膜孔灌肥液自由入渗硝态氮运移特性试验研究

以KNO3为入渗溶液,模拟研究了硝态氮在膜孔灌肥液自由入渗条件下的运移过程.结果表明,在湿润蜂运移的范围内,沿着膜孔水平方向和垂直方向,硝态氮前锋运移速率受土壤含水量的影响较大,并随着土壤含水量的增加而增加;硝态氮前锋运移速率与运移距离有很好的相关性,并随着运移距离的增加呈幂函数衰减变化.硝态氮前锋浓度随着运移距离的增加而升高,其变化趋势呈指数曲线关系,且在湿润锋(土壤干湿交界)面上达到最大值;硝态氮前锋浓度随土壤含水量的增加呈幂函数递减,两者的相关系数也达到了极显著水平.     

尿素肥液间歇入渗土壤水氮运移特性试验研究

通过连续和间歇一维垂直入渗试验,研究了波涌灌灌施尿素下铵态氮和硝态氮在土壤和地下水中的迁移转化特性,表明波涌灌间歇入渗较连续入渗有保肥和减小地下水污染等优点,可以有效缓解农业施肥带来的地下水环境污染。该研究成果为进一步研究波涌灌溉水氮运移特性和波涌灌溉对地下水环境的影响奠定基础。     

膜孔肥液单向交汇入渗特性及数学模型研究

通过室内入渗试验,分析了膜孔肥液单向交汇的入渗特性。在此基础上,根据已知试验资料,提出了Kostiakov模型、分段函数模型、减渗量模型和增渗率模型等4个膜孔肥液单向交汇入渗模型。Kostiakov模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗参数均为已知;分段函数模型建立的条件是膜孔肥液自由入渗和单向交汇入渗参数均为已知;减渗量模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗相对于膜孔肥液自由入渗的减渗量参数和膜孔肥液自由入渗参数已知;增渗率模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗相对膜孔清水单向交汇入渗增渗率和清水单向交汇入渗参数已知。模型验证表明,所提出的4个模型均为描述膜孔肥液单向交汇入渗的有效模型,其中分段函数模型的计算精度相对最高,Kostiakov模型、减渗量模型和增渗率模型稍次之。在实际应用中,可根据不同的已知资料情况加以选用。     

膜孔肥液多向交汇入渗特性及数学模型研究

通过室内入渗试验,分析了膜孔肥液多向交汇入渗特性,在此基础上,提出了4个膜孔肥液多向交汇入渗模型。减渗量模型建立在膜孔肥液自由入渗参数和减渗量参数已知的条件下,分段函数模型建立在膜孔肥液多向交汇入渗各阶段入渗模型均为幂函数的条件下,增渗率模型建立在膜孔肥液多向交汇入渗相对膜孔清水多向交汇入渗增渗率和清水入渗参数已知的条件下,减渗率模型建立在膜孔肥液单向交汇入渗相对膜孔肥液自由入渗的减渗率、膜孔肥液多向交汇入渗相对膜孔肥液单向交汇入渗的减渗率和膜孔肥液自由入渗参数已知的条件下。经实测资料验证,所提出的4个模型计算精度均较高。     

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗NO-3-N运移特性的影响

通过室内入渗试验,研究了不同浓度的膜孔肥液单向交汇入渗NO3--N的分布特性。研究表明,不同肥液浓度的膜孔入渗湿润体膜孔中心和交汇界面中心垂向土壤NO3--N的浓度锋运移距离与土壤水分运动的湿润锋一致;肥液浓度越大,相同入渗时间的NO3--N浓度锋运移距离越大,土壤NO3--N浓度最大值越大,相同深度处土壤NO3--N浓度也越大。建立了肥液交汇入渗湿润体膜孔中心和交汇界面中心垂向土壤NO3--N浓度分布特征与湿润体深度之间的分段函数模型,经实测资料验证表明,该模型精度较高。入渗供水过程中,NO3--N浓度锋运移距离和浓度最大值随时间的延长而增大;再分布过程中,NO3--N浓度前锋运移距离随时间延长而增大,而NO3--N浓度最大值逐渐减小。     

膜孔灌溉条件下入渗规律的研究

对重粉质粘土进行了4种孔径的膜孔灌水及垂直一维入渗试验，观测了膜孔点源入渗过程中的累积入渗水量、水平湿润范围及速度、点源下渗速度等。结果表明，膜孔点源累积入渗水量符合考斯加可夫模型，并且得出了膜孔直径与入渗系数、入渗指数的关系。膜孔直径与湿润深度及膜孔直径与湿润半径间的关系。     

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单向交汇室内入渗试验,研究了不同浓度的膜孔肥液单向交汇入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布.提出了土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移距离经验模型.经实测资料验证,模型精度较高;肥液浓度越大,相同时间的湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也越大.     

原位测定滴灌棉田土壤硝态氮和铵态氮的运移特征

氮素对作物生长有着重要的作用。氮肥的施用量逐年增长,自20世纪90年代后,中国的氮盈余量保持在3.60×10~6~5.46×10~6t·a~(-1)。氮肥的利用不但决定作物的长势,同时对环境也带来了较大的影响。采用离子交换树脂法,对土壤中的硝态氮和铵态氮进行原位测定,较为准确地反映了土壤硝态氮和铵态氮的迁移、淋溶和转化等动力特性。研究表明:1埋置土壤中的离子树脂解吸液中各养分的含量均在合理的常规化学检测范围内。2在棉花生育期内,施肥和棉花生长对土壤硝态氮影响较大,施肥会显著提高土壤硝态氮的含量,而在棉花出苗80 d前后土壤硝态氮有明显亏缺。3滴灌棉田土壤铵态氮的含量较低,其时空变化较为复杂,无明显规律,作为施肥参考作用不大。     

农田土壤入渗特性研究

以陕西杨凌一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,对不同土壤质地条件下的土壤入渗特性进行了研究。结果表明：两种土壤质地条件下描述其入渗过程的最优入渗公式为修正Kostiakov公式;土壤入渗试验合理的设计观测时间一级阶地砂壤土条件下不应小于90 min,三级阶地粘壤土条件下不应小于120 min;根据各入渗参数的最大相关距离,计算了典型田块入渗试验的合理测点数,一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土试验田块均为42个测点;可在一定程度上借助稳定入渗率f₀的变异特征描述土壤入渗性能和衡量土壤入渗能力,但同时还应考虑入渗参数k的空间变异特征。     

不同钠钾比微咸水对土壤入渗性能和水盐分布的影响

为探究不同钠钾离子组成微咸水对土壤入渗性能和水盐运移的影响,开展室内一维土柱入渗试验,依据不同钠钾比设置3种微咸水处理(S1、S2、S3:1∶0、1∶1、0∶1),以去离子水作为对照组(CK)。比较不同处理下土壤湿润锋运移速率的差异,而后通过Philip、Green-Ampt和Kostiakov模型对入渗过程进行拟合,并分析淋洗液电导率、浊度变化和土壤剖面的水盐分布特征。结果表明：(1)与CK处理相比,微咸水处理降低了相同时间内湿润锋的运移距离,在入渗时间达到600 min时,S1、S2、S3处理湿润锋运移距离分别降低41.31%、28.75%、19.94%。在0～60 min内S2和S3处理湿润锋运移距离无显著差异,但在60 min后,S2处理湿润锋运移速率显著低于S3处理;Kostiakov模型拟合效果优于Philip和Green-Ampt模型。(2)S1、S2、S3处理土壤积盐率分别为76.11%、74.16%、73.25%;在淋洗开始的1 000 min内,不同处理淋洗液浊度表现为S1>S2>S3>CK。(3)与CK处理相比,微咸水处理并未改变土体内的总含水量...     

膜孔灌充分供水点源入渗研究进展

膜孔入渗为充分供水条件下的空间三维入渗,可分为三种类型:膜孔自由入渗、膜孔单向交汇入渗和膜孔多向交汇入渗。在已有研究成果的基础上,综述了膜孔点源入渗影响因素、入渗模型特性、水分分布特征、湿润体浸润形状、湿润锋运移的规律、数学模型等,提出了膜孔灌今后应研究的主要问题。     

玉米膜孔灌农田土壤水氮分布特性

通过大田玉米灌水试验,研究了畦灌和膜孔灌条件下农田土壤水氮运移特性。结果表明:在相同灌水定额条件下,膜孔灌土壤剖面含水率比畦灌土壤剖面含水率变化均匀,0~30 cm土层灌水后1天和灌水后5天膜孔灌土壤含水率比畦灌土壤含水率高19.2%和18.3%;在相同灌水定额条件下,土壤铵态氮含量受土壤水分运动的影响较小,主要分布在30 cm以上土壤层,膜孔灌条件下土壤铵态氮含量随时间分布比畦灌均匀,其含量最大值为41.6 mg/kg,同畦灌相比铵态氮含量增加了4.3%;硝态氮含量受灌水方式的影响较大,在相同灌水定额条件下,10~50 cm各土层硝态氮含量膜孔灌比畦灌分别增加了41.3%、96.3%、55.3%、50.7%和46.5%,膜孔灌土壤硝态氮含量随时间和垂直土壤剖面分布均匀,其硝态氮含量主要集中在0~50 cm土层,有利于作物对氮素的吸收,提高氮素利用率。     

膜孔灌灌施条件下硝态氮迁移分布规律研究

利用自行研制的膜孔点源入渗装置,测试膜孔灌灌施条件下硝态氮的迁移和分布规律。结果表明:在肥液连续入渗过程中,硝态氮浓度锋运移与水分湿润锋是一致的;随着距离膜孔中心距离的增加,NO3-N含量减小,在湿润锋位置处土壤NO3-N含量急剧减小到本底值;进入再分布过程后,土壤水分运移速度减慢,整个湿润土体内的含水量分布更加均匀;再分布1~7天内,硝态氮含量略有下降,再分布10天后,硝态氮反硝化作用增强,径向处的反硝化作用弱于垂向处,硝态氮含量明显降低。     

施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响

通过室内入渗试验,研究了不同施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响。结果表明,不同施肥方式下尿素的转化规律基本一致,施肥5 d后土壤铵态氮达到最高峰,随后的10 d内迅速下降至土壤的本底值,而土壤硝态氮一直平稳升高,于施肥后15 d左右达到最大值。不同施肥方式下膜孔点源入渗土壤尿素转化后铵态氮和硝态氮的分布特征有明显的不同。灌施情况下土壤铵态氮含量和硝态氮含量沿着远离膜孔中心的方向逐渐减小;表施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层以下7～15 cm的土层内;深施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层5～17 cm的土层内。     

垄膜覆盖膜孔沟灌技术要素试验研究

膜孔灌溉技术是一种集农业节水与灌溉节水于一体的节水灌溉技术,但该灌水技术的技术要素研究还不甚完善。根据目前该技术应用情况,选择了开孔直径、开孔率、单宽流量和地面坡度四因素、三水平,采用正交试验设计方案,得出了对于适宜垄膜覆盖的中等入渗强度区域较为合理的技术要素组合为:孔径5 cm,开孔率为3%,单宽流量为3 L/(s.m)和地面坡度为2‰。     

膜孔沟灌条件下春玉米水分利用效率研究

结合膜孔灌溉技术的特点,利用正交试验设计方法设计了实验方案,利用田间试验资料,分析研究了春玉米膜孔沟灌条件下水分利用效率及水分消耗规律,并相应得出春玉米地膜覆盖条件下各个生育期的水分消耗系数,为膜孔沟灌技术推广应用提供了理论和技术依据。     

灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响

通过肥液(KNO3溶液)室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响.结果表明,在试验条件下平均入渗速度随灌水定额的增加而减小;灌水定额越大平均周期减渗率越大;土壤含水率增幅随灌水定额的增加而增大;灌水定额越大,土壤水分向下运移越深,进入地下水中的水量越多,越容易造成地下水污染和水资源浪费.