设施温室膜下滴灌田间土壤水氮空间分布及变异特征研究

作     者：毕亚然 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：侯立柱;吴文勇

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

主      题：温室膜下滴灌 施肥时机 水氮空间分布 多重分形 时间稳定性 

摘      要：本文以田间试验为基础,研究设施温室膜下滴灌条件下土壤水分和氮素（硝态氮、铵态氮、无机氮）空间分布及变异特征。通过统计分析、多重分形理论和方差分析等方法探讨了:（1）滴灌施肥方式对土壤水氮空间分布特征及作物产量和水氮利用效率的影响,旨在制定最佳滴灌施肥制度;（2）长期滴灌施肥条件下土壤水氮空间分布变异特征和时间稳定性特征,旨在提出土壤墒情的适宜监测点位和简化的测点布设方法。最终主要得出以下结论:（1）不同滴灌施肥时机条件下土壤水氮随时间变化在湿润层的迁移转化规律显示,单次灌水施肥后3天内,前期施肥处理氮素在土壤计划湿润层内与水分耦合性较好,而后期施肥处理氮素主要在表土0-10cm聚集。施肥后的灌水使后期施肥处理硝态氮向下呈现明显的迁移趋势。三茬作物的产量及水肥利用效率研究均显示,后期施肥处理情况下两茬设施辣椒作物产量分别提高了2.51%-4.66%和2.77%-15.26%,秋茬茄子产量提高了42.23%-50.86%,氮肥农学利用效率同样有明显提高,故建议在滴灌施肥过程中应尽量将施肥时机向后推移。（2）统计分析和多重分形分析结果显示,在整个研究区尺度上,铵态氮在整个纵向剖面上含量低且均匀分布。硝态氮主要在浅层0-30cm土层集中分布,表现为表层含量高、变异性强且随深度增加变异程度逐渐减弱。氮素空间分布变异程度总体上表现为0-50cm土层0-30cm土层30-50cm土层,说明单一的研究尺度不足以完整的表征土壤氮素的空间变异特征。灌水前后土壤含水空间分布结构变化不大,浅层0-40cm土层土壤含水增加明显,变异性减弱,40-100cm和0-100cm土层变异程度增大。在两滴灌带之间尺度上,硝态氮易随水运动主要在滴灌管之间集中分布,铵态氮易被胶体颗粒等吸附,从而在滴灌带之间均匀分布。（3）方差分析和Spearman秩相关系数分析显示,在整个温室尺度上,土壤水分监测点建议仅重点布设在东西沿长度方向3/4左右位置。在两滴灌带之间尺度上,作物生育期内铵态氮的适宜监测区域位于滴灌带中间,深度为10-20cm范围;硝态氮适宜监测区域主要集中在距离左侧滴灌带0-30cm处,尤其10-20cm深度土层硝态氮含量建议作物生育期内都要重点监测;距两侧滴灌带30cm处不同深度的点位为土壤水分的适宜监测区域。