农田尺度下土体硝酸盐淋失的随机模拟及其风险性评价

以田间试验为基础,对所建立的简化土壤水氮联合运移模型进行了验证。将条件模拟方法所得到的表层土壤饱和导水率(Ks)的随机场与该联合模型相结合,随机地模拟了冬小麦地1999年3月15日至6月10日这一时段的硝酸盐淋失情况。在总来水量为353.8 mm、施N量为86.25 kg hm-2的情况下,2 m土体硝酸盐淋失量最小值为N 15.04 kg hm-2,最大值为N 26.04 kg hm-2,分别占此段施肥量的17.4%和30.2%。以传统方法(Ks平均值)所得到硝酸盐淋失量作为对照,发现硝酸盐淋失量超过该值且概率大于70%的面积约占到田块总面积的20%左右。说明由于田间空间变异的作用,造成了硝酸盐淋失的巨大差异,故不能用传统的方法来代替,因为这样做就掩盖了地下水可能造成硝酸盐污染的风险性。     

不同施肥模式对蔬菜生长、氮肥利用及模拟土柱氮素淋失的影响

采用模拟土柱试验方法,通过连续两茬蔬菜试验,研究了7种不同施肥模式(即:不施肥,化肥基施,化肥基追肥各半,化肥和双氰胺基施,化肥和双氰胺基追肥各半,化肥和有机肥各半,有机肥基施)对蔬菜株高、株重、产量、氮累积量、氮肥利用率及模拟土柱硝态氮和氨态氮随渗漏水淋溶损失的影响.结果表明,化肥和双氰胺基施、有机肥基施等2种施肥模式,不仅能改善蔬菜植株的农艺性状,提高蔬菜产量、植株氮累积量及氮肥利用率,还能明显减少蔬菜种植期间模拟土柱的硝态氮和氨态氮随渗漏水淋溶损失量,从而减少了菜地土壤氮对地下水造成的农业面源污染.     

竹炭包膜对肥料氮淋溶和有效性的影响

以普通化肥、竹炭包膜肥和矿物包膜肥等自制缓释肥作为供试肥料,采用土壤淋溶和室内盆栽的方法,研究了竹炭包膜对氮素淋溶损失和对肥料氮素利用率的影响。结果表明,尿素施加到土壤中后淋失比较严重,矿物包膜、竹炭包膜、塑料包膜、复合肥包膜I以及复合肥包膜Ⅱ的N淋失率均低于尿素(P<0.1),其中塑料包膜肥、竹炭包膜和复合肥包膜Ⅱ的淋失率极显著低于尿素对照(P<0.01)。在盆栽情况下,经过竹炭等包膜材料包膜处理后的尿素,其氮素利用率可提高10%￣25%。     

考虑排盐和控盐的干旱区暗管布局参数研究

为研究干旱盐碱地区排盐暗管工程布局参数的确定方法,该文利用新疆蓄水淋洗、暗管排水排盐试验数据,建立并验证了HYDRUS-2D数学模型,土壤含水率均方根误差范围为0.038～0.043 cm3/cm3,决定系数为0.82～0.95;土壤含盐量均方根误差范围为1.6～5.15g/kg,决定系数为0.95～0.99,所建立的模型能够模拟淋洗和暗管协同作用下的土壤水盐运移规律。考虑干旱区排盐和控盐的多重需要,提出了排淋比作为暗管排盐的评价指标,并结合传统的脱盐率指标,定量分析了不同暗管布局参数(埋深和间距)和土壤质地条件对暗管排盐的影响。结果表明:暗管埋深对脱盐率影响不大,影响根系区脱盐率的主要因素是暗管间距,脱盐率与暗管间距近似呈指数关系;而暗管间距和埋深对于排淋比都有显著影响;当土壤饱和渗透系数较大时,土壤饱和渗透系数对脱盐率没有明显影响,而排淋比与土壤饱和渗透系数呈指数关系,可见,排淋比比脱盐率更加适用于评价暗管排盐效率。该文进一步建立了排淋比与暗管布局(埋深和间距)以及土壤饱和渗透系数的经验公式。经比较,在计算的壤土情况下,当设计排淋比为500%时,该文拟合公式计算得到暗管间距与《规范》公式一致,当设计要求较低时,拟合公式所得暗管布局较为经济。该经验公式可用于指导确定干旱区暗管布局参数。     

石灰性土壤添加污泥后土壤的肥力特征及磷素淋失临界值

开展2 a种植冬小麦-夏玉米的盆栽试验,研究污泥添加对石灰性土壤养分的影响,构建石灰性土壤中污泥添加量(0、3.75、7.50、37.5、75.0 t/hm^2)与有效磷之间的关系,确定磷素淋失的临界值。结果表明:污泥添加降低了石灰性土壤的pH值,但土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾和土壤综合肥力指数随污泥添加量的增加呈增加趋势。试验期间,同年轮作季的污泥添加量相同时,玉米季土壤养分含量小于小麦季,且各养分随污泥施用年限的增加而增加,并与污泥的累积施用量之间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关关系。当污泥添加量大于等于37.5 t/hm^2时,土壤养分含量与未添加污泥处理相比差异显著(P<0.05)。污泥施用后该土壤磷素淋失临界值为有效磷质量分数28.57 mg/kg,其对应的污泥施用量分别为61.39 t/hm^2。研究可为在石灰性土壤中污泥的合理施用提供依据。     

农田水位管理系统地下排水磷淋失实验研究

农田控制排水对减少土壤养分淋失、保护农田水环境具有重要作用。为探讨影响地下排水磷淋失量的要素,基于田间实验小区观测资料,统计分析了玉米作物生长期间农田水位管理系统运行对地下排水量和磷淋失量的影响,结果表明,与暗管自由排水系统相比,农田水位管理系统下的累积排水总量约减少1/3,但次地下排水磷淋失浓度和地下排水总磷累积淋失量均明显增高。农田水位管理系统下存在的土壤持续性饱和厌氧状态造成地下排水中氧化还原电位Eh的明显降低和pH值及可溶解性Mn和Fe浓度的显著增大,这或许是导致该系统地下排水磷淋失量明显高于暗管自由排水系统的主要影响因素。     

新型大球包膜控释肥在土壤中的淋溶特征

通过土柱淋溶模拟试验研究果树专用新型大球包膜控释肥在土体中的淋溶特征以及对土壤淋滤液pH、EC变化和N、P、K、Mg等养分淋失的影响.结果表明,新型大球包膜控释肥处理淋滤液pH值显著高于未包膜肥料处理,但与不施肥处理和其他2种控释肥处理差异不显著.在整个淋溶过程中,新型大球包膜控释肥处理淋滤液EC值和淋滤液中无机态氮、水溶性磷、水溶性钾含量在淋溶前期显著低于速效肥料处理,但在淋溶后期显著高于其他2种控释肥处理.新型大球包膜控释肥无机态氮、水溶性磷和水溶性钾的淋溶损失率分别为38.72％,1.91％和24.76％.新型大球包膜控释肥与未包膜肥料相比显著减少了养分的淋溶损失,降低了施肥对地下水质的影响.     

酸雨对紫色土氮磷淋失的影响

利用土柱淋洗模拟试验,研究了酸雨影响下,不同施肥处理紫色土氮、磷淋失的动态变化特征。结果表明,在酸雨作用下,紫色土中硝态氮的淋失量远远大于磷元素;不同施肥处理下二者淋失量的大小不同,淋失量大小排序均为有机无机混合施用〉化肥〉有机肥〉对照处理;淋失量受施肥量和降雨量的影响明显,土壤中硝态氮、磷元素淋失量随施肥量的增加而增加,淋失过程主要集中在雨季。同一施肥处理下,土壤硝态氮淋失量随降雨pH值的升高而增加;pH值5.5是土壤磷元素淋失量的临界点,此时土壤有效磷含量最高,淋失量达到峰值。     

灌溉方式对保护地土壤磷素淋失风险的影响

自连续12年以相同试验方案、不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地采集土壤样品,对不同灌溉处理土壤磷素淋失风险进行评价,并对影响土壤磷素淋失临界值大小的因素进行了探讨。灌溉处理设滴灌、沟灌和渗灌三种灌溉方式,采样深度为0~80 cm。结果表明,0~20 cm沟灌、渗灌和滴灌处理土壤的磷素淋失临界值Olsen-P含量分别为59.44 mg kg-1、65.39 mg kg-1和68.57 mg kg-1;而20~40 cm层次的土壤淋失值分别为60.61 mg kg-1,66.8 mg kg-1和70.58 mg kg-1;40~80cm土层则无临界值存在。影响土壤磷素淋失临界值Olsen-P含量的主要因素有土壤pH和有机质、活性Fe、活性Al、有效磷含量;土壤pH值越大、有机质、活性铁、活性铝和Olsen-P含量越高,磷素淋失临界值越大。对三种灌溉处理表层土壤磷素淋失风险进行综合评价,其风险大小顺序为沟灌、渗灌和滴灌,这提示人们在保护地生产中要充分注意土壤磷素有效性,通过选择合理的灌溉方式、改善施肥技术以加强保护地土壤水肥管理,保证作物生产高效、优质和降低环境风险。     

灌溉对黄土层中全氮含量淋失的试验研究

通过室内土柱渗透试验及氮平衡分析,研究一定施氮水平、不同灌溉水平条件下黄土层中氮素的运移规律和淋失强度。试验结果表明:土壤水分是氮素淋失的运载介质和主控因素,当施氮水平为6mg/cm2时,渗透层土壤含氮量与灌水量呈负相关关系;土壤含水量及土壤层氮淋失率与灌水量呈正相关关系、与氮素浓度呈负相关关系;当灌水量大于229.3mm时,51cm深处土壤层氮淋失率将大于37.18%。因此,在黄土地区,为防止氮素流失和地下水污染,应严格控制灌水量。