合对甜瓜氮素吸收与土壤硝态氮累积的影响

在西北干旱半干旱地区,设置3个水分水平和3个氮素水平,共9个处理,应用完全随机区组试验设计,研究不同水氮处理组合对温室甜瓜氮素吸收分配、产量及土壤硝态氮分布和累积的影响。试验结果表明:甜瓜成熟期地上部干物质量以及氮素累积量以中水中氮(W2N2)处理为最大,甜瓜采收后各处理硝态氮含量在0~15 cm土层内最高,随土层的加深硝态氮含量逐渐减小。0~60 cm土层内硝态氮累积量随施氮量的增加而增大,随灌水量的增加而减小。甜瓜产量随灌水量和施氮量的增加而提高,但是在高水和高氮条件下略有下降。滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N2(130 kg/hm2)和W2(1.0ETc)时,有利于提高甜瓜产量,是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。     

水氮耦合对滴灌复播油葵氮素吸收与土壤硝态氮的影响

为了解新疆北部石河子地区水氮耦合对滴灌复播油葵的氮素累积、转运分配与吸收利用及土壤硝态氮累积动态的影响,以大田试验为基础,结合室内试验,以当地油葵主栽早熟品种"新葵杂五号"为供试材料,在滴灌条件下进行水氮二因素三水平完全处理小区试验。结果表明,不同水氮组合的滴灌复播油葵各器官氮素累积生育前期均以叶片为主,生育后期均以花盘为主。水氮组合对滴灌复播油葵各器官在各生育期对氮素的累积、分配、转运与吸收利用及油葵产量均具有显著(p0.05)或极显著(p0.01)的互作效应。适当范围内(施纯氮量小于等于232 kg/hm2、灌水量小于等于3 000 m3/hm2)增水增氮可以促进油葵各器官对氮素的有效累积,促进油葵氮素的转运与吸收利用,达到促进油葵高产的目的。水氮耦合对滴灌复播油葵土壤硝态氮累积量影响显著。随施氮量增加,0~80 cm土壤硝态氮累积量增加;随灌水量增加,土壤硝态氮累积量在0~40 cm土层降低,在40~80 cm土层增加;收获后,随灌水量和施氮量增加,土壤硝态氮相对累积量在40~80 cm土层增加,在0~40 cm土层降低。结合油葵产量与植株对氮素吸收转运的表现,该试验最佳花盘全氮增加量为2.16 g/株,产量为3 597.11 kg/hm2,最优水氮组合为灌水3 000 m3/hm2,施纯氮232 kg/hm2。     

稻田地表径流氮素流失量数值模拟及淋失规律

【目的】研究稻田氮素径流流失和淋失规律。【方法】在连续淹水条件下开展稻田野外试验,对氮素径流流失过程进行了数值模拟,同时分析了施肥前后土壤剖面氮素质量浓度分布。【结果】施肥当天径流试验中总氮、氨态氮和硝态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和氨态氮用指数函数拟合。氮素径流流失过程前期,累积流失量与累积径流量的关系曲线可用抛物线函数拟合,径流后期用抛物线函数拟合效果略好于对数函数。在连续淹水下稻田中硝态氮量很低,主要以氨态氮形式流失。上层土壤(0~30 cm)氮素量大于下层,且上层的氮素量随时间的变化幅度高于下层。【结论】稻田氮素径流流失过程可通过初等函数拟合进行定量描述,提高根系对上层土壤氮素利用率有利于减小氮素淋失,且氮素量呈现高离散程度的上层土壤区是淋失过程定量描述的重点和难点。     

猪场废水灌溉对土壤氮素时空变化与氮平衡的影响

利用地中渗透仪测坑开展了田间灌溉试验,研究了猪场废水和等氮投入清水处理土壤铵态氮、硝态氮含量在时间、剖面上的变化规律,根据氮平衡原理对不同处理氮输入和氮输出项进行对比分析,估算了不同处理的氮矿化量。结果表明:各处理土壤铵态氮和硝态氮含量在时间上的变化规律基本一致,表现为追肥期出现峰值,随后下降的趋势;土壤铵态氮含量随土层深度的增加而迅速下降,土壤硝态氮含量随土层深度的增加变化规律不明显,且易淋移至下层土壤并累积。PWH(猪场废水高氮)处理土壤铵态氮、硝态氮含量在追肥期出现峰值后下降的幅度较慢,而CKH(清水高氮)处理下降的幅度较快。猪场废水高氮处理PWH作物吸氮量及氮矿化量比等氮清水处理CKH分别高6.91%和21.29%,表明该处理有利于土壤有机氮的矿化,但同时硝态氮深层淋溶量也较大,比CKH高出11.82%。     

冬小麦污水灌溉条件下土壤中氮素转化试验研究

取生活污水进行冬小麦污水灌溉实验,在田间4个2m×2m×2.5m蒸渗仪进行观测。结果表明,短期污水灌溉不会显著影响土壤剖面全氮的含量和分布,但会使氨态氮的含量下降。一季污水灌溉使土壤0~50cm土层中的硝态氮浓度降低,而使其在50~100cm土层中增加。污水灌溉基本不会影响小麦干物质的产量。     

再生水水质对滴灌玉米生长和氮肥吸收的影响

为研究不同再生水灌溉水质对玉米生长和氮肥吸收的影响,在2015年进行了玉米滴灌盆栽试验。采用15 N示踪法对比研究了地下水(G)、二级再生水和地下水体积比为4∶2(S67%)和5∶1(S83%)的混合水、二级再生水(S100%)4种灌溉水质对氮肥吸收、残留和损失的影响。结果表明:(1)随灌溉水中再生水所占比例的提高,玉米叶面积指数(LAI)和叶片相对叶绿素含量(SPAD值)均有增大趋势。(2)和地下水灌溉相比,混合水和再生水灌溉均提高了玉米对氮肥的吸收利用。G、S67%、S83%和S100%处理氮肥吸收量分别为1.07、1.17、1.21和1.09g/plant,氮肥利用率分别为61%、67%、69%和62%。另外,随灌溉水中再生水所占比例的提高,氮肥残留量和氮肥损失量均表现为先降低后增加,S100%处理氮肥残留量和氮肥残留率最大,S83%处理氮肥损失量和氮肥损失率最小。(3)综合考虑不同灌溉水质对玉米生长、叶片SPAD值和氮肥吸收利用等指标的影响,再生水滴灌玉米适宜的灌溉水质为S83%处理(再生水和地下水体积比5∶1混合)。     

再生水灌溉对土壤盐分和重金属累积分布影响的研究

再生水是农业灌溉的重要水资源。为了合理利用城市污水处理后的再生水资源,采用天津市纪庄子污水处理厂二级出水作为再生水,以自来水为对照进行叶类蔬菜小区种植试验,研究了再生水灌溉对菜地土壤次生盐渍化及盐分离子和重金属离子累积分布规律的影响。结果表明:除0~15 cm土层全盐量增加外,15~45 cm土壤层盐分累积现象与自来水灌溉相比无明显差异。与自来水灌溉相比,短期内采用再生水灌溉不会显著增加土壤阳离子含量。重金属在土壤中的累积也不明显,同时,不同再生水灌溉水量条件下,土壤中重金属含量无显著差异,且土壤中的重金属含量都远低于国家标准规定的允许值,表明再生水短期灌溉对土壤环境不会造成污染影响。     

水氮供应对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响

采用温室小区试验,研究了不同水氮供应条件对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响。结果表明,氮素在植株体各器官中的累积量随生育期的推进不断增大,在盛果期累积量达到最大,且总体增长趋势呈"S"型;在不同生育期,黄瓜各器官中氮累积量均表现为叶茎根,而在盛果期,果实中的氮累积量达到最大,且随灌水量和施肥量的增加而增加;灌水量、施氮量及水氮交互作用对黄瓜氮累积量、UPE及PFP均有显著性影响,在同一灌水条件下,NUE、UPE及PFP均随着施氮量的增加而减少,而对于同一施氮水平,UPE、PFP均随着灌水量的增加显著提高,NUE在不同灌水量条件下变化趋势则有所不同。灌水量及施氮量对土壤硝态氮分布有重要影响,且施氮量是影响土壤硝态氮累积的关键因素,随灌水量的增加表层土壤中硝态氮累积量呈逐渐降低的趋势,而随施氮量的增加则逐渐增大,且施氮量越高,淋洗现象越明显。     

不同水肥条件下土壤N、P、K分布规律研究

通过田间试验对不同水肥条件下土壤NO3--N、速效磷、速效钾、盐分分布进行研究,结果表明：在滴灌施肥条件下,土壤剖面NO3--N分布主要集中在湿润体边缘,速效磷主要分布在0～30cm范围,速效钾主要分布在0～40cm范围;合理水肥比例可提高红枣对养分的吸收和减少养分在土壤中的积累且影响土壤盐分分布。试验结果为盐渍化土壤水肥一体化管理提供参考。     

不同地下水埋深污灌硝态氮对土壤-地下水环境影响试验研究

地下水埋深是影响污灌污染物在土壤-地下水系统中运移特性的主要因素之一。通过室内污水入渗试验,研究了不同地下水埋深条件下污灌污染物NO3--N在土壤中的运移特性及对地下水环境的影响。研究结果表明:地下水埋深的不同导致了土壤内水分分布和NO3--N迁移路径的差异,从而影响了NO3--N在土壤-地下水系统中的运移特性。埋深浅,高土水势能和反硝化潜势制约了污水携带NO3--N向下层土壤迁移淋失的趋势,但高土水势能和短迁移路径使下层土壤基质中的NO3--N易被挤入至地下水中,NO3--N污染地下水风险较大。     

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。     

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.