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不同水氮处理对膜下滴灌马铃薯产量、品质及土壤硝态氮运移的影响

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华北农学报 2019年第6期34卷 118-125页

作者：商美新房增国梁斌王萌李俊良青岛农业大学资源与环境学院

为了探明不同水氮处理对设施膜下滴灌马铃薯块茎产量、品质及土壤硝态氮运移的影响,采用二因素三水平完全随机区组设计,分别设3个灌水处理(450,900,1 350 m3/hm2)和3个氮处理(150,225,300 kg/hm2)共计9个水氮组合处理,分别于收获期测定... 详细信息

为了探明不同水氮处理对设施膜下滴灌马铃薯块茎产量、品质及土壤硝态氮运移的影响,采用二因素三水平完全随机区组设计,分别设3个灌水处理(450,900,1 350 m3/hm2)和3个氮处理(150,225,300 kg/hm2)共计9个水氮组合处理,分别于收获期测定马铃薯产量、商品性、维生素C、淀粉、可溶性蛋白、可溶性糖、硝酸盐含量及各生育期不同土层硝态氮含量。结果表明:马铃薯产量及商品率均随着施氮量和灌水量的增加,呈现抛物线趋势变化,在施氮量为225 kg/hm2,灌水量900 m3/hm2时达到最大,分别为35 299.9 kg/hm2和77.9%。在相同灌水量下,随着施氮水平的增加,维生素C、硝酸盐含量及块茎吸氮量明显增加,在相同施氮水平下,随着灌水量的增加硝酸盐含量和氮肥偏生产力显著降低;同时,可溶性蛋白、块茎吸氮量和氮收获指数呈抛物线变化趋势,且各灌水处理间差异显著。马铃薯各生育期各处理硝态氮含量均为表层土(0~20 cm)最高,且在0~100 cm剖面呈降低趋势,马铃薯苗期及块茎形成期是NO3--N向土壤下层移动的主要时期。因此,在设施覆膜滴灌马铃薯种植施氮量应控制在225 kg/hm2,灌水量900 m3/hm2为宜。

关键词：马铃薯滴灌产量品质硝态氮运移

垄膜沟灌对旱区农田土壤盐分及硝态氮运移特征的影响

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水土保持学报 2019年第3期33卷 268-275页

作者：李成冯浩罗帅王乃江罗晓琦董勤各西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及... 详细信息

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及硝态氮运移特征的影响及调控效果,通过4次田间沟灌试验,对比研究了高水、中水、低水及高肥、低肥6个组合处理条件下土壤盐分以及土壤硝态氮的变化特征。结果表明:垄膜沟灌条件下灌水量对土壤全盐量的影响高于施肥量,中水处理土壤全盐量始终维持在一个适宜且稳定的水平。灌水量和施肥量对土壤硝态氮含量均有不同程度的影响,中、低水处理后期硝态氮的淋溶显著低于高水处理。垄膜沟灌种植模式下中水低肥处理增加了土壤水分的有效性,抑制了土壤反盐,减少了垄上硝态氮的淋溶,在节水节肥的基础上为作物的生长发育提供了一个适宜的土壤环境,利于生物量的累积及最终产量的形成,在一定程度上解决了河套灌区引黄灌溉配额减少与漫灌洗盐方式严重浪费水资源之间的矛盾,为当地垄膜沟灌技术的推广提供了一定的理论依据与技术支撑。

关键词：垄膜沟灌土壤盐分运移硝态氮运移

不同水分条件下平衡施肥对旱地冬小麦土壤硝态氮运移的影响

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农业环境科学学报 2014年第10期33卷 1956-1963页

作者：杨万忠牟思维韩清芳许卫娜贾志宽杨丽杨宝平杨海迪农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为了探明不同水分条件下旱地冬小麦养分管理措施对土壤环境的影响，在控雨池栽条件下，设置水分与肥料双因素随机区组试验，以不施肥为对照，研究了0～200 cm 土层在底墒为650 mm 时，不同水分条件下3个平衡施肥处理（Y1：N 13.9 kg·h... 详细信息

为了探明不同水分条件下旱地冬小麦养分管理措施对土壤环境的影响，在控雨池栽条件下，设置水分与肥料双因素随机区组试验，以不施肥为对照，研究了0～200 cm 土层在底墒为650 mm 时，不同水分条件下3个平衡施肥处理（Y1：N 13.9 kg·hm-2、P2O54.65 kg·hm-2、K2O 15.3 kg·hm-2，Y2：N 97.5 kg·hm-2、P2O532.7 kg·hm-2、K2O 107.6 kg·hm-2，Y3：N 181.2 kg·hm-2、P2O560.6 kg·hm-2、K2O 199.8 kg·hm-2）对旱地冬小麦主要生育时期土壤硝态氮运移的影响。结果表明：开花期、灌浆期，在各水分条件下，0～80 cm 土层土壤硝态氮平均含量及积累量在 Y1施肥量水平下与不施肥处理（Y0）差异不显著，Y2、Y3水平较 Y0和 Y1硝态氮平均含量增加98.6豫～363.6豫（P〈0.05），硝态氮积累量增加98.2豫～260.9豫，Y3与 Y2无显著差异；施肥量的增加对80～160 cm 土层土壤硝态氮含量及累积量无显著影响。在生育期补灌100 mm（R3）、78 mm（R2）、56 mm（R1）条件下，冬小麦成熟期3个施肥量80～160 cm 土层的土壤硝态氮累积量较不补灌（R0）分别减少27.2豫～41.0豫、44.8豫～48.4豫、23.7豫～49.4豫，较高的水分条件加剧了土壤硝态氮向深层的淋溶。从满足冬小麦营养需求、减少土壤硝态氮的累积、提高肥料利用效率等方面综合考虑，冬小麦的适宜施肥量为 Y2水平。

关键词：水分条件平衡施肥冬小麦硝态氮运移

不同灌溉处理条件下苗期冬小麦土柱中的硝态氮运移模拟

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灌溉排水学报 2009年第5期28卷 1-6页

作者：石建初左强中国农业大学资源与环境学院土壤与水科学系北京100193

应用反求方法通过迭代求解硝态氮运移方程(CDE方程)来估算其源汇项的平均分布,并进一步优化获得源汇项中难以直接测定的参数——根系吸氮因子,从而建立了室内砂培土柱实验中冬小麦的根系吸氮模型。应用该模型模拟冬小麦砂培土柱实验中... 详细信息

应用反求方法通过迭代求解硝态氮运移方程(CDE方程)来估算其源汇项的平均分布,并进一步优化获得源汇项中难以直接测定的参数——根系吸氮因子,从而建立了室内砂培土柱实验中冬小麦的根系吸氮模型。应用该模型模拟冬小麦砂培土柱实验中不同灌溉处理条件下土壤硝态氮动态的变化过程,结果表明,冬小麦各生长阶段土壤硝态氮浓度剖面的模拟值与实测值吻合较好,冬小麦根系吸氮总量模拟值与实测值之间的相对误差均在10%以内。

关键词：灌溉硝态氮运移模拟反求方法冬小麦

灌施连续与间歇入渗硝态氮运移与土壤含水量的关系

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水土保持学报 2004年第4期18卷 42-45,49页

作者：吴军虎费良军李怀恩董玉云西安理工大学水资源研究所陕西西安710048

通过室内土壤灌施间歇入渗试验,研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性,分析了硝态氮分布与土壤含水量的关系,并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比,为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗溶质运移规律奠... 详细信息

通过室内土壤灌施间歇入渗试验,研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性,分析了硝态氮分布与土壤含水量的关系,并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比,为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗溶质运移规律奠定了基础。

关键词：灌施硝态氮运移土壤含水量波涌灌溉

北京昌平区农地土壤优先路径特征及其对硝态氮运移的影响

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北京昌平区农地土壤优先路径特征及其对硝态氮运移的影响

作者：王彬俨北京林业大学

学位级别：硕士

农田土壤作为农业生产的重要基础,在开发、利用、改良和保护中受到越来越多的关注。灌溉和施肥是耕作过程中的两项重要措施,土壤优先路径的存在使得水分和溶质快速入渗到深层土壤,这不仅造成水资源和养分的损失,还可能带来地下水污染问... 详细信息

农田土壤作为农业生产的重要基础,在开发、利用、改良和保护中受到越来越多的关注。灌溉和施肥是耕作过程中的两项重要措施,土壤优先路径的存在使得水分和溶质快速入渗到深层土壤,这不仅造成水资源和养分的损失,还可能带来地下水污染问题。本研究以北京市昌平区农地土壤为研究对象,利用染色示踪法对试验土壤中优先流的发生区进行判断,在此基础上,采用相关图像处理软件和绘制土壤水分穿透曲线,分别对土壤中优先路径的分布特征和数量特征进行了量化分析;随后又测定和分析了土壤质地、水稳性团聚体含量、有机质含量和根系密度4项指标与优先路径数量特征之间的线性关系,探讨其中影响试验土壤中优先路径特征的因素;再模拟大雨入渗条件下、40cm厚度土壤中,水分和硝态氮的优先运移规律,分析优先流对试验土壤中硝态氮运移的影响,取得如下研究结论：昌平农地土壤受农业耕作措施影响较大,各土层的优先路径集中分布于较大的孔穴周围,并表现出不规则分布。不同土层中,大孔隙的半径在0.5～2.8mm之间,在数量上表现出上层多、下层少的特点,半径小于1.5mm的孔隙占98%以上,半径大于1.5mm的孔隙数量极少。土壤粉粒含量、水稳性团聚体含量、根系密度是影响优先路径形成的主要因素。其中,土壤粉粒含量与大孔隙含量呈显著负相关关系;水稳性团聚体含量与大孔隙含量呈显著正相关关系,而这种影响又主要依赖于有机质含量的大小,有机质在黏合团聚过程中提供黏结胶体是其中最重要的影响环节。根系与大孔隙数量呈极显著正相关关系,这种影响主要体现在根系对土壤的机械力作用,以及环形根孔本身作为大孔隙的一种,对大孔隙总量的贡献。存在优先路径的土壤中,水流速率是基质流土壤的1.48～2.69倍,NO3-的穿透时间也比基质流土壤减少了57%,NO3-标记的、占水流总量43.83%的优先流引起的N03-累计淋出量占到了总量的97.60%。这一系列现象表明,土壤优先路径使水分快速穿透土体,产生水分和溶质优先运移的现象,一方面表现出较高的、波动程度较大的水分出流速率,另一方面表现出大量、快速的硝态氮运移。

关键词：农地土壤优先流土壤大孔隙硝态氮运移

太湖地区主要水稻土的水力学性质、大孔隙特征及硝态氮的运移机理研究

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太湖地区主要水稻土的水力学性质、大孔隙特征及硝态氮的运移机理...

作者：吴华山南京农业大学

学位级别：硕士

本文选择了太湖地区主要水稻土类型(白土、黄泥土和乌栅土)，分析其土壤性质和水力学参数，通过田间试验和室内模拟研究了硝态氮在土壤中的运移机理，并利用染色法和CT扫描的方法分析了土壤中大、小孔隙的数量、比例和形态及与硝态氮运... 详细信息

本文选择了太湖地区主要水稻土类型(白土、黄泥土和乌栅土)，分析其土壤性质和水力学参数，通过田间试验和室内模拟研究了硝态氮在土壤中的运移机理，并利用染色法和CT扫描的方法分析了土壤中大、小孔隙的数量、比例和形态及与硝态氮运移的关系，为研究区的农田生态环境保护和农业生产的宏观决策提供基本参数和科学依据。本文主要的研究结果如下： (1) 通过田间和室内试验得出土壤水分特征曲线和饱和导水率，比较了三种主要水稻土类型的土壤基本物理性质和水分特征状况，并根据水分特征曲线得出了这三种土壤的田间持水量、有效水含量和萎蔫系数。土壤有效水含量与土壤粘粒含量呈显著的线性负相关;而土壤的田间持水量和有效水含量与土壤有机质、结构系数、团聚度呈极显著的线性正相关，但萎蔫系数与质地呈显著的线性正相关性。 (2) 原状土的饱和导水率变化于5.16×10-11.62×10cm／s之间，扰动土饱和导水率变化于0.76×10-3.31×10cm／s之间;同一水稻土的剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势，且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率均与土壤的各项主要物理性质之间都存在着一定的相关性。影响原状土饱和导水率的因素主要是土壤容重、团聚度、结构系数和有机质等，而不同类型的土壤饱和导水率之间相差较大。影响扰动土饱和导水率的因素除了容重、团聚度、结构系数和有机质外，还有土壤的质地(主要是粘粒含量)。 (3) 采用模拟土柱的方法对太湖地区三种主要水稻土的硝态氮垂直运移穿透曲线和影响因素进行了研究。对同一种土壤而言，土层由上往下的出流速度减慢，硝态氮的穿透时间推迟。对这三种土壤而言，乌栅土的各土层的平均流量最小，穿透时间最长。在水分饱和和充分淋洗的条件下，硝态氮能完全穿透土柱，硝态氮的垂直运移过程主要受土壤粘粒含量的影响，随着粘粒含量的增加出流速度减小，硝态氮的穿透开始时间推迟，硝态氮的穿透曲线峰值变低、峰面分布变宽，穿透曲线变化平缓。所有的穿透曲线都显得不对称，粘粒含量越高的土壤越有明显的拖尾现象。土壤容重和有机质含量对硝态氮的垂直运移有很大的影响;容重越小、有机质含量越高，出流的流量就越大，穿透开始的时间也就越提前;有机质与穿透总时间有极显著的相关性

关键词：太湖地区主要水稻土类型硝态氮运移大孔陈状况染色法 CT扫描

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孪井灌区硝态氮运移规律和淋失通量计算

孪井灌区硝态氮运移规律和淋失通量计算

作者：孙蓓蓓中国海洋大学

学位级别：硕士

研究区孪井滩灌区位于内蒙古腾格里沙漠边缘,属于典型的西北干旱地区。该地区蒸发量大,降水稀少,水资源严重短缺,农业发展强烈依赖于黄河引水灌溉。近年来由于农田氮肥的施用,土壤中残留NO3--N和淋溶到地下水中NO3--N的含量不断增加。... 详细信息

研究区孪井滩灌区位于内蒙古腾格里沙漠边缘,属于典型的西北干旱地区。该地区蒸发量大,降水稀少,水资源严重短缺,农业发展强烈依赖于黄河引水灌溉。近年来由于农田氮肥的施用,土壤中残留NO3--N和淋溶到地下水中NO3--N的含量不断增加。针对内蒙古孪井灌区现有的灌溉和施肥方式,研究干旱地区灌溉条件下土壤硝态氮运移规律,并模拟计算硝态氮的淋失通量。首先,利用非饱和导水率仪测定内蒙古孪井灌区土壤样品的负压值和含水量变化,完整记录土壤脱水过程,得到土壤水分特征曲线。利用van Genuchten模型及其修正模型进行土壤水分特征曲线的拟合。通过比较,van Genuchten模型能更好的拟合孪井地区的各种土壤。表层砂壤土水分特征曲线形状相同,结果说明孪井地区土壤水力参数具有代表性。随着粘粒比重增高,残余含水量变大。砂砾石层也具有相同性质。其次,模拟现状漫灌模式下农田土壤中NO3--N的运移。长期监测土壤水分变化,采集土样和土壤水,分析土壤中NO3--N、NO2--N、NH4+-N的含量。根据氮素在土壤中的转化与损失途径,分析包气带地质特征、水分运动、溶质运移、气象数据等相关参数和边界条件等,利用一维溶质运移模型HYDRUS-1D模拟孪井地区不同土壤类型中硝酸盐运移过程。第三,模型运行的模拟值与实测值随时间变化一致,说明HYDRUS-1D模型能够真实反映NO3--N在包气带中运移动态。土壤颗粒组成能够影响土壤对NO3--N的吸附性,砂壤土粘粒含量高,对NO3--N吸附性强,出流速度慢。土壤容重影响硝酸盐的穿透速率,模拟值略小于实测值,且包气带剖面NO3--N浓度的实际峰值出现滞后于模拟值。由于砂砾石存在大孔隙,产生优势流从而对溶质运移的产生影响,故砂砾石层实测值与模拟值的差值大于砂壤土层差值。第四,利用HYDRUS-1D模型计算NO3--N向下淋失通量,典型点KK2淋失通量为67.5 kg/hm2,K2淋失通量为24.1 kg/hm2。结果表明在一个作物生长期内孪井地区不同区域NO3--N的淋失量约占总施氮量的8～23%。土体中有效氮含量越低,NO3--N的淋失率越高;熟田土壤氮素利用率低,有效氮储量低的土体施用氮肥的利用率高。第五,确定农田最佳施氮量,模拟不同分施模式土壤NO3- -N淋失通量。分施次数越多,NO3- -N淋失通量越小。建议通过氮肥深施、配施磷肥、分施等措施,提高氮肥利用率,降低氮素淋失通量,减少对环境的影响。

关键词：孪井灌区土壤水分特征曲线硝态氮运移 HYDRUS-1D 硝态氮淋失通量

河北平原区农田土壤硝态氮运移规律及地下水污染数值模拟研究

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河北平原区农田土壤硝态氮运移规律及地下水污染数值模拟研究

作者：李天河北农业大学

学位级别：硕士

地下水在工业、农业以及居民生活等领域中均占有重要的地位，地下水的安全问题也直接影响着人们的生活质量。近年来，随着农药化肥使用量的增加，化肥淋失造成的地下水污染问题也越来越严重。本文为了研究河北平原区地下水农业面源污染... 详细信息

地下水在工业、农业以及居民生活等领域中均占有重要的地位，地下水的安全问题也直接影响着人们的生活质量。近年来，随着农药化肥使用量的增加，化肥淋失造成的地下水污染问题也越来越严重。本文为了研究河北平原区地下水农业面源污染情况，以硝态氮为研究对象，结合石家庄石津灌区的水文气象资料、田间试验以及地下水质等观测数据，建立基于MODFLOW数值模拟软件的灌区地下水溶质运移模拟模型。通过田间试验掌握农田土壤剖面硝态氮的运移转化规律，运用软件模拟研究地下水硝态氮的污染程度，为指导农业生产、控制地下水农业面源污染提供参考依据。研究区是河北省大型灌区之一的石津灌区，位于河北平原中南部地区，水文气候、农业种植和管理等各方面均属于典型的华北农业特点，具有良好的代表性。研究采用田间试验与数值模拟软件相结合的方法。田间试验主要针对不同埋深的土壤硝态氮含量与含水量进行测定以及对地下水水位与水质进行定期观测。数值模拟则是通过对研究区模拟范围的合理划分以及水文地质参数的正确选取，建立与研究区实际情况具有较高可靠度的水文地质模型，再以田间试验所得地下水位和硝态氮淋溶量数据作为输入项，实现研究区水分和硝态氮在土壤饱和带的运移模拟，预测不同降雨、灌溉及施肥条件下农药化肥中硝态氮对地下水的污染程度。其中地下水硝态氮运移模拟模型的建立以及对不同水文年地下水污染程度的动态预测是本论文的关键。论文模拟时间为2011年11月至2012年10月，根据田间试验观测日期确定应力期，每个应力期内每三天为一个时间步长。2011年11月19日到2012年6月2日为模拟识别阶段，2012年6月3日到2012年10月5日为模拟验证阶段。根据研究区土壤性质以及水文地质条件，将研究对象含水层垂直方向概化为1层。由于取水灌溉条件不同，研究区水平方向划分为3个区，分别为西北部的井灌区，东南部的渠灌区和中部的井渠联合灌区。为了分析不同水文年降雨、灌溉条件下硝态氮对地下水的污染程度，分别选取丰水年和枯水年的降雨系列，设置不同的灌溉施肥措施，利用识别验证后的模型，对研究区地下水硝态氮长期淋失累积规律进行研究。结果表明，常规的经验施肥灌溉量已经造成了浅层地下水的硝态氮污染，其中渠灌区污染较为严重，井灌区污染较轻。一般条件下，硝态氮运移速率随深度增加逐渐变缓，短期内浅层地下水水质总体没有明显恶化，但是，井灌区由于不断抽取地下水进行灌溉，加快了硝态氮的垂向运移速率，对较深层的地下水环境也构成了威胁。通过动态预测还可以发现，降雨是造成硝态氮深层淋失的最主要因素，同时硝态氮的运移对灌溉量因素也较为敏感。因此，在实际农业生产中，灌区可以结合相应的节水改造措施，通过控制灌溉水量达到减缓地下水硝态氮污染的目的。

关键词：河北平原区硝态氮运移地下水 MODFLOW模型动态预测