荒漠草原产流产沙过程及养分运移特征

[目的]荒漠草原夏季降雨强度大且集中性强,水力侵蚀危害严重,明确荒漠草原区产流产沙过程及养分运移规律对该地区开展水土保持工作有重要意义。[方法]试验基于天然降雨观测和人工模拟降雨的方法,研究荒漠草原区产流产沙过程及养分运移规律,并通过对植被进行不同处理研究植被对产流产沙的影响。[结果](1)不同植被处理方式的水土保持效果不同。3种不同处理方式中天然草地的水土保持效果最好,减流率与减沙率分别为11.37%和49.67%。(2)产流产沙过程改变地表土壤物质组成,使地表土壤粗粒化,还对土壤养分产生影响。降雨后砂粒含量增加5.97%~15.71%,土壤速效N、P及有机质分别减少40.84%,27.08%,33.49%。(3)坡面产流产沙量随坡度和降雨强度的增加而增加,幂函数能较好地拟合降雨历时与产流量和产沙量的关系。随降雨强度增加,坡度为5°~25°的峰值产流量平均增加6.70 L;降雨强度0.6~2.0 mm/L时,产沙量增长速度加快的拐点出现在坡度15°~20°。[结论]研究结果可为荒漠草原区水土流失的综合防治提供理论参考,有助于改善荒漠草原区生态环境,有利于该地区开展水土保持工作。

生物质种类和添加量对肥液灌溉土壤入渗特征和养分运移的影响

【目的】探究添加不同生物质和添加量对肥液灌溉土壤入渗特征与养分运移的影响,为提升肥液灌溉效率提供理论依据。【方法】以生物炭(BC)、咖啡渣(CF)和甘蔗渣(SC)作为生物质添加材料,设置4个添加量(质量分数)水平T_(1)(0.5%)、T_(2)(1.0%)、T_(3)(1.5%)、T_(4)(2.0%)。测量肥液在不同生物质添加土壤中的运移特征及养分分布,评估不同生物质添加对土壤结构的影响。【结果】3种生物质对湿润锋运移与土壤累积入渗量抑制效果均表现为SC>CF>BC,各处理组内抑制效果随生物质添加量增加有所提升;和CK组相比,SCT_(4)、CFT_(4)和BCT_(4)组湿润锋运移距离分别降低了38.33%、37.00%和34.00%;SCT_(4)、CFT_(4)和BCT_(4)组土壤累积入渗量分别降低了31.01%、30.00%和26.60%。和CK组相比,肥液灌溉下3种生物质添加均能提升土壤中3种主要无机养分,且随生物质添加量增加土壤肥力提升;3种生物质对土壤硝态氮截留总体表现为BC>CF>SC,其中,BCT_(4)、CFT_(4)和SCT_(4)组的土壤硝态氮含量分别提升了74.32%、56.00%和51.00%;3种生物质对土壤速效磷截留总体表现为CF>SC>BC,其中,CFT_(4)、SCT_(4)和BCT_(4)组的土壤速效磷含量分别提升了140.70%、139.20%和30.25%;3种生物质对土壤速效钾截留总体表现为CF>BC>SC,其中,CFT_(4)、BCT_(4)和SCT_(4)组的土壤速效钾含量分别提升了143.87%、126.85%和104.03%。【结论】3种生物质对肥液入渗均有抑制效果,其中,生物炭效果最佳;3种生物质对肥力均有截留效果,生物炭对硝态氮截留效果最佳,咖啡渣对速效磷与速效钾截留效果最佳。

沟垄覆膜对旱作马铃薯土壤养分运移及产量的影响

为了明确沟垄覆膜种植方式对旱作马铃薯田养分运移规律及产量的影响，试验设置平畦不覆膜（T1）、平畦覆膜（T2）、全膜双垄沟播（T3）、全膜双垄垄播（T4）、半膜膜侧种植（T5）及半膜沟垄垄播（T6）6个处理，研究了不同沟垄覆膜条件下0～40 cm土壤养分运转分配规律及马铃薯产量表现。结果表明，通过沟垄覆膜处理能促进土壤有机质分解,显著提高马铃薯根区土壤速效氮、速效磷和速效钾含量。在全生育期，各处理0～20 cm土壤速效氮、速效磷和速效钾含量变化规律基本一致，均呈先上升后下降趋势，7月份含量最高，且各沟垄覆膜处理均高于T1；20～40 cm土壤速效氮磷钾含量变化规律为先下降后上升再下降，以8月份养分含量最高，各处理间差异显著；而各沟垄覆膜处理0～40 cm土壤有机质含量均低于T1。与T1相比，T2、T3、T4、T5和T6分别增产36.3%、59.7%、60.5%、47.6%和46.0%，其中T4产量最高。沟垄覆膜种植提高了大薯率和中薯率总和。各处理综合表现以T4最好。

不同水肥调控措施对马铃薯种植土壤养分运移的影响

在田间试验条件下,研究了常规灌溉施肥和滴灌施肥两种水肥调控措施对马铃薯产量及土壤中碱解氮、有效磷、速效钾养分运移的影响。结果表明:灌溉施肥方式和土壤质地都会对土壤剖面养分运移产生影响;滴灌施肥技术的合理应用,有利于改善作物根系生长环境和养分供应,使土壤表层在较长时期内保持较高的养分含量水平;与常规灌溉施肥处理相比,合理应用滴灌施肥技术能显著增加马铃薯的块茎产量,提高商品薯率,其中块茎产量增幅达29.72%～36.42%。研究结果为不同水肥调控措施在马铃薯生产中的合理应用提供重要理论指导。

小流域土壤养分运移的数学模型及模拟

为研究土壤养分流失在流域内不同地貌单元的运移问题,通过建立小流域土壤养分运移数学模型及计算程序的编制,实现了对小流域土壤养分运移的数值模拟。该模型能描述小流域水土流失的水量及养分含量的运移过程,解决了养分源成点源、非点源分布和小流域土壤养分呈带状分布变化的问题,为大面积预测养分运移提供了科学依据。

土-根系统养分运移对流-弥散方程数值解的MATLAB实现

对土—根系统养分运移对流-弥散方程用MATLAB语言编写土壤氮磷钾养分运移基本方程求数值解程序,结果表明,与专业软件Uptake相比,供试植物的氮磷钾总吸收量的相对误差分别只有+2.94%、-1.35%和+2.83%。程序能绘制生动美观的二维图形;数值解采用有限元法,较好地克服了Uptake软件有限差分法收敛较慢、积分区间内各节点解值相对精度不均匀的缺陷;程序简短高效,易于使用和维护。该程序只要稍加修改,就可用于求解目前各种CDE改进方程和土壤水分运动方程,从而使该领域复杂数学问题的求解变成简单易行。

不同水肥调控措施对马铃薯种植土壤养分运移的影响

在田间实验条件对不同水肥的调控措施对马铃薯种植的研究,可以为不同水肥的调控措施对马铃薯生产中的有效合理应用提供重要的理论指导。因而本文主要通过对常规灌溉是非和滴灌施肥两种水肥调控措施的马铃薯产量及土壤中碱解氮、有效磷和速效钾养分运移的影响进行分析和研究,从而得出灌溉施肥方式和土壤质地都会对土壤剖面养分运移产生影响;而不仅能使土壤表层在较长时间内保持较高的养分含量水平,而且对改善作物根系生长环境和养分供应都提供有利作用的是滴灌施肥技术的合理利用。结合所得的结论最终可以得出滴灌施肥技术的合理应用可以使马铃薯的块茎产量显著增加,利用块茎的增幅率的增长趋势可以使商品薯率的趋势得到有效提高。

滴灌水盐氮调控对棉田水肥盐运移及棉花产量的影响

为明析覆膜滴灌条件下水盐氮调控对土壤水盐养分运移变化、棉花生长指标及产量的影响,通过两年三因素全组合大田试验,设置灌水量三水平(W1:2700 m^(3)·hm^(-2)、W2:3600 m^(3)·hm^(-2)和W3:4500 m^(3)·hm^(-2))、含盐量三水平(S1:3 dS·m^(-1)、S2:6 dS·m^(-1)和S3:9 dS·m^(-1))、施氮量三水平(F1:105 kg·hm^(-2)、F2:210 kg·hm^(-2)和F3:315 kg·hm^(-2)),研究了不同水盐氮组合对土壤水分、盐分、氮素分布及植株生长、产量的影响。结果表明:土壤水分主要聚集在30~40 cm土层,不同土层深度的含水率基本呈先增大后减小的变化趋势;蕾期和花铃期的S3F3W1和S2F3W1比S1F3W1的0~40 cm土层平均含水率增大1.3%~21.8%;同一灌溉量下S1F3组合的平均含水率比S1F2和S1F1增大1.39%~13.83%。土壤盐分生育期内呈现先减少后增加的变化趋势;S1土壤盐分随施氮量的增大而先增大后减小,S2、S3土壤盐分随施氮量的增加而减少。W2、W3处理中,氮素在40~60 cm土层中缓慢积聚;S1处理的氮素含量明显高于S2、S3。土壤水分、盐分、氮素含量交互影响,在适宜的土壤水分、氮素条件下,较低的土壤含盐量,能使植株更好地利用养分,利于植株的生长进而促进产量的形成。为获得较高的经济效益,低、中盐土壤推荐灌溉量为3600 m^(3)·hm^(-2),施氮量为210 kg·hm^(-2);高盐土壤推荐灌溉量为4500 m^(3)·hm^(-2),施氮量为315 kg·hm^(-2)。研究为探索干旱区多年膜下滴灌棉花农田生态系统水盐养分运移机制及水肥高效利用提供科学的理论依据。

不同灌溉模式下水分养分的运移及其利用

以玉米为试验材料通过人工控制水分的微区试验,比较了水肥异区交替灌溉与传统均匀灌溉条件下,水分与养分在200cm剖面上的动态迁移规律,并分析了不同灌水模式下的灌溉效率和肥料利用效率。结果表明,在低灌水量(450m3/hm2)水平下水肥异区交替灌溉,施肥区和灌水区之间存在水势梯度差异,NO3-N含量也有差异;灌溉效率和肥料利用效率均高于均匀灌溉。在高灌水量(900m3/hm2)水平下,水肥异区交替灌水与常规均匀灌水差异不显著,但养分离子发生了强烈的淋洗。收获后,交替灌溉的NO3-N残留量比传统灌溉要高,而水分残留量则相反。研究结果发现,交替灌溉在450m3/hm2时的产量与均匀灌溉在900m3/hm2时的产量相差并不大,即交替灌溉可节水一半。秸秆覆盖能影响0—60cm土壤水分运动,可减少土壤水分蒸发,但对玉米产量影响不大。

HA复合肥的养分释放运移特点与土壤培肥效应研究

采用盆栽试验与室内土柱模拟试验方法 ,研究了腐植酸复合肥中的养分在土体中的释放运移特点以及对土壤的培肥效应。盆栽试验结果表明 ,与等养分无机肥相比 ,施用腐植酸复合肥不仅可提高辣椒产量 ,而且辣椒收获后土壤中的养分含量均有所提高 ,尤以对土壤中速效磷含量的影响最为显著 ;土柱模拟试验结果表明 ,自制腐植酸复合肥处理各土层中的氮素含量均低于等养分无机肥以及山东产腐植酸复混肥处理。在相同时间内 ,氮素释放总量比二者分别降低 58 3 4 %和 48 78%。 0～ 10cm土层中的磷素含量以山东产腐植酸复混肥处理为最高 ,而在 10～ 3 0cm土层中则以自制腐植酸复合肥处理最高 ,3 0～ 60cm土层中 ,各处理之间差异不显著。

根—土界面养分运移研究进展

从土壤养分向根系运移的途径及其相对重要性、根—土界面养分分布与运移的关系、根—土系统养分运移的研究方法以及描述养分从土壤向根系运移的数学模型等方面，综述了根土界面区养分运移的研究进展。

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟 Ⅱ.模型验证及参数的敏感性分析

用盆栽试验对玉米幼苗磷吸收进行了分析 ,并结合土壤和玉米根系磷运移和吸收参数的测定 ,用稳态吸收模型进行了计算。结果表明 ,随着土壤施磷量的增加 ,玉米幼苗含磷量和吸磷量明显提高 ;对于同一施磷水平 ,随着生长时间的增加 ,玉米幼苗的吸磷量增加的幅度较快 ;不同施磷处理玉米幼苗磷吸收的计算值和实测值均线性相关 ;养分吸收模型的玉米幼苗磷吸收模拟值与实测值具有很好的一致性 ,能很好地反映出幼苗吸收磷的变化趋势。单因素敏感性分析表明 ,影响作物根系磷吸收因素的大小顺序为 L>Cav>r0 >α>Deb>v0 >rx;某些参数的变化可以影响其他一些参数的原有水平 ;用图型分析法能准确地反映 r0 ,Deb,Imax,Cav,v0 和 rx

土壤剖面营养元素运移的模拟研究及其装置

简要论述了土壤营养元素运移、循环研究的概况与主要研究内容 ,介绍了土壤剖面养分运移模拟试验装置的构造功能与使用方法 。

盐碱地改良及盐碱地农业的研究现状与发展趋势——基于CiteSpace可视化分析

盐碱地通常是受气候或所处自然地理位置影响形成的,土壤由于受高盐分和高碱度影响,很多作物难以正常生长。通过对盐碱地进行土壤改良与开发,不仅可改善盐碱地周边的生态环境,而且改良后的盐碱地可作为耕地投入农业生产,对保障我国的粮食安全具有重要意义。通过使用文献计量学工具CiteSpace对1993-2023年发表的盐碱地土地改良方法和农艺应用研究的相关文献进行统计,并进行可视化分析,旨在针对该研究领域的核心研究力量、研究热点与研究趋势做出归纳总结和展望。结果表明,该领域的主要问题是缺乏跨机构、跨国家、跨区域的科研合作体系,导致研究内容缺乏涉及多学科的融合。建议将研究重点从深度和尺度2个方面发展,注重盐碱地土壤中微生物的运动机理,并从全球数据中得出有效方案,以指导大范围的盐碱地改良和农业发展。

冠层降水再分配驱动生态系统养分富集:机制、数量与模式

降水经冠层拦截后被再分配为穿透雨、树干茎流和截留损失,大量元素随之汇入土壤,影响土壤微生物群落结构、植株个体生存,乃至植物群落演替,构成了连接大气、叶际和根际的关键生态过程.然而,较之降水再分配水文过程,缺乏对其养分富集效应的充分认识.本文以冠层降水再分配驱动养分富集为主题,整理2000~2022年Web of Science和中国知网数据库1020篇论文中关键离子K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH_(4)^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)的浓度和淋溶系数,总结养分富集机理,对比了全球不同干湿区、温度带、植被和生态系统类型的养分富集特征.结果显示,树干茎流平均离子浓度(6.13mg L^(-1))约2.1倍于穿透雨,二者SO_(4)^(2-)(12.45和6.32mg L^(-1))和Cl^(-)(9.21和4.81mg L^(-1))浓度最高,K^(+)(13.7和5.8)和Mg^(2+)(5.6和2.8)淋溶系数普遍最大.极湿润区穿透雨和树干茎流离子浓度最低,但淋溶系数最高;冷温带离子浓度最高,淋溶系数随温度增长无明显规律.灌木、针叶植物、混交林、人工生态系统离子淋溶系数1.1至3.0倍于乔木、阔叶植物、纯林、自然生态系统.当前研究多关注自然生态系统中阔叶乔木的冠层截留,建议未来研究重视养分富集能力更强的灌木、针叶植物和人工生态系统,结合土壤水分动态分析,综合评估降水再分配对养分过程、格局乃至全球陆地植被系统养分收支的影响.

采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术

采煤塌陷对土壤质量具有显著的影响效应。该文分析采煤塌陷对矿区土壤构型、土壤物理性质、土壤水分运移以及土壤养分运移的影响效应,阐述了采煤塌陷与土壤质量的关系,建立采煤塌陷对矿区土壤质量的影响效应模式,提出保护采煤塌陷区土壤质量的技术途径和措施。

喷灌条件下土壤中的氮素分布研究

用地中渗透仪实验证实 ,喷灌 50 mm的水将土壤表层硝态氮和表施的尿素淋洗到 5～ 2 0 cm作物根系密集层 ,利于作物吸收 ,不产生深层渗漏损失。表施碳铵喷灌 ,铵态氮主要分布在 0～ 5cm土层 。

不同处理对设施根结线虫控制和土壤氮磷环境风险的影响

设施菜田土壤环境状况是蔬菜高效生产重要因素。通过养分调控与土传病害综合控制方法调节设施土壤内部环境条件,研究了闷棚+调控剂+传统施肥、闷棚+调控剂+优化施肥等不同综合处理对设施土壤根结线虫控制、土壤养分运移方面的影响。结果表明:闷棚+调控剂+传统施肥的线虫控制率为79.07%,闷棚+调控剂+优化施肥为86.05%。优化施肥能够减少氮磷养分向土壤中下部运移,从而减少环境风险危害。该研究在根结线虫控制、提高肥料利用和降低施肥环境风险方面具有重要参考价值。

壤中流效应影响及其调控研究概述

壤中流作为土壤内水分循环的一个重要环节,对整个流域径流的发生、土壤养分运移、灾害预报以及流域水文循环的计算都具有相当重要的作用。为了更加深入的认识壤中流,提高水资源利用效率和流域生态安全水平,本文对前人的研究成果进行了简要概述,在此基础上总结了壤中流的三种效应影响:即水文效应、土壤养分运移效应和诱发地质灾害效应,并概括了壤中流调控的主要措施。总结出几点关于壤中流研究开展的建议:(1)在黄土高原地区开展有关壤中流的研究;(2)提高模型模拟精度和适用范围,并实现壤中流动态监测;(3)开展土壤养分及污染物在壤中流中运移机理研究;(4)开展壤中流诱发地质灾害的机理研究;(5)加强壤中流调控体系与调控措施研究。