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土表致密层形成下肥液膜孔灌入渗土壤水氮分布

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排灌机械工程学报 2023年第7期41卷 709-715页

作者：赵彭辉费良军刘大有西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

为研究地表致密层形成条件下肥液膜孔灌入渗土壤水氮分布特性,进行了两阶段的室内膜孔灌入渗试验,在试验第一阶段浑水入渗形成致密层的情况下,设置4个肥液(硝酸铵钙)质量浓度水平(0,200,500及800 mg/L)进行第二阶段入渗,研究了单位膜孔... 详细信息

为研究地表致密层形成条件下肥液膜孔灌入渗土壤水氮分布特性,进行了两阶段的室内膜孔灌入渗试验,在试验第一阶段浑水入渗形成致密层的情况下,设置4个肥液(硝酸铵钙)质量浓度水平(0,200,500及800 mg/L)进行第二阶段入渗,研究了单位膜孔面积累积入渗量、土壤湿润体含水率、硝态氮、铵态氮质量比分布及其分布变化特性.肥液可以促进土壤水分入渗,改进的Kostiakov模型和改进的Philip模型可以很好地表示单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间之间的关系(R^(2)>0.95),并得到含有肥液浓度参数的单位膜孔面积累积入渗量和入渗时间的经验模型.湿润体高质量含水率面体积(θ>28%)随肥液质量浓度增大而增大,且在膜孔中心附近区域质量含水率最高,但肥液对沿膜孔表层土壤径向方向的质量含水率分布影响程度不大,肥液质量浓度越大,土壤湿润体中硝态氮、铵态氮质量比越大,湿润体中硝态氮分布与湿润体质量含水量分布相似,都呈土壤上层质量比较高的情况,湿润体中铵态氮质量比随入渗距离增加,呈现逐渐下降的趋势.

关键词：膜孔灌土壤致密层水氮分布自由入渗

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秸秆隔层及不同灌水上限对土壤水氮分布的影响

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灌溉排水学报 2020年第6期39卷 73-78页

作者：吴烽张秫瑄郭相平曹克文朱建彬王易天河海大学农业科学与工程学院南京210098

【目的】探究秸秆隔层以上适宜的灌水上限及其对土壤水分和氮素分布的影响。【方法】通过室内土柱入渗试验,研究了秸秆隔层埋深25cm时饱和含水率、田间持水率、80%田间持水率3个灌水上限情况下土壤水分入渗及水氮分布情况。【结果】①... 详细信息

【目的】探究秸秆隔层以上适宜的灌水上限及其对土壤水分和氮素分布的影响。【方法】通过室内土柱入渗试验,研究了秸秆隔层埋深25cm时饱和含水率、田间持水率、80%田间持水率3个灌水上限情况下土壤水分入渗及水氮分布情况。【结果】①秸秆隔层能抑制水分入渗,显著增加0~25 cm土层的储水量和储水效率。在无蒸发条件下,当灌水上限不超过田间持水率时,6 d后0~25 cm土壤水的储存效率达89%~91%;②秸秆隔层能抑制硝态氮的深层渗漏,增加0~25cm土体硝态氮量。80%田间持水率灌水上限结合秸秆隔层处理对0~25cm土层硝态氮量高于其他处理。【结论】秸秆隔层以上适宜的灌水上限为80%田间持水率。

关键词：秸秆隔层水氮分布灌水上限入渗储水效率

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秸秆混掺对石漠化地区土壤水氮分布的影响

节水灌溉 2023年第6期 66-75,82页

作者：沈秉涛王妍刘云根张水琳西南林业大学生态与环境学院昆明650224 云南省山地农村生态环境演变与污染治理重点实验室昆明650224

氮素流失已成为石漠化地区修复治理过程中亟待解决的重要问题,以小麦秸秆为添加物,典型石漠化地区土壤为供试土壤进行水肥入渗试验,探究灌溉施肥下石漠化地区土壤水、氮的运移规律和分布特征。结果表明:(1)一维积水入渗试验中,秸秆混掺... 详细信息

氮素流失已成为石漠化地区修复治理过程中亟待解决的重要问题,以小麦秸秆为添加物,典型石漠化地区土壤为供试土壤进行水肥入渗试验,探究灌溉施肥下石漠化地区土壤水、氮的运移规律和分布特征。结果表明:(1)一维积水入渗试验中,秸秆混掺对石漠化地区土壤水分下渗具有阻碍作用,处理组相较于对照组累积入渗量降低5.07%~59.32%,其中累积入渗量及湿润锋运移距离与秸秆施加量成反比,而秸秆长度水平间变化并不规律。(2)入渗过程符合Philip入渗模型,拟合系数均在0.99以上,吸渗率S对施加量响应为在施加量0.7%水平下较CK提升,后随施加量增长,吸渗率降低,其中对比对照组最低减少31.11%,最高减少48.92%,秸秆长度对吸渗率的影响在3 cm长度水平下更显著,对比对照组降低47.21%,为所有处理中最低值。(3)各土层硝态氮含量在0~5 cm范围内高,后随湿润锋运移逐渐降低,而秸秆施加量的增长提高了1 cm、2 cm、3 cm长度水平下硝态氮在湿润土体下部的含量,对比对照组最高上升44.7%,不同于上述规律,秸秆粉末水平下,硝态氮含量随施加量增长而降低,A3对比A1最高降低47.55 mg/kg,秸秆长度对硝态氮分布同施加量水平下,2 cm、3 cm长度处理均高于1 cm处理。综上所述,对于石漠化浅薄的土层而言,秸秆混掺减缓了硝态氮随水分下渗的趋势,使得肥液在运移过程中,硝态氮得以在湿润锋上部累积,对于石漠化地区的浅薄土层修复治理有积极作用。

关键词：秸秆混掺石漠化地区一维入渗土壤改良水氮分布氮素流失秸秆长度秸秆施加量湿润锋土壤硝态氮

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波涌灌溉土壤水氮分布的田间试验研究

灌溉排水学报 2015年第1期34卷 33-38页

作者：孙秀路黄修桥李金山韩启彪陈震姚欣中国农业科学院农田灌溉研究所/河南省节水农业重点实验室河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081

采用小区试验研究了不同施肥方式下连续畦灌和波涌畦灌的土壤水氮空间分布状况及变化趋势,分析了灌水施肥后不同土层内土壤水氮分布的均匀性。结果表明,灌水后波涌灌较连续灌土壤水分分布均匀,尤其是表层土壤;灌溉施肥处理下土壤中硝态... 详细信息

采用小区试验研究了不同施肥方式下连续畦灌和波涌畦灌的土壤水氮空间分布状况及变化趋势,分析了灌水施肥后不同土层内土壤水氮分布的均匀性。结果表明,灌水后波涌灌较连续灌土壤水分分布均匀,尤其是表层土壤;灌溉施肥处理下土壤中硝态氮分布的均匀性明显大于撒施处理,波涌灌灌施结合效果更佳。

关键词：波涌灌溉灌溉施肥水氮分布均匀性

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土壤容重对蓄水坑灌入渗及水氮分布的影响

节水灌溉 2017年第10期 15-17,21页

作者：李京玲贾亚敏孙西欢太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

为探讨土壤容重对蓄水坑灌入渗和水氮分布的影响,试验采用30°扇柱体有机玻璃土箱,高120 cm,半径100 cm,设置3个土壤容重水平:1.3、1.4、1.47 g/cm3。通过室内入渗试验,研究了土壤容重对肥液入渗、含水率分布、铵态氮和硝态氮含量的影... 详细信息

为探讨土壤容重对蓄水坑灌入渗和水氮分布的影响,试验采用30°扇柱体有机玻璃土箱,高120 cm,半径100 cm,设置3个土壤容重水平:1.3、1.4、1.47 g/cm3。通过室内入渗试验,研究了土壤容重对肥液入渗、含水率分布、铵态氮和硝态氮含量的影响。结果表明:蓄水坑灌条件下,累积入渗量随土壤容重的增大而减小,不同容重下累积入渗量与入渗时间之间均符合Kostiakov入渗模型。随土壤容重的增大,湿润体范围逐渐减小,在分布1 d内,0~60cm深度土壤体积含水率随土壤容重的增大而增大。土壤铵态氮含量随土壤容重的增大在不同径向方向上变化不一致。不同容重下深层湿润锋处土壤硝态氮的累积量为:1.47 g/cm3>1.4 g/cm3>1.3 g/cm3。

关键词：蓄水坑灌土壤容重水氮分布入渗

氮肥减施对土壤剖面水氮分布及夏玉米生长的影响

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氮肥减施对土壤剖面水氮分布及夏玉米生长的影响

作者：宋世浩河北工程大学

学位级别：硕士

合理减氮的配方施肥技术能进一步促进化肥减量增效,降低环境污染风险。2021年6～9月在河北省邯郸市试验田进行大田试验,设计四个施氮量处理标记为N0配方无氮(NPK)、N1配方低氮(NPK)、N2配方高氮(NPK)、N3习惯施肥(NPK)研究其对土壤剖面... 详细信息

合理减氮的配方施肥技术能进一步促进化肥减量增效,降低环境污染风险。2021年6～9月在河北省邯郸市试验田进行大田试验,设计四个施氮量处理标记为N0配方无氮(NPK)、N1配方低氮(NPK)、N2配方高氮(NPK)、N3习惯施肥(NPK)研究其对土壤剖面水氮分布、夏玉米生长、产量和水氮利用效率的影响。建立HYDRUS-1D模型模拟土壤剖面水氮运移过程,并与实测值进行相互验证。研究结果可为该地区夏玉米合理施氮提供科学依据。主要研究结果如下:(1)氮肥减施能够降低土壤剖面氮素含量和淋失。施氮对土壤剖面含水率影响不显著,垂直方向上含水率先减后增。施加氮肥提高土壤剖面硝态氮含量,硝态氮含量峰值随生育期推进不断下移。与N3处理相比,N2、N1处理土壤剖面平均硝态氮含量降低5.74%～18.65%和26.09%～38.81%,成熟期硝态氮积累量降低6.08%和29.61%。铵态氮受施氮量和水分运动影响较小,生育期内铵态氮主要分布在0～40cm土层,与N3处理相比N2和N1处理平均铵态氮含量降低4.14%～13.70%和4.11%～16.51%,成熟期铵态氮积累量降低5.39%和10.16%。(2)合理的施氮量能促进夏玉米生长发育。施用氮肥夏玉米株高增高1.39%～3.75%;茎粗和叶面积指数分别提高6.86%～15.78%和9.31%～24.21%。与N0相比,N2、N3处理茎粗和叶面积指数增幅11.61%～15.78%、11.90%～13.33%和15.77%～20.64%、13.39%～24.21%,N1处理增幅较小6.86%～8.49%、9.31%～10.95%。(3)合理的施氮量能提高夏玉米产量和水氮利用效率。相比N0处理,N2、N3处理增产38.19%和37.66%,N1处理增产29.78%。各施氮处理间水分利用效率差异不大较N0处理提高28.91%～38.73%。N2处理氮肥利用率最高41.30%,N3处理最低33.50%。综上所述,在保证较高的产量和水氮利用效率以及较低氮素积累和淋失量前提下,N2处理即在N3习惯施肥的基础上减施氮肥,氮肥施用量225kg/hm为冀南地区夏玉米季的最佳施氮量。(4)基于HYDRUS-1D对夏玉米不同施氮量土壤剖面水氮含量模拟值与实测值对比分析表明,土壤剖面水分和硝态氮的Nash效率系数变化幅度为0.64～0.98和0.71～0.99,决定系数R变化幅度为0.87～0.99和0.64～0.98。说明模拟值和实测值拟合程度较好,能很好反映不同施氮量土壤水氮动态变化规律,从而掌握土壤水氮动态分布情况,可以为制定合理的施肥量提供理论支持。

关键词：夏玉米氮肥减施水氮分布生长水氮利用效率 HYDRUS-1D模型

膜下滴灌农田土壤水氮分布及甘薯生长田间试验研究

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膜下滴灌农田土壤水氮分布及甘薯生长田间试验研究

作者：汪兆辉扬州大学

学位级别：硕士

针对甘薯种植过程中不合理的灌水施肥现状以及节水节肥、生态农业的要求,本文于2020年和2021年,在山东省日照市中国农业大学马铃薯优质高产试验示范基地开展甘薯膜下滴灌施肥田间试验。试验以提高甘薯产量、品质以及水氮利用效率为目标... 详细信息

针对甘薯种植过程中不合理的灌水施肥现状以及节水节肥、生态农业的要求,本文于2020年和2021年,在山东省日照市中国农业大学马铃薯优质高产试验示范基地开展甘薯膜下滴灌施肥田间试验。试验以提高甘薯产量、品质以及水氮利用效率为目标,分析滴灌湿润比和施氮量对甘薯生长指标、产量、营养成分以及土壤水氮分布的影响。试验设置3个灌水水平:不灌水（CK）、滴灌湿润比30%（P1）、滴灌湿润比60%（P2）,3 个施氮水平:90（N1）、180（N2）、270（N3）kg/hm2,3 组重复,共27个试验小区。研究了不同滴灌湿润比和施氮量对农田土壤水氮分布以及甘薯的蔓长、茎粗、干物质累积量、块根分级、产量及品质的影响。主要研究结果如下:（1）研究区滴灌湿润比和施氮量主要影响0～30cm浅层土壤含水率,对30～80cm土壤含水率影响较小。增施氮肥可以提高甘薯根系对土壤水分的吸收能力,明显降低滴头下方0～30 cm 土层土壤含水率。灌水可以提高垄顶、垄坡处0～30 cm 土层的土壤含水率,但不会影响垄沟土壤水分。（2）不同处理0～20 cm 土层硝态氮含量变化幅度最大,50～80 cm 土壤硝态氮含量变化幅度最小。随着土层的加深,增施氮肥对硝态氮含量的增加效果会急剧减小。相同施氮量下,CK处理0～20 cm 土层的土壤硝态氮含量最高;P2处理的土壤硝态氮峰值深度最深,但各处理最大深度均不会超过35 cm。甘薯收获后,农田土壤残留硝态氮主要集中在垄顶部分0～40 cm深度土层。中、高施氮均会造成土壤剖面硝态氮残留,但N2处理硝态氮残留量要远小于N3处理。（3）总体上,相同灌溉条件下,N3处理甘薯地上干物质量最大;N2处理的甘薯产量、地下干物质量最大。增加施氮量可以提高甘薯块根粗蛋白含量;但过高的施氮量会抑制甘薯可溶性糖累积,灌水可以缓解高氮对块根可溶性糖累积的抑制作用。（4）试验条件下,适当增施氮肥可以提高甘薯水分利用效率;过量施氮后,甘薯单株结薯数、水分利用效率、氮肥偏生产力、氮素吸收效率和氮素利用效率均会降低。综合考虑甘薯产量、品质、水氮利用效率及土壤硝态氮残留量,利用灰色关联度分析法进行甘薯水肥效应评价,结果表明研究区甘薯种植最适宜的水肥处理为N2P2。

关键词：甘薯覆膜滴灌水氮分布品质产量

耕作方式对固定式喷灌下土壤水氮分布及冬小麦产量的影响

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耕作方式对固定式喷灌下土壤水氮分布及冬小麦产量的影响

作者：刘文涛山东农业大学

学位级别：硕士

为探究耕作方式对土壤中水氮分布特征以及作物产量的影响,进一步探讨喷灌条件下适宜耕作措施,于2017-2019年冬小麦生长季进行试验。试验设置旋耕(RT)、深松(ST)、深翻耕(CT)3种耕作处理,在3个耕作处理间选取18 m×18 m区域将其划分为9个... 详细信息

为探究耕作方式对土壤中水氮分布特征以及作物产量的影响,进一步探讨喷灌条件下适宜耕作措施,于2017-2019年冬小麦生长季进行试验。试验设置旋耕(RT)、深松(ST)、深翻耕(CT)3种耕作处理,在3个耕作处理间选取18 m×18 m区域将其划分为9个6 m×6 m的小区作为试验区。研究了不同耕作方式在固定管道式喷灌系统下土壤水分、硝态氮、铵态氮的时空分布,以及对冬小麦产量及水氮利用效率的影响。主要研究结果如下:1耕作方式对冬小麦产量及其经济效益的影响不同耕作处理对冬小麦产量具有显著影响。两年间,相较于RT处理,ST、CT处理有效穗数分别提高11.70%、3.73%,穗粒数分别提高8.17%、15.54%,千粒重则分别下降12.34%、8.99%,产量分别提高7.01%、9.21%。ST、CT处理显著提高了冬小麦有效穗数及穗粒数,从而提高了产量,经济效益较RT处理分别增加10.50%、13.21%。2耕作方式对土壤水分分布及水分利用效率的影响耕作方式对土壤水分时空分布有显著影响,历次喷灌均匀系数均值在63.91%6.83%间波动,由于灌溉水分的再分布作用,表层土壤含水量均匀系数均值在84.20%9.83%之间,土壤含水量均匀系数均值较喷灌均匀系数均值高20%左右。不同处理间,ST处理土壤含水量均匀系数较灌溉均匀系数增幅最大。冬小麦生育期内,6000 cm土层土壤平均含水量,ST、CT处理较RT处理分别高9.86%、3.65%。提高了深层土壤蓄水能力。同时ST、CT处理由于耕层较深,有利于冬小麦根系下扎,较RT处理有较高的土壤耗水量及水分利用效率。相较于RT处理,ST、CT处理水分利用效率分别提高7.41%、9.08%。3耕作方式对土壤无机氮分布及氮素利用的影响土壤硝态氮及铵态氮在各处理水平方向内随机分布,未表现出趋势性。灌溉后土壤硝态氮及铵态氮含量与灌溉前有一定对应关系,且其分布均匀系数均有不同程度提高。各处理在00 cm土层范围内,土壤硝态氮含量较灌水前均有不同程度增加,RT处理土壤硝态氮含量显著低于ST、CT处理。土壤硝态氮含量在000 cm土层内呈先降低后增加趋势。而土壤铵态氮则呈波浪状分布,各处理无明显差异。随着冬小麦生育期推进,土壤硝态氮、铵态氮分布均匀度均呈降低趋势。冬小麦成熟期,ST、CT处理较RT处理,地上部氮积累量、氮肥偏生产力及氮收获指数显著提高,这在一定程度上有助于获得较高的产量。综合两年试验,在固定喷灌下,由于水分再分布作用,灌溉后土壤含水量均匀系数显著高于喷灌均匀系数,土壤硝态氮、铵态氮均匀系数较灌水前也有不同程度提高。ST、CT处理提高了深层土壤水分保持能力,有较高的冬小麦产量,提高了水分利用效率及氮肥偏生产力,有较高的经济效益,是华北平原区域固定管道式喷灌系统条件下适宜的耕作方式。

关键词：耕作方式固定式喷灌水氮分布冬小麦产量

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管灌施肥机条件下田间水氮分布试验与模拟

管灌施肥机条件下田间水氮分布试验与模拟

作者：刘洋中国农业科学院

学位级别：硕士

由于我国现状农田水肥利用率不高,灌溉水有效利用系数仅为0.548,化肥利用率不到30%,大量的水肥流失,因此,开展灌水施肥方式的研究对缓解我国水资源短缺、面源污染有着重要的意义。以豫北地区夏玉米-冬小麦连作为基础,通过管道输水畦灌... 详细信息

由于我国现状农田水肥利用率不高,灌溉水有效利用系数仅为0.548,化肥利用率不到30%,大量的水肥流失,因此,开展灌水施肥方式的研究对缓解我国水资源短缺、面源污染有着重要的意义。以豫北地区夏玉米-冬小麦连作为基础,通过管道输水畦灌液施肥方式,设计了长畦条件下(3.5*200m)畦灌与波涌灌两种灌水方式,第三季作物补充了短畦田(3.5*100m)的处理,对比畦灌与波涌灌、长畦与短畦的水氮分布,探究波涌灌在豫北地区的适用性;灌水的同时记录水流推进消退的时间,采用win SRFR模拟灌水过程,率定入渗系数、入渗指数和糙率,探究参数的变化规律,同时发现了畦灌入渗参数同灌水历时的关系。取得的结果与结论如下:(1)通过模拟搅拌和输水过程,当搅拌时间达到25分钟左右即可使尿素充分溶解。只开一个出水口和同时开两个出水口时的电导率变化不大,说明尿素浓度差别不大。同时开两个出水口时,两个出水口的流量差别不大。故只需保证搅拌时间达到25分钟即可,不需考虑出水口尿素浓度。(2)经过灌溉施肥,灌后水分分布基本呈现弱变异,硝态氮分布基本呈现中等变异。灌后7天水分分布C值同灌后2天相比基本不变,硝态氮分布C值略有下降。连续三季作物,储水效率和储氮效率变化不大,灌水均匀度和施氮均匀度变化也不大,波涌灌在储水效率、储氮效率、灌水均匀度和施氮均匀度几个指标略好,短畦在储水效率、储氮效率和施氮均匀度略优于长畦。整体波涌灌更有利于水氮分布,短畦更有利于水氮分布。(3)利用winSRFR4.1模拟畦田灌水过程,计算畦田入渗参数和田面糙率,计算灌水效率和灌水均匀度。通过夏玉米-冬小麦共8次灌水试验的验证,整体模拟效果良好。冬小麦灌水速率较夏玉米慢75.43%,入渗系数高63.14%,土壤入渗指数较夏玉米时期平均小25.67%,糙率较夏玉米平均增大8.23%。对于同一季冬小麦,随灌水次数的增加,入渗系数和入渗指数均逐渐减小,灌水均匀度逐渐增大,灌水质量提高。夏玉米初期土壤密实度高,随着作物的生长,根系及茎对糙率影响较大,导致其灌水量增加,灌水质量略有下降。本试验发现入渗系数与水流推进总历时呈线性关系(R=0.95),基于此可进行入渗系数的初步推断。

关键词：畦灌波涌灌灌溉施肥 winSRFR 水氮分布