微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化试验研究

为探明微喷灌施肥对三七土壤氮素运移转化影响,2017—2020年在泸西县大栗树村三七种植基地设置3个灌水水平0.4FC(W1),0.6FC(W2),0.8FC(W3),4个施肥水平3.20(F1),4.80(F2),6.20(F3)和120.00 kg/ha(F4),CK为对照,共13个处理.研究微喷灌施肥条件下不同灌水及施肥对三七土壤全氮、硝态氮和铵态氮运移转化影响.结果表明:不同灌水施肥全氮质量比随时间增加先增大后减小,硝态氮质量比随时间增加先减小后增大,铵态氮质量比随时间增加逐渐减小,8月W2F3全氮质量比最大,9月W2F4硝态氮质量比最大,6月W2F4铵态氮质量比最大.全氮和铵态氮质量比随土层深度增加逐渐减小,硝态氮质量比随土层深度增加先减小后增大,全氮、硝态氮和铵态氮聚集在土层0~10 cm, W2F3土壤全氮和硝态氮质量比最大,W2F4铵态氮质量比最大.灌水量与硝态氮和铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.01),与全氮呈负相关且相关性具有统计学意义(P<0.05),施肥量与硝态氮呈正相关且相关性具有统计学意义(P<0.01),与铵态氮相关性具有统计学意义(P<0.05).该研究明确灌溉施肥可调控酸性红壤土三七氮素运移转化特性,改善农田微生态环境,提高水氮利用效率,为有效防治病虫害提供技术支持和理论依据.

潜流带水流特性及氮素运移转化研究进展

为进一步探明潜流带表层沉积物对地表水体的"源汇"关系及季节性转化规律,综合阐述了当前国内外在河道和湖泊潜流带方面的研究进展,包括不同区域潜流带内水流形态及其对氮素运移转化的影响机制、潜流带内部环境变化梯度和温度分布季节性变化对潜流带好氧-厌氧区分布范围及氮素硝化反硝化过程的影响、潜流带中氮素与地表水体的交换特征及季节变化规律,并结合当前的研究动态提出了潜流带水流特性及氮素运移转换研究中存在的问题并对研究进行展望。

土壤氮素运移转化机理研究现状与展望

随着土壤溶质运移理论研究的发展及人们对氮肥施用引起的环境问题的日益关注,国内外学者对氮素运移、转化机理的研究也不断深入。在此,对国内外氮素运移、转化规律及模拟模型研究的现状作了介绍,并简要讨论了该领域未来的研究趋势和发展方向。

土壤容重对膜孔灌水氮分布和运移转化的影响

为揭示土壤容重对膜孔灌条件下土壤水分分布特征和氮素运移转化的影响,通过土壤容重室内试验,利用非线性回归法对试验资料进行分析,研究提出了湿润体内土壤含水率及其变化量和变化率、土壤硝态氮及其转化量和转化率、土壤铵态氮及其转化量和转化率与土壤容重和运移转化时间的经验公式。结果表明:经验公式的相关系数均大于0.8200,标准误差很小,且通过0.05的显著性检验,可以反映膜孔灌条件下不同土壤容重的土壤水分分布特征和氮素运移转化规律。该研究为提高膜孔灌水氮利用效率提供参考。

灌水定额对玉米膜孔灌土壤水氮运移转化试验研究

为研究不同灌水定额条件下玉米膜孔灌土壤水分和氮素的运移转化特性,通过灌水定额分别为300,450,600,750m3/hm2的玉米膜孔灌施氮肥试验,提出了不同灌水定额条件下玉米膜孔灌农田土壤含水率、土壤硝态氮和铵态氮含量随玉米生育时间的变化规律及其经验公式。结果表明:生育时间相同,土壤含水率随灌水定额增大而增大,土壤铵态氮含量随灌水定额增大而减小,土壤硝态氮含量随灌水定额增大而减小;灌水定额相同,土壤含水率随生育期的变化规律呈正余弦函数,土壤铵态氮含量随生育期的变化规律表现为先增大后减小,然后又增大,最后减小,土壤硝态氮含量随生育期的变化规律表现为先增大后减小,然后又增大,最后减小;不同灌水定额条件下玉米膜孔灌农田土壤含水率、土壤硝态氮和土壤铵态氮含量与玉米生育期之间的经验公式的相关系数均大于0.930 0,标准误差均很小。

稻田土壤中氮素运移转化规律的试验研究

通过大田试验,对宁夏银南灌区稻田土壤中氮素运移进行了研究,以探讨在不同排水条件下,稻田中氮素的迁移、转化规律。研究结果表明:水稻田中氮素淋失的基本形态为NO3--N和NH4+-N,在下渗水流的驱动下,NO3--N的下移深度明显大于NH4+-N;不同排水处理中,土壤剖面NH4+-N浓度呈现随深度增加逐渐降低的趋势,NO3--N浓度在地面以下100cm内随深度增加逐渐升高,超过100cm之后逐渐降低;每次施肥后,不同处理的排水中NO3--N和NH4+-N浓度均表现为短期内迅速上升,后期逐渐下降的趋势;氮素的淋失主要发生在6月9日(拔节期)以前,在此期间,应加强水肥管理,以减少氮素淋失。

蓄水坑灌体系温度对土壤氮素运移转化影响

通过研究体系温度对蓄水坑灌施条件下土壤水分及氮素运移转化的影响,明确蓄水坑灌土壤水氮时空分布特征,探究土壤水氮运移迁移转化机理,以期为水肥合理灌施提供理论基础。通过模拟构建蓄水坑灌模型,以大型控温箱精确控制土壤温度,采用克里克空间插值法分析了蓄水坑灌条件不同体系温度下的水分、硝态氮、铵态氮时空分布特征,结果显示7 h左右土壤水分、养分完成入渗进入再分布阶段,土壤水分随着时间的推移其垂向和径向迁移距离均逐渐增大,同一时刻,温度越高其横向与径向迁移距离越大,且靠近蓄水坑壁区域的土壤含水率相对越低;土壤中铵态氮含量在不同温度下随时间推移均呈现先增后减的现象,低温下第15 d时土壤养分再分布核心区出现下降趋势,中、高温第10 d时已出现下降趋势,且其迁移距离远低于水分、硝态氮的迁移距离;土壤中硝态氮含量在10℃下第10 d时出现增高现象,而20、25、35℃下第5 d时已出现增高现象,由蓄水坑周边至湿润体边缘呈现"低-高-低"的分布态势。表明再分布阶段温度升高能提高水分的再分布速率,提高脲酶活性加快尿素水解转化为铵态氮,同时促进硝化反应进程抑制铵态氮在土壤中的积累,当土壤含水量过高时,会抑制土壤中氮素的硝化作用。

肥液浓度对膜孔交汇入渗水氮运移转化影响

通过分析膜孔多向交汇入渗条件下肥液质量浓度对土壤水分分布特征和氮素运移转化影响的室内试验资料,研究提出了土壤湿润体的含水率及其硝态氮和铵态氮与不同肥液质量浓度和灌水入渗时间关系的经验公式,提出了湿润体内土壤含水率及其减小量和减小率、土壤硝态氮及其转化量和转化率、土壤铵态氮及其转化量和转化率与肥液质量浓度和运移转化时间关系的经验公式.结果表明:该经验公式的相关系数均大于0.9000,标准误差很小,且通过0.05的显著性检验,可见该经验公式能反映膜孔多向交汇入渗不同肥液质量浓度的土壤水分分布和氮素运移转化规律.

蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性

为提高蓄水多坑灌施尿素条件下土壤氮素利用率和保护生态环境,通过室内蓄水多坑(土箱半径40 cm,高120 cm,蓄水坑半径16 cm,深度60 cm)物理模型试验,研究了蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性。结果表明,土壤水分主要分布在地表以下20~80 cm,0~10 cm土层土壤含水率较小,同一土壤深度处蓄水坑壁附近土壤含水率大于0通量面处土壤含水率;同一土壤深度蓄水坑壁附近土壤尿素态氮量大于0通量面处的尿素态氮量,尿素的水解在9 d内基本完成,第7天水解最快,尿素水解与时间存在良好的对数函数关系;土壤铵态氮主要集中在40~60 cm土层土壤中,且r=20 cm处的量高于0通量面处的;而土壤硝态氮的分布趋势与铵态氮相反,随时间的延长,0通量面和r=20 cm处的土壤铵态氮质量分数均在40~60 cm和60~80 cm增幅较大,而土壤硝态氮质量分数表现出在90~100 cm湿润锋处增幅最大。

单点源肥液入渗尿素的运移转化特性研究

通过室内入渗试验,研究了单膜孔入渗条件下尿素的运移与转化特性。结果表明:溶质运移的对流机理是尿素分子运移的主要机制。土壤胶体对尿素分子的吸附作用表现为尿素在膜孔中心附近范围内的含量较高。施肥5d后土壤铵态氮达到最高峰,随后的10d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15d达到高峰值。该成果为进行膜孔灌施肥技术研究奠定了理论基础。

紫鹊界古梯田区域地下水储量及其运移转化规律研究

采取水文地质勘探、地下水位连续监测等实验研究手段,对紫鹊界古梯田区域地下水分布、储存及其运移转化规律开展研究。研究揭示:花岗岩地质构造孕育了区域地下水蓄水库,其有效调蓄容量达1.44亿m3,年均补给量3 991万m3。是古梯田稻作灌溉水源,也是维系区域生态景观的生命之基。

排水条件下稻田中氮素运移转化规律的试验研究

该文对室内外不同排水条件下淹水稻田土壤中氮素运移、转化规律进行了试验研究，对氮素在土壤和地下水中的运移动态及分布过程进行了初步探讨，可为拟定合理的水肥管理措施提供依据。

肥液浓度对膜孔灌氮素运移转化的影响

为研究膜孔灌灌施条件下氮素运移转化分布规律,利用研制的膜孔点源入渗装置,在室内进行灌施条件下的氮素入渗试验,测试不同尿素肥液浓度下膜孔累积入渗量及土壤中氮素含量。结果表明:累积入渗量随灌施肥液浓度增大而增大;尿素肥液浓度对土壤中铵态氮及硝态氮含量在剖面分布影响较小,对其含量影响较大;转化生成的土壤铵态氮、硝态氮含量及土壤硝态氮分布范围随灌施肥液浓度增大而增大。

河套灌区耕地-荒地-海子系统间不同类型水分运移转化

为了探明耕地-荒地-海子系统中不同类型水分的运移转化规律,在2018—2019年典型时期对系统内具有代表性的采样点进行水样采集,分析了不同时期内不同水体的δ18O变化特征,并利用二端元混合模型和土壤水动力学方法计算了不同类型水分转化贡献率。结果发现:(1)在灌溉期,82%的灌溉水储存于1 m土体中,18%的灌溉水通过渗漏补给了耕地地下水,渠系灌溉水通过地下侧向径流给耕地地下水贡献了76%。(2)灌溉水和降雨对耕地地下水平均贡献率为94%和6%;耕地地下水和降雨对荒地地下水的平均贡献率为71%和29%;荒地地下水和降雨对海子的平均贡献率为43%和57%。(3)渠系灌溉水通过侧向径流贡献给耕地地下水的水量基本全部迁移给了荒地地下水,地下水迁移转化是由渠系水侧向径流触发的。(4)灌后5 d,耕荒地交界土层0~40 cm存在饱和-非饱和侧向补给;灌后15 d和30 d,耕地和耕荒地交界处的地下水向根区40~60 cm、土层80 cm以及100 cm补给水分;灌后30 d,耕地中的灌溉水水分消失。(5)在非灌溉期,荒地地下水和海子耗水较多,应给海子补给水分。

膜孔肥液自由入渗土壤水氮运移转化的数值模拟

本文根据土壤水动力学方程和溶质运移理论,考虑了土壤氮素的挥发、吸附、硝化、反硝化和矿化作用等动力学过程,而忽略作物根系对土壤水分和氮素吸收过程,建立了膜孔肥液自由入渗土壤水氮运移转化的数学模型,运用试验资料确定与模型相关的土壤水分及土壤硝态氮和土壤铵态氮的参数,利用ADI格式结合Gauess-Seidel迭代法对方程进行求解。结果表明:土壤含水率和土壤铵态氮以膜孔为中心沿水平方向和垂直方向逐渐减小,而土壤硝态氮先增大后减小。随分布和运移转化时间的增大土壤含水率和土壤铵态氮逐渐减小,土壤硝态氮逐渐增大。土壤含水率及土壤硝态氮和土壤铵态氮实测值与计算值根方误差的平均值分别为0.7444、0.6518和0.8300,吻合良好,具有变化规律的一致性,则该模型可以反映膜孔肥液自由入渗土壤水氮运移转化规律。

土壤氨挥发研究及氮素转化运移数值模拟

根据氨挥发机理建立了氨挥发子模型,与氮素运移转化模型Nitrogen-2D进行耦合,改进并完善了Nitrogen-2D模型的氮素转化过程。运用改进的模型模拟再生水灌溉冬小麦生长季中土壤水分、铵态氮和硝态氮的运移和转化过程。模拟结果与未经改进的模型模拟结果及实测值进行了对比。结果表明改进的模型模拟值与实测值的均方根差比未经改进模型的大幅度减小,铵态氮模拟精度有较大程度地提高。将改进的模型模拟铵态氮挥发速率和氨挥发累积量,得出模拟时段氨挥发过程。经比较分析,模拟结果正确、合理,可用于农田氮素损失预测和污染分析。

土壤氮素转化与运移理论的研究进展

根据现有研究成果 ,综述了土壤氮素运移转化过程研究、模型研究和理论研究的现状 ,在此基础上提出该项研究需要进一步探讨和解决的问题 ,为该课题的深入研究提供了有利条件。

不同渗漏强度下淹水土壤中NH4^＋—N转化运移的数值模拟

文中提出了淹水土壤中以氧化－还原分异现象为基础的ＮＨ＋４－Ｎ转化运移的数学模型，通过不同渗漏强度下淹水土壤表施碳铵后的土柱试验验证了混合有限解析解数值模型，进而模拟了不同水肥管理条件下淹水土壤中ＮＨ＋４－Ｎ迁移及分布。

水溶性污染物在土壤中转化的原位实验方法

建立了一种研究水溶性污染物在土壤中运移转化的原位实验方法。该方法已成功地应用于研究黄土中氨氮的运移转化规律 。

膜孔灌肥液入渗氮素运移特性研究进展

膜孔灌土壤入渗为充分供水条件下的空间三维点源入渗,基于膜孔灌已有研究成果的基础上,全面分析了膜孔灌肥液自由入渗、单向交汇入渗和多向交汇入渗的水氮运移特性、水肥耦合特性、影响因素、数学模型等研究进展和存在问题,提出了今后膜孔灌入渗研究的主要方向,为膜孔灌理论与技术的进一步研究奠定了基础。