旱地控制排水条件下氮素运移试验研究

为探讨在旱地采取控制排水措施、控制不同深度时土壤中氮元素的迁移转化规律,在旱地进行了控制排水试验,对土壤的硝态氮及铵态氮进行了追踪测定.试验表明,不同控制深度时,土壤剖面硝态氮质量分数在80 cm深度以内随着深度的增大而增大,且在80 cm深处时已趋近于0,而土壤剖面铵态氮浓度并没有随着深度增大而呈现一定的趋势;控制排水水位高,对应田块中土壤剖面各层硝态氮及铵态氮质量分数均较高,控制排水在旱地能起到保肥及减少施肥的作用.     

暗管控制排水条件下土壤硝态氮运移转化规律的试验研究

为研究控制排水措施对土壤硝态氮运移和转化的影响,通过测坑试验分析了不同控制排水位下土壤不同深度硝态氮的含量和分布。结果表明:①控制与非控制排水条件下土壤剖面硝态氮分布规律相似,硝态氮含量集中在0～40 cm土层,深层土壤中硝态氮浓度很小在1 mg/kg左右,不会污染地下水;②排水结束后至降雨前,表层至40 cm土壤剖面硝态氮浓度变化率和各田硝态氮含量的增大率与控制排水出口的高度成负相关,降雨至排水结束后,表层硝态氮的浓度均减小,表层以下硝态氮浓度变化与地下水埋深有关,地下水位以上硝态氮浓度一般增大,地下水位以下硝态氮浓度一般减小。结论为控制排水措施减小了深层土壤硝态氮含量,且大大减少了土壤中硝态氮的含量,且控制排水能有效减少硝态氮的流失量。     

地面灌施条件下土壤水氮运移规律研究

为了解地面灌施条件下土壤水氮运移的规律,通过室内垂直土柱试验,研究了不同土壤体积质量(1.3、1.4、1.5g/cm3)和不同肥液浓度(300、500、700、900mgN/L)对水氮运移的影响。结果表明:0~55cm范围内同一土层土壤含水率随着土壤体积质量的增加而增加,55cm以下的土壤,土壤体积质量越大含水率越小,肥液浓度对含水率分布规律基本没有影响;0~60cm范围内硝态氮含量小于本底值,75cm以下,硝态氮含量为本底值的5~8倍,同一土层硝态氮含量随着体积质量的增大而降低。肥液浓度对硝态氮分布影响不大,但在湿润峰处,硝态氮含量随着肥液浓度的增大而减少;地表铵态氮含量随着时间的增加而降低,铵态氮含量随深度先增大后减小,地表铵态氮含量大于本底值,距离地面15cm达到最大,之后逐渐减小,湿润峰处铵态氮含量小于本底值。0~25cm范围内,体积质量越大铵态氮含量越高,25cm以下的土壤则相反。肥液浓度对铵态氮分布影响不大,但对铵态氮含量影响显著,肥液浓度越大,铵态氮含量越高,肥液浓度差值越大,铵态氮含量相差也越大。该研究对提高地面灌施条件下的水氮利用率具有重要意义。     

沼肥表施对土壤氮素动态分布及氨挥发的影响

为探讨表施沼肥对土壤氨挥发和土壤中氮素分布的影响,在室温条件下,通过土柱模拟试验,系统研究表施沼肥对土壤的氨挥发及水分、铵态氮、硝态氮和总氮在土壤垂直剖面上动态分布的影响规律。结果表明:沼肥表施后的氨挥发主要集中在前5天,占总氨挥发总量的97%,而且最大日均氨挥发量出现在第2~3天,最大的日均氨挥发量为93.24 mg/(L·d)。沼肥中铵态氮的下渗要滞后于水的下渗,且沼肥中的水分、铵态氮和总氮主要集中于0~5 cm的表层土壤中,而硝态氮的分布区域较大,在0~15 cm土壤深度范围内的质量浓度均较高。表层土壤中铵态氮的整体变化趋势呈现前高后低,而硝态氮的变化趋势则与之相反。     

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。     

蓄水坑灌条件下复水对水氮运移规律的影响

为了明确灌后复水(降水)对土壤中水氮分布的影响以及选择合理的灌施方式,通过室内模型试验,研究了在蓄水多坑肥灌条件下不同降水量(30.624,37.334,43.56 mm)所对应单坑不同复水量(140.1,228.7,400.5 mm)和不同复水时间(灌后1,5,10 d)对土壤水氮运移的影响.研究结果表明:复水后土壤含水率增大,复水量为228.7 mm及以上时,30~80 cm深度范围内土壤含水率均达到田间持水率的80%以上,且复水量越大或复水时间间隔越短,复水后水分分布越均匀;硝态氮在湿润锋处积累明显,复水后坑壁附近土壤硝态氮质量浓度降低,硝态氮质量浓度峰值向远处推进,复水量越大或复水时间间隔越短,硝态氮推进越远且向深处迁移越明显;复水后铵态氮质量分数在近坑处降低,在距坑较远处增加,但变化幅度均不大,复水量越大,或复水时间间隔越短,对铵态氮质量浓度影响越大,复水后土壤铵态氮分布越均匀.     

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%。     

土壤容重对蓄水坑灌入渗及水氮分布的影响

为探讨土壤容重对蓄水坑灌入渗和水氮分布的影响,试验采用30°扇柱体有机玻璃土箱,高120 cm,半径100 cm,设置3个土壤容重水平:1.3、1.4、1.47 g/cm3。通过室内入渗试验,研究了土壤容重对肥液入渗、含水率分布、铵态氮和硝态氮含量的影响。结果表明:蓄水坑灌条件下,累积入渗量随土壤容重的增大而减小,不同容重下累积入渗量与入渗时间之间均符合Kostiakov入渗模型。随土壤容重的增大,湿润体范围逐渐减小,在分布1 d内,0~60cm深度土壤体积含水率随土壤容重的增大而增大。土壤铵态氮含量随土壤容重的增大在不同径向方向上变化不一致。不同容重下深层湿润锋处土壤硝态氮的累积量为:1.47 g/cm31.4 g/cm31.3 g/cm3。     

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...     

同步滴灌施肥条件下根际土壤水氮分布试验研究

通过室内土槽试验,探讨了停灌后不同时间,同步施肥滴灌对土壤水分及土壤硝态氮在土壤剖面分布的影响。结果表明:停灌后,各处理土壤水分以滴头为中心沿径向向四周扩散;由于水分在横向及纵向运动,上下层土壤水势梯度随径向距离增加而逐渐减少。停灌后,氮浓度3、2 g/L处理硝态氮的含量与径向距离及土层深度成反比;氮浓度0 g/L处理硝态氮的含量随径向距离及土层深度增加先增大后减小,氮浓度0 g/L处理硝态氮在深度分布表现为"上低中高下稳定"抛物线分布。     

山西汾河流域污灌区土壤养分特征研究

以山西省清徐县孟封镇、柳杜乡农田灌区(属于汾河污灌区)为研究对象,在灌区内布设采样点以分层采集土样。对采样点的各分层土壤中的有机质、硝态氮、铵态氮、全磷和全钾的含量进行系统分析,并对不同深度土壤养分物质的分布特征及原因进行了讨论。结果表明:污灌区各采样点表层土壤中养分含量均较大,土壤剖面中养分的分布均有一定的规律性,铵态氮含量随深度增加无明显变化,有机质、硝态氮含量呈现明显的"S"型变化,全磷、全钾在剖面中部有少许浮动,整体呈现逐渐降低趋势;灌溉方式的不同对土壤养分含量有一定的影响,纯污水灌溉地区的养分含量要高于污水井水相结合灌溉地区的养分含量,其中有机质、硝态氮含量在整个土壤剖面均较为明显,全磷、全钾在0~40cm土层中的含量差异明显,40cm以下土壤的含量无明显差异;土壤有机质含量与硝态氮、全磷呈显著正相关性,铵态氮、全钾含量与其他养分之间均无相关性。     

滴灌下不同灌水处理对马铃薯水氮运移及产量的影响

通过大田膜下滴灌试验,研究了不同灌水处理下马铃薯根区水分和硝态氮的运移规律以及不同灌水处理对马铃薯产量的影响,为宁夏干旱地区防止土壤中硝态氮淋移渗漏、提高土壤水肥利用效率提供理论依据。该试验以灌溉定额900、1 260、1 620 m^3/hm^2为变量,采用随机区组试验方法,试验结果表明:土壤含水率随着灌溉定额的增大而增加且随着土层深度的增加不断减少;随着灌水后天数的推移,各个处理不同深度土壤含水率不断降低;表层土壤(0～20 cm)含水率随着灌溉定额的增加而增大,30～40 cm土壤含水率不断降低,50～100 cm土壤含水率不断降低的幅度随着灌溉定额的增加而降低; 30～50 cm土层硝态氮含量低于0～20 cm土层的,60～100 cm土层硝态氮的含量在0.2 mg/kg基础上以0～0.11 mg/kg上下浮动;在该试验中,灌溉定额在一定范围内可以促进马铃薯产量的增加,但是当灌水量超过1 620 m^3/hm^2时,产量与灌水量呈负相关关系。试验条件下,灌溉定额为1 260 m^3/hm^2时,马铃薯产量最高,高达25.88 t/hm^2,不同深度土层含水率和硝态氮含量均为马铃薯生长发育对水分的最优需求。     

不同施氮量对土壤无机氮素及烤烟干物质的影响

通过大田试验,探讨在不同施氮量条件下烤烟土壤中硝态氮与铵态氮的变化情况以及施氮量对烤烟地上部分干物质累积量的影响。试验根据烤烟生育期设置不同阶段,定期对土样中无机氮素以及烤烟植株干物质进行测定。结果表明,施氮量对烤烟土壤中硝态氮和铵态氮随生育期以及土层深度的变化趋势影响较小,施氮量仅明显影响同时期同深度下硝态氮和铵态氮含量。同时施氮量的增加会增强烤烟后期地上部分干物质累积强度,使得烤烟生长持续旺盛。     

施肥量对膜孔灌土壤氮素动态变化影响

为了研究施肥量对膜孔灌玉米整个生育期土壤硝态氮动态变化和收获后累积影响以及对硝态氮的环境影响进行评价,在测坑中进行了膜孔灌不同肥量施尿素试验,分析测定了膜孔灌玉米不同生育时期的土壤硝态氮质量分数。研究表明,不同施肥量处理距膜孔中心距离越大,垂直剖面上的硝态氮质量分数越小,施肥量越大,垂直剖面上的硝态氮质量分数越大;不同施肥量处理距膜孔中心3cm和8cm的垂直剖面上出现硝态氮累积峰,增大施肥量推迟了玉米吸收硝态氮最大时期;施肥量越大,玉米产量越高,累积的硝态氮质量分数越大,硝态氮累积量与施肥量之间存在对数函数关系;在拔节期和抽穗期,中肥量和高肥量处理下层的土壤硝态氮质量分数高于本底值,是硝态氮淋失的危险时期。     

蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性

为提高蓄水多坑灌施尿素条件下土壤氮素利用率和保护生态环境,通过室内蓄水多坑(土箱半径40 cm,高120 cm,蓄水坑半径16 cm,深度60 cm)物理模型试验,研究了蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性。结果表明,土壤水分主要分布在地表以下20~80 cm,0~10 cm土层土壤含水率较小,同一土壤深度处蓄水坑壁附近土壤含水率大于0通量面处土壤含水率;同一土壤深度蓄水坑壁附近土壤尿素态氮量大于0通量面处的尿素态氮量,尿素的水解在9 d内基本完成,第7天水解最快,尿素水解与时间存在良好的对数函数关系;土壤铵态氮主要集中在40~60 cm土层土壤中,且r=20 cm处的量高于0通量面处的;而土壤硝态氮的分布趋势与铵态氮相反,随时间的延长,0通量面和r=20 cm处的土壤铵态氮质量分数均在40~60 cm和60~80 cm增幅较大,而土壤硝态氮质量分数表现出在90~100 cm湿润锋处增幅最大。     

不同棉田暗管布置方式对氮素流失影响的模拟分析

为了研究不同棉田暗管布置方式对暗管排水中硝态氮流失量的影响,结合2007—2009年在湖北荆州丫角排灌试验站的控制排水试验,采用DRAINMOD田间水文模型进行数值模拟。结果表明,暗管出口高程和暗管间距对暗管排水中的硝态氮流失量均有极显著的影响,是进行农田控制排水设计的关键因素。具体而言,暗管排水中硝态氮的流失量随着暗管出口高程的减小而减小,随着暗管间距的增大而减小。因此,在进行农田控制排水设计时,应根据当地的环境要求以及作物的具体生长要求,调整暗管的出口高程和暗管间距,做到作物高产和环境保护的统一。     

有机碳分布对氮素迁移转化的影响数值模拟

针对外源性有机碳影响下土壤氮素各转化过程的定量计算问题,基于土壤氮素迁移转化数值模型NPTTM,考虑外源性有机碳在土壤中的不同分布类型,及其对反硝化过程的影响函数,采用含有机碳的二级处理再生水灌溉试验对该改进模型进行验证,结果表明,改进后的模型能很好地拟合试验过程土壤水氮动态变化过程。同时,为了探究有机碳分布对氮素迁移转化过程的影响,本文采用该验证模型进行有机碳随深度分配数值实验,计算结果表明不同的有机碳分布对土壤铵态氮的影响较小,但对硝态氮的影响较大。土壤中较高的有机碳汇集会造成铵态氮浓度的增加,而有机碳浓度增大会增强反硝化作用进而减小硝态氮浓度。     

土壤容重对涌泉根灌土壤水氮运移特性的影响

在室内通过人工配置不同水平土壤容重(1.35、1.40、1.45、1.50 g/cm~3),用土箱进行水肥入渗模拟试验,研究土壤容重对累积入渗量、湿润锋运移、土壤水分以及铵态氮和硝态氮运移的影响,建立以土壤容重和入渗时间为自变量,累积入渗量和各向湿润锋运移距离为因变量的经验模型。结果表明:土壤容重对累积入渗量、各向湿润锋运移距离及湿润体内水分和氮素的分布、转化均具有较为显著的影响。随着土壤容重的减小,累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体内水分、铵态氮及硝态氮含量均呈增大趋势。入渗系数K随着土壤容重的增大而减小,入渗指数α随着土壤容重的增大而增大;在同一时刻,湿润体内铵态氮和硝态氮含量的平均值、变化量及转化率均随着土壤容重的增大而增大。距离灌水器越近,铵态氮、硝态氮含量越高;湿润体内铵态氮分布主要集中在灌水器附近,随着再分布进行,湿润体内铵态氮含量、转化率逐渐减小,转化量逐渐增加。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,铵态氮含量降幅依次为2.34%、11.41%、34.22%、59.06%和73.75%。湿润体内硝态氮分布区域与水分分布相似,随着再分布进行,湿润体内硝态氮含量、转化量逐渐增大,再分布15 d达到最大值;而转化率呈现出先增大后减小的趋势,再分布10 d转化率达到最大值。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,湿润体内硝态氮含量依次增加0.76%、60.12%、156.95%、204.68%和180.51%。土壤容重对涌泉根灌土壤水分和氮素运移、分布及其转化的影响均较为显著。     

自然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统迁移转化规律试验研究

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西水土保持生态科技园开展了3次坡地人工降雨氮素流失试验,对不同坡面及土壤初始条件下人工降雨过程中地表径流、壤中流及土壤水分状况与氮素（硝态氮和铵态氮）浓度进行了监测和分析。结果表明,初始坡面粗糙截流能力强,能减少地表径流产流量,但会导致硝态氮大量渗入土壤,造成硝态氮随土壤水的下移。自然坡地土壤中的大孔隙和土壤空间变异性是导致壤中流的主要原因,壤中流硝态氮浓度显著高于地表径流硝态氮浓度,导致壤中流硝态氮流失占比较高,第一次试验中硝态氮壤中流流失占比超过50%。相比较而言,壤中流与地表径流铵态氮浓度均较小,与铵态氮在土壤中较强的吸附能力有关。历次试验中,土壤硝态氮和铵态氮沿顺坡方向空间变异性较大,随时间变化无一致性规律,除受到坡面水力特征影响外,还受到土壤温度的影响。