不同深度土壤中氮素的空间变异研究

对供试区分析土壤中的氨态氮和硝态氮含量,用区域化变量理论和半方差函数分析,研究结果表明不同深度土壤中氨态氮和硝态氮含量具有空间变异性,均属于中等程度变异.通过对其半方差函授进行拟合,其变异程度主要由土壤本身的空间结构引起,不同深度土壤中氨态氮和硝态氮含量的空间相关尺度不同.     

土壤特性空间变异性研究

在R环境中以半方差函数和克里格插值为基础,对镇江市瑞京园种植区土壤的pH值、有效钾、硝态氮和铵态氮含量进行了空间变异性研究,并绘制了空间分布图。对于使用R语言进行土壤空间变异分析具有一定的理论和实践意义。     

不同灌溉方式对枣树根区土壤速效养分赋存及空间异质性的影响

土壤速效养分赋存状况直接影响到枣树的生长和水肥的合理利用,研究了滴灌和地面灌下枣树根区土壤速效养分田间尺度的空间分布和变异特性。对滴灌和地面灌应用年限5年不同深度的枣树根区土壤进行了采样分析。结果表明:枣树根区土壤硝态氮含量随土壤深度的增加呈减少趋势,随水平距离的增加而逐渐升高。生育期初期土壤硝态氮含量较低,新梢期土壤硝态氮逐渐增加,滴灌和地面灌土壤硝态氮变异系数均随着土壤深度和水平距离的增加而减少,减少幅度滴灌大于地面灌;生育期初始阶段两种灌溉方式下土壤碱解氮随深度的增加均呈现减少的趋势,水平方向上碱解氮含量差异不明显,新梢期土壤碱解氮呈现增加的趋势,灌溉方式对土壤碱解氮的空间异质性影响较小;枣树生育初期,滴灌和地面灌枣树根区各层土壤速效钾含量较高,进入新梢期后其含量迅速下降。滴灌和地面灌下土壤速效钾含量的变异系数均随着土壤深度的增加而减小,随着水平距离的增加呈现先减小后增大的趋势;土壤有效磷枣树生育期开始阶段含量较高,新梢期迅速降低。滴灌和地面灌在水平方向的变异系数均随着距离的增加而减小,滴灌处理变异性大于地面灌。综上,灌溉方式对土壤硝态氮的空间分布和变异性的影响最大,对碱解氮的影响最小。     

玉米膜孔灌苗期不同灌水量对水氮分布的影响

通过室外田间试验,分析了膜孔灌玉米苗期不同灌水量对土壤水氮分布的影响.灌水量越大,土壤含水率越大,分布范围越广,土壤表层硝态氮含量越小,对深层80～100 cm硝态氮含量影响越大;随灌水量的增加,硝态氮累积峰越靠下,增加了硝态氮的淋失.     

干旱绿洲区土壤氮素累积及冬灌效应分析

以新疆焉耆盆地绿洲灌区为例,通过野外取样和室内分析,调查不同农田种植类型在0~100 cm土层氮素的分布特征及累积状况,研究冬灌条件下土壤水、盐、氮的淋失过程及对地下水污染的程度。结果表明:不同土壤剖面之间硝态氮含量与分布特征存在差异,且呈现随土层深度增加而逐渐降低的趋势,铵态氮在不同土层的分布差异不显著;生育期末土壤硝态氮主要在0~60 cm土层累积,不同农田种植类型硝态氮在该层累积量的大小关系表现为番茄小麦玉米辣椒;浅层地下水硝态氮含量较高,超标率达57.1%,严重超标率达28.6%,该区域浅层地下水已受到硝酸盐污染;冬灌具有一定的储水降盐与淋氮的效应。     

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。     

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。     

干旱绿洲区硝态氮与铵态氮的分布特征及运移特点研究

以焉耆盆地开都河下游灌区为例,通过野外调查、采集水土样品,分析土壤剖面和地下水中氮素含量水平及空间分布特征。结果表明:研究区土壤氮素含量达到一级水平,属于高肥力区;浅层地下水水质在Ⅲ级以下,水质较差,均不满足生活饮用水标准要求。土壤及地下水中氮素含量空间变异属于中等变异,各采样点间氮素含量差异明显,主要受施肥时间和灌水条件影响。土壤剖面硝态氮表层积聚特征明显,存留在根系层的硝态氮含量较高,淋失不显著;铵态氮在土壤剖面主要表现为均匀分布和震荡分布,淋失量较大。该研究结果对预防地下水污染,维护农田生态系统平衡具有重要现实意义。     

土壤空间变异对水氮淋失和产量影响的模拟研究

基于CERES-Maize模型,研究了土壤空间变异和水文年型对半干旱地区土壤水氮淋失和玉米产量的影响.结果表明,土壤空间变异对作物产量和土壤水氮淋失的影响程度与降雨密切相关.丰水年水氮淋失量显著高于平水年和枯水年.降雨对作物产量和农田尺度水氮淋失的空间变异有明显影响,并能在一定程度上减弱土壤空间变异对产量和农田尺度水氮淋失的影响.随着土壤空间变异程度的增大,产量降低,产量的空间变异程度增加.水分渗漏和氮淋失量随土壤空间变异的增加呈增加趋势.当土壤黏粒和粉粒含量变异系数CV≥0.2时,在水氮管理中考虑土壤空间变异有利于提高作物产量,减轻水氮淋失.     

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。     

膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m的范围内,布置土壤水分监测点共计63个,采用经典统计和地统计方法进行了时空变异性分析。结果表明,每次灌水前,整个地块土壤含水率均符合正态分布,呈现中等变异性;沿毛管方向和沿支管方向的田间土壤含水率均呈中等程度的空间自相关性,变异性主要由随机因素引起,变程分别为30.7~37.9 m和10.5~14.2 m;随着时间的推移(灌水次数的增加),土壤水分的空间变异性逐渐减弱,分布更趋均匀。因此,根据第1次灌水前田间土壤水分空间分布情况,设计的监测点布设方案可以满足其后各次灌水的墒情监测要求。     

氮肥运筹对砂壤土麦田土壤水氮分布和利用的影响

为解决河北省黑龙港区砂壤质氮肥施用问题,分别设置不施氮肥T1,总施氮量为240 kg/hm²氮肥基追比T2(3∶7)、T3(4∶6)、T4(5∶5)、T6(6∶4)和T6(7∶3)处理。研究小麦水氮利用效率以及土壤含水量、贮水量、氮素动态变化规律。结果表明,砂壤质土壤氮肥基追比3∶7的处理水分利用效率、氮肥生产效率最高,分别为21.00 kg/(hm²·mm)和24.36kg/kg。土壤含水量随土层深度增加而增加,在60~80 cm聚集。氮肥基追比3∶7的处理土壤贮水量、NH_4~+-N、NO_3~--N在小麦生育期都有较高值,可以为小麦生长发育提供充足水分和氮素营养。在小麦拔节期0~100 cm土层中NO_3~--N累积量最大,NO_3~--N有向下淋溶的风险,但是随着小麦生长NO_3~--N累积量逐渐减少。因此选用氮肥基追比为3∶7相对较为合理。     

西北旱区葡萄园土壤水分空间分布研究

研究于我国西北旱区武威市一葡萄园内进行,根据葡萄行走向按照30m×30m设置网格,共设计60个采样点。测定表层(10～20cm)、葡萄根区(20～80cm)、深层(80～100cm)3个层次土壤水分。采用传统统计与地统计相结合的方法对土壤水分空间分布状况进行分析,结果表明,各层次土壤水分均服从正态分布,具有中等变异强度,并随着深度的增加呈现出先增加后减小的趋势;各层次土壤水分具有较强的空间相关性,其理论变异函数的有效变程分别为117.04、167.92、174.81m;采用克立格插值方法绘制的各层次土壤水分分布图可以为灌溉制度的制定提供参考。并给出了不同置信水平及精度要求下的合理取样数目。     

田间土壤NO_3~--N含量空间变异性初步研究

对具有代表性的 3个地块的土壤 NO- 3 -N含量实测资料进行了分析 ,结果表明田间土壤 NO- 3 -N含量存在明显的空间变异性。 3个地块的土壤 NO- 3 -N含量在置信水平β=0 .0 5下均服从正态分布。由实测资料进行的自相关及半方差分析表明 ,3个地块的土壤 NO- 3 -N含量自相关性不显著 ,且无规律性 ,因此在田间一般距离取样的土壤 NO- 3 -N含量可作为独立的随机变量。并将 NO- 3 -N含量的空间变异性同土壤含水率及含盐量的空间变异性作了一些对比     

保水材料对河套灌区土壤硝态氮和铵态氮动态变化的影响

为了研究内蒙古河套灌区农业化肥面源污染检测和治理措施,采用大田土壤淋溶试验,分析了河套灌区农田在保水材料处理下,玉米生育期内土壤硝态氮、铵态氮累积量及动态变化特征。结果表明,与CK相比,保水材料处理玉米苗期土壤NO_3~--N累积量平均提高20.49%,收获期平均降低13.98%;苗期土壤NH_4~+-N累积量平均提高35.21%,收获期平均降低28.93%。保水材料有效地抑制了氮素的淋溶损失,提高了氮素利用率,同时保证了玉米生育后期有效氮的供应,避免短时间内氮素的大量累积,在一定程度上减少了化肥面源污染,为农业面源污染治理提供有力措施。     

东北地区土壤温度和湿度空间变异特性研究

于2015年4月在黑龙江农垦赵光农场,使用20套无线传感器网络节点部署在赵光农场一面积为33.4 hm 2 的玉米地块,并通过2个手持式移动节点进行加密测量。根据这一方案,获得了从4月5—29日在240 m×240 m、120 m×120 m、60 m×60 m和30 m×30 m网格下的土壤温度和土壤湿度数据。在此基础上,基于统计半方差函数理论和GIS空间Kriging插值方法分别分析了土壤温度和土壤湿度各向同性、各向异性变化特征及分布模式。结合土壤温度和土壤湿度在不同尺度下的Kriging插值结果,确定了两者最佳采样间距。试验结果表明,土壤温度和土壤湿度的半方差函数分别适用于球形模型和指数模型,两者均有很强的空间自相关。其中,土壤温度自相关距离为51.56 m,土壤湿度的自相关距离为154.16 m。土壤温度在45°、90°方向变化明显大于0°、135°方向;土壤湿度拟合决定系数( R 2 )为0.77,在0°、135°方向上变化较大,土壤温度和土壤湿度最佳采样间距分别为60 m和100 m。     

猕猴桃果园不同采样密度下土壤含水率空间变异性研究

为揭示小区尺度乃至微尺度土壤含水率的空间变异性,在杨凌地区猕猴桃果园选取40 m×40 m区域,并在此基础上再以8、2 m为间距进行网格划分,基于经典统计学和地统计学理论,对不同采样密度条件下0~60 cm土层土壤含水率的空间分布特征及其空间变异性进行了研究。结果表明,对于40 m×40 m(L)、8 m×8 m(M)和2 m×2 m(S)3种尺度,0~60 cm深度各土层土壤含水率在水平方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异,且随尺度减小和土层深度增加而减小,且所有取样点处0~60 cm深度内土壤含水率在垂直方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异。在3种尺度中,土壤含水率存在强烈的空间相关性,表征土壤含水率空间分布形态的半方差函数因尺度不同存在较大差异,L尺度可采用球状和指数模型,M尺度可采用线性模型,S尺度可采用高斯、指数、线性模型。L尺度合理取样数较实际少,而M和S尺度合理取样数较实际多,对于3种尺度,基本表现出0~30 cm土层合理取样数较实际多、30~60 cm土层合理取样数较实际少,表明取样点的合理性分布有待进一步优化。由于地形原因导致当地果园内南北侧土壤含水率空间分布存在较大差异。     

不同灌水量对南疆棉花墒情及长势的影响研究

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了不同灌水量情况下作物长势与产量影响及土壤墒情变化与分布规律的影响。试验共设了3 300、3 000、2 700、2 400m3/hm2等不同灌溉定额的处理,在各处理试验小区内装土壤墒情传感,并其传感器探头埋在地下10、20、40cm处实时监测不同层面土壤含水量和温度变化,以及同时在相应处取土样采用烘干法测土壤含水率和田间持水量。结果表明:3 300、3 000m3/hm2灌溉定额下,作物长势、土壤含水率和温度变化规律比较好,并与产量的相关性显著最佳状态,灌溉定额对土壤水分与温度灌水前后和灌水周期内变化的影响有明显显著。     

自组织神经网络在流域土壤水分含量空间模式识别中的应用

由于土壤水分含量受众多因素的影响，空间变异性很大，给土壤水分含量空间分布的研究带来了很大的困难。空间模式识别是处理土壤水分含量空间数据的方法之一，能够分析得到土壤水分含量空间数据的聚类结果。基于自组织特征映射和自适应共振理论的自组织神经网络模型在空间数据模式识别中得到广泛应用，针对澳大利亚tarrawarra试验流域土壤水分含量的观测数据，应用自组织神经网络，建立动态土壤水分含量的空间模式识别模型，并用半变异函数对识别结果进行检验，实例研究表明该方法是一种行之有效的方法。     

排水暗管外包材料渗透性与除氮效果试验研究

测定了5种排水暗管外包材料(麦秸秆、锯末、陶粒、沸石、纤维球)的透水特性,并分析了不同外包材料及其厚度的去氮效果。结果表明,各外包材料对氨态氮和硝态氮的去除能力存在差异,无机材料对氨态氮的吸附能力较强,有机材料对硝态氮的去除能力更好;10cm厚度时锯末除氮效果最好,去除率为55.1%,而在30cm厚度时沸石相对更好,去除率为76.2%;外包料的厚度对总氮的去除能力呈正相关关系,每增加10cm厚度,麦秸秆和锯末总氮去除率增加6%～8%,陶粒和沸石总氮去除率增加6%～28%,纤维球总氮去除率增加10%～20%。