滴灌施肥条件下土壤水分和速效钾的分布规律

以速效钾(K2O)含量为112mgL-1的营养液在塿土上进行大田滴灌施肥试验,研究不同滴头流量(2,4,6Lh-1)和灌水施肥量(8,16,24L)条件下水分和速效钾在塿土中的运移、分布情况。结果表明:灌水施肥量为8L时,随滴头流量增大,滴头周围地表积水区半径增大,水分径向运移距离增大、竖向入渗水量减小;随滴头流量增大,速效钾在土壤中的径向运移距离变化不明显,竖向运移距离有减小趋势,距滴头径向30cm范围0～10cm土层土壤速效钾含量增大。滴头流量为2Lh-1时,随灌水施肥量增大,水分和速效钾在土壤中径向和竖向的运移距离增大,径向增大幅度较竖向明显,距滴头径向30cm范围0～30cm土层土壤速效钾含量增大。     

冻融条件下土壤水分和速效磷垂直迁移规律

中国东北地区土壤普遍受到的季节性冻融作用会影响土壤中速效磷和水分的垂直分配。通过室内模拟冻融环境,分析了冻融循环条件下黑土速效磷和土壤水分的垂直变化。结果表明:多次冻融循环作用使土壤速效磷随着土壤水分由下层向表层迁移,经30次冻融循环作用后土壤最大含水率和土壤最大速效磷含量均出现在3 cm层;土壤初始含水率越高,冻融作用后向土壤表层迁移的速效磷含量越大,但随着冻融循环次数增加,土壤各层速效磷含量都有所下降,1次冻融作用后,土壤速效磷的最高含量为50.63 mg/kg,30次后最高含量为43.81 mg/kg,减少了13.5%;利用多元回归分析分别得出了冻融循环后土壤含水率和速效磷与初始含水率、冻融循环次数和土层深度的关系函数,相关系数分别为0.892,0.578。上述研究成果为季节性冻融区非点源污染及土壤盐碱化防治奠定理论基础。     

滴灌条件下土壤水分分布特性研究

在两种不同的土壤中,以不同滴头流量进行滴灌,通过对土壤湿润峰运移测量分析,提出不同土壤水分水平扩散和垂直扩散随时间变化的数学模型,根据该模型可以为各种作物滴灌设计参数的确定提供依据。     

玉米地埋式滴灌土壤水分迁移规律研究

在地埋式滴灌条件下,对不同毛管埋深及间距对大田玉米土壤水分迁移规律进行了研究。结果表明,毛管在同一埋设深度时,随着铺设间距的增大,肉眼观察到的横向湿润锋交汇深度也加深。毛管埋设深度为30 cm、间距为60、70、80 cm时,其湿润锋交汇的土层深度分别为0～10、10～20、15～20 cm;毛管埋设深度为35 cm、间距为60、70、80 cm时,其湿润锋交汇的深度土层分别为0～10、30～35、30～35 cm;毛管埋设深度为40 cm、间距为60、70、80 cm时,其湿润锋交汇的土层深度分别为10～20、20～30、25～30 cm。     

长期施肥条件下旱作农田土壤水分剖面分布特征

利用黄土高原旱地长期定位施肥试验,通过比较不同施肥方式和施肥量对土壤剖面水分分布的影响,研究了施肥与土壤水分的关系,并对深层土壤水分消耗引起的水分生态效应进行了分析。试验期间,0300.cm土壤水分虽在雨季得到降水补充,但是播种期的土壤贮水量仍处于亏缺状态。结果表明,不同施肥方式和施肥量的试验处理中,100300.cm土层作物耗水剧烈,土壤水分含量均较低。与对照相比,单施磷肥对作物利用土壤水分没有显著影响;单施氮肥和氮磷配施均促进了作物对下层土壤水分的利用。在相同的施氮量下,施用磷肥加大了作物对深层土壤水分的利用,100300.cm土层的土壤含水率在磷肥用量达到45.kg/hm2后不再随施磷量的增加而降低;在同样的施磷条件下,作物对下层土壤水分的利用随施氮量的增加而增加,当施氮量增加到90.kg/hm2后,100300cm土层的土壤含水率达到一个稳定的值。在同样的氮磷用量情况下,施钾对土壤水分没有显著影响。     

滴灌条件下容重对压砂土壤水分入渗规律的影响

[目的]研究土壤容重对压砂地点源入渗的影响规律,为西北旱区发展砂地滴灌技术提供实际理论依据。[方法]通过室内模拟土槽试验,以裸地(无植被和压砂)为对照组(CK),研究了土壤容重(1.23,1.38,1.53g/cm3)对不同种植年限压砂地(新压砂地、中压砂地、老压砂地)砂石层和土壤层两相介质点源入渗规律的影响。[结果]压砂土壤点源垂直累积入渗与其容重和种植年限皆呈负相关关系,压砂土壤在入渗初期,容重对其入渗深度无明显影响,当入渗到达土壤后,入渗深度明显受到容重的影响,容重越大,入渗深度越小;CK水平入渗距离随容重增加而增加,压砂土壤水平入渗随容重增加的变化无明显规律。用λ表征湿润体纵横比,CK和压砂土壤的λ总体随土壤容重增加而减小,压砂土壤容重相同时,λ随种植年限增加而减小。CK入渗前期λ随入渗时间的增加而增加,后期趋于平缓;压砂土壤λ入渗初期随时间增加显著增大,当入渗到达土壤时λ减小,中后期随入渗时间增加λ缓慢增长直至变化不明显。[结论]压砂对土壤水分垂直入渗有促进作用,压砂土壤点源垂直累积入渗与其容重和种植年限皆呈负相关关系。     

滴灌条件下秸秆覆盖与施肥对夏玉米土壤水分的影响

设置2种覆盖处理(不覆盖,覆盖5 500kg/hm2)及3种施肥处理(低肥0kg/hm2,中肥200kg/hm2,高肥400kg/hm2),研究了滴灌条件下,秸秆覆盖和不同施肥处理对夏玉米土壤棵间蒸发以及土壤含水率等的影响。试验结果表明,滴灌带两侧干湿区域棵间蒸发量差异显著,各处理全生育期湿润区域比干燥区域多出14.5~34.13mm,增加比例为13.34%~21.08%。秸秆覆盖减少棵间蒸发的作用显著,全生育期3种施肥处理覆盖比不覆盖分别减少36.31 mm,45.19 mm,49.29 mm;减少的比例依次为27.32%,30.47%,32.59%;日均分别减少0.35mm,0.43mm,0.47mm。秸秆覆盖对不同深度土壤的水分分布具有调节作用,在0—20cm土层保水效果明显。生育期内平均的叶面积指数变化趋势为先增后减,变化规律为生育中期生育末期快速生长期生育初期。各处理E/ET与LAI均表现出较好的指数相关关系,不覆盖处理的决定系数大于覆盖处理。可见,秸秆覆盖可以有效减少棵间蒸发量,同时调节不同深度土壤水分含量,提高土壤表层作物可利用水分含量。     

不同施肥条件下农田硝态氮迁移的试验研究

NO^-₃-N的淋失是旱地农田氮素损失的重要途径之一，也是引起地下水污染的一个主要原因。在黄土高原地区，夏玉米生长正逢雨季，是NO^-₃-N淋失的主要时期。该研究基于阻水层理论和黄土高原地区传统的垄作习惯，在手工模拟机具成垄压实施肥的基础上研究了该施肥法与传统的平地施肥、垄沟施肥(成垄不压实)条件下土壤NO^-₃-N的迁移动态，结果表明，在供水量相同条件下，由于平地和垄沟条件下水分分布的差异，导致平地土壤中的NO^-₃-N较垄沟耕作易于迁移。在生育前期，由于作物根系对NO^-₃-N的吸收和拦截，成垄压实与成垄不压实施肥对阻止NO^-₃-N随水下移差异不大；生育后期，当作物需肥量减小时，成垄压实施肥能够阻止NO^-₃-N向深层土壤迁移累积。玉米收获后，3种施肥方式下土壤NO^-₃-N迁移深度为平地(>60 cm)>垄沟施肥(>45 cm)>成垄压实施肥(＜35 cm)。     

半干旱区玉米水肥空间耦合效应Ⅱ.土壤水分和速效氮的动态分布

在灌水量为300m3/hm2、施N肥量为248.1kg/hm2的条件下,模拟大田条件研究了两种水肥空间耦合方式下的土壤水分、速效N的动态运移规律。试验表明,在半干旱地区隔沟灌溉水肥异区、隔沟灌溉水肥同区两种处理方式的灌溉水在剖面上均以垂直运动为主,同时存在水平运动。隔沟灌溉水肥同区处理的速效N在剖面上垂直运动明显,处理后15天速效N基本均匀地分布于0~100cm土层内,速效N含量在施肥区和未施肥区之间差异较小;而隔沟灌溉水肥异区处理的速效N垂直运动程度小,速效N主要分布在60cm以上土层,速效N水平运动不明显,施肥区速效N含量远高于未施肥区。水肥异区养分的淋溶深度较小,淋失的可能性小,有利于养分长期在剖面较浅层次中分布,为作物吸收创造了条件。     

滴灌施肥对设施栽培花椰菜根系和土壤中氮分布的影响

针对我国温室蔬菜水肥一体化管理水平低下、灌溉施肥制度不完善等问题,本研究以设施花椰菜为研究对象,展开了不同的滴灌施肥处理对花椰菜根系生长和其生长土壤硝态氮分布规律影响的田间试验。试验设置了由不同水肥顺序组成的4种滴灌施肥处理,即T1(1/5N-4/5W)、T2(1/5W-1/5N-3/5W)、T3(2/5W-1/5N-2/5W)、T4(3/5W-1/5N-1/5W),如T2(1/5W-1/5N-3/5W)表示整个灌水过程的前1/5时间灌水,接下来的1/5时间施肥,后3/5时间灌水冲洗管道,其他类同。在花椰菜生育期内对土壤水分状况进行测定,收获后测定花椰菜产量、品质及根长密度等指标。研究结果表明:1)滴灌施肥对设施花椰菜产量、品质和氮素累积量的影响均未达到显著水平。花椰菜氮素累计总量随着滴灌施肥时间的向后推移先减小后增加,其中T4处理的氮素累计量最高,达50. 23 mg/kg。2)通过对比各处理种植前和收获后的土壤无机氮的变化状况,发现种植前土壤无机氮质量分数呈表层高、深层低的特点,收获后土壤剖面的无机氮分布更为均匀,对比发现T1和T4处理更容易发生硝态氮的淋失。3)灌溉施肥过程中前期施肥处理的根系纵向生长更好,而后期施肥处理的根系横向生长更好,其中T3处理的根长密度最大,为2. 54 cm/cm~3,根系分布范围最广。4)各根系根长参数与土壤硝态氮质量分数均呈一次线性正相关,其中直径2 mm根系根长的拟合效果最好(R~2=0. 811 8)。综合考虑产量、品质和根系生长分布等指标,灌水过程中前2/5时间灌水,接下来1/5时间施肥,后2/5时间冲洗管道的T3方案较优。     

滴灌施肥条件下不同种类氮肥在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟方法研究了滴灌条件下不同种类氮肥(硝态氮、铵态氮和尿素态氮)在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明,3种氮肥在2种质地土壤中的淋失量均是硝态氮肥>尿素>铵态氮肥,淋失的氮素主要为肥料氮。砂壤土上氮素的淋失量明显高于粘壤土。滴灌施用铵态氮肥,显著增加了土壤中NH4+-N含量,随着硝化作用的进行,NH4+-N的量在培养的第5d左右达高峰,尔后含量逐渐降低。与滴灌施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥和尿素后在培养期间土壤矿质态氮(NO3--N+NH4+-N)的含量有降低的趋势，降低的原因可能与N+NH4+-N在土壤中的固定、挥发等有关。     

垄沟耕作条件下滴灌冬小麦田间土壤水分的动态变化

试验在池栽条件下研究了滴灌与垄沟耕作条件下冬小麦田间土壤水分的动态变化。结果表明：滴灌对0～60cm土壤水分含量影响比较明显，由于受土壤蒸发和作物根系吸收水分的影响，0～30cm土壤水分含量在整个生育时期内变化最为剧烈，其次是30～60cm层次的土壤，90～120cm层次的土壤整个生育时期水分含量最为稳定。灌溉后土壤水分0～120cm土层中呈现“Z”型分布，且与垄作相比，灌溉对沟播处理各层次的影响更大。另外，通过对不同生育时期各个层次土壤水分含量的分析可以看出，冬小麦的灌浆期是其活跃的耗水期，其次是抽穗期。不灌溉处理的耗水深度主要集中在土壤下层，灌溉处理的耗水程度变化较复杂。与畦播处理相比较（见讨论部分），灌溉后沟播处理土壤水分上升最明显，垄作处理次之，畦播最小。灌溉一周后畦播土壤水分下降最快，垄作次之，沟播最小。而就灌溉后土壤水分运动而言，垄作与沟播处理快于畦播处理。     

多点源滴灌条件下土壤水分运动的数值模拟

为了摸清多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,为密植作物滴灌系统的合理设计提供依据,本文根据非饱和土壤水动力学理论和多点源滴灌条件下土壤水分运动特征,建立了多点源滴灌条件下土壤水分运动数学模型,利用商业化软件Hydrus对模型进行了求解。模拟结果与实测情况对照表明,模拟的入渗过程与实测的入渗过程基本吻合,均遵循点源入渗、湿润区交汇和最终形成湿润带的演变规律;模拟的交汇时间和入渗深度与实测的相比,偏差均在10%以内;在湿润锋交汇前,湿润区内部土壤含水率模拟值与实测值的差异较小,吻合较好,在湿润锋交汇后,湿润区上部土壤含水率的模拟值要比实测值小一些。总体而言,模拟结果还是能比较真实地反映多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,可为滴灌系统的合理设计及运行提供一定的理论依据。     

咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤水分物理性质

应用压力膜仪测定了塔里木沙漠公路防护林地0-150cm土层范围内的土壤水分特征曲线,并用RETC软件中的van Genuchten模型对其进行拟合分析,研究了防护林地不同土层的土壤水分物理特性。结果表明:(1)van Genuchten模型拟合的含水量模拟值与实测值间的RMSE≤0.01。(2)各土层持水性强弱依次为0-5cm40-60cm100-150cm60-100cm5-40cm;供水性表现为5-40cm60-100cm0-5cm40-60cm100-150cm,且整体在低于1.5×105 Pa吸力值时表现较强;各土层有效水含量自上而下递减,均值为17.286%。(3)饱和持水量、毛管持水量和田间持水量也随土层自上而下呈同步下降趋势,并与容重呈显著的一元线性负相关。(4)有效水范围内,防护林地土壤有效水上限对应0.3×105 Pa的吸力值,易效水与难效水的临界点吸力值以1.5×105 Pa为宜;各土层的易效水均多于难效水,总体上,前者均值为13.127%,是后者的3倍;5-40cm和60-100cm土层的易效水多,0-5cm和40-60cm土层的难效水多,二者比例均为同类最高;同层内易效水比例与土壤持水性之间负对应。     

滴灌入渗土壤水分分布的数值研究

采用Brandt点源入渗柱状流物理模型和非迭代的交替向隐式差分法与牛顿迭代法相结合的数值方法对杨陵黏壤土滴灌水分入渗过程进行了模拟，并同室内实验结果进行了对比。结果表明在小滴头流量条件下，数值模型能够精确地用于对滴灌入渗湿润锋、湿润体内含水率分布的模拟。由于本模型在对入渗边界条件的处理上忽略了地表积水的体积．在大流量条件下，地表积水区域大且其形成主要发生在入渗的开始阶段，导致该阶段数值模拟的湿润体内水量较实际值偏低25％。     

滴灌频率和施氮量对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2016年和2017年在北方寒旱地区日光温室西葫芦栽培中,灌溉定额为269.87mm,设置2个滴灌频率(低频W1:7天1次,高频W2:2天1次)和2个氮素水平(适氮N1:375kg/hm~2,高氮N2:565kg/hm~2),研究不同处理对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及西葫芦产量的影响。结果表明:(1)高频(W2)滴灌提高了0—40cm土层的土壤水分,减少了水分的深层下渗。(2)高氮(N2)施肥各土层硝态氮含量较高,适氮处理配合高频次滴灌根区0—40cm硝态氮含量维持在相对适宜水平,40—80cm土层硝态氮含量相对较低,提高滴灌频率可降低氮素向深层淋失的风险。(3)在适氮(N1)水平下,西葫芦产量对于滴灌频率敏感,而对于高氮(N2)水平,提高滴灌频率,产量增加不显著。(4)在定额滴灌量下,滴灌频率对西葫芦水分利用效率的影响大于施氮肥对西葫芦水分利用效率的影响。(5)W2N1处理更有利于西葫芦的生长和产量的提高,推荐北方寒旱地区日光温室西葫芦施氮量为375kg/hm~2,灌溉频率为2天1次。     

日光温室滴灌条件下黄瓜氮、磷、有机肥肥效与施肥模式研究

采用N、P、有机肥三因素五水平最优设计,在陕北黄土高原进行了日光温室黄瓜N、P和有机肥肥效与施肥模式的田间试验。得到了日光温室黄瓜N、P和有机肥的肥效反应模式,以及N、P和有机肥单因素对日光温室黄瓜产量的影响。结果表明N、P、有机肥对日光温室黄瓜产量增加的影响是有机肥 N P,施用有机肥是日光温室黄瓜增产的主要措施。当施P2O5量小于750 kg/km2、施氮量小于1150 kg/hm2时,N、P肥有增产效果,用量大于此施肥量时N、P肥效降低。根据反应模式提出在黄瓜目标产量在83000~88000 kg/hm2之间,95%置信区间的N、P、有机肥最佳施肥用量为N 807.5～1309.3、P2O5 576.6～991.6 kg/hm2;有机肥41.3～148.9 t/hm2。N∶P2O5为1∶0.714～0.757。日光温室黄瓜种植应以有机肥为主,氮磷肥配合施用。     

半干旱区玉米水服空间耦合效应 Ⅱ．土壤水分和速效氮的动态分布

在灌水量为300m^3/hm^2、施N肥量为248．1kg/hm^2的条件下，模拟大田条件研究了两种水肥空间耦合方式下的土壤水分、速效N的动态运移规律。试验表明，在半干旱地区隔沟灌溉水肥异区、隔沟灌溉水肥同区两种处理方式的灌溉水在剖面上均以垂直运动为主，同时存在水平运动。隔沟灌溉水肥同区处理的速效N在剖面上垂直运动明显，处理后15天速效N基本均匀地分布于0—100cm土层内，速效N含量在施肥区和未施肥区之间差异较小；而隔沟灌溉水肥异区处理的速效N垂直运动程度小，速效N主要分布在60cm以上土层，速效N水平运动不明显，施肥区速效N含量远高于未施肥区。水肥异区养分的淋溶深度较小，淋失的可能性小，有利于养分长期在剖面较浅层次中分布，为作物吸收创造了条件。     

不同湿度条件下土壤水分的蒸发性能和移动规律

水分蒸发过程是土壤水文状况的重要因子之一.土壤水分的蒸发过程、强度及其影响深度,除与气候条件有关外,它与土壤性质,尤其是土壤的湿润程度有极为密切的关系.因此,研究不同湿度条件下,土壤水分的蒸发性能及其移动规律,对因时制宜地采取有效的保墒措施,是很重要的.     

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。