蓄水坑灌条件下土壤水氮运移规律试验研究

论文摘要

水分不足和养分缺乏是限制我国北方地区农业发展的主要因素,蓄水坑灌法是一种适合于我国北方山丘区果林灌溉的新方法,它既可满足节水、保水、抗旱的要求又能充分利用当地降雨径流和有效控制水土流失。对在这种灌水施肥方法条件下水分与养分运移规律的研究将有利于合理灌水和施肥,从而达到节水节肥的目的,对合理利用农业资源,减少对生态环境的破坏,促进旱区农业可持续发展具有重要意义。本文在对蓄水坑灌法原理进一步理解的基础上,针对蓄水坑灌条件下土壤水氮运移规律进行了室内和田间试验研究。测定土壤含水率及土壤中硝态氮和铵态氮含量,重点研究蓄水坑灌条件下土壤水氮运移规律。研究结果表明:1.蓄水坑灌条件下硝态氮受质流作用明显,其运移规律和土壤水分相似,其主要的损失是硝态氮反硝化作用,加之灌水量过大引起明显的淋溶下渗。主要原理是土壤胶体对硝态氮的吸附能力弱,硝态氮溶于土壤溶液中易随水分运动。然而土体本身硝态氮含量在空间存在变异性,水分运移与硝态氮运移不一定完全同步,在一定程度上存在速率差。2.蓄水坑灌条件下铵态氮在扩散机理的主导下运移缓慢,土壤胶体对铵态氮的吸附作用使铵态氮不易随水分运移,铵态氮的运移滞后于土壤水分运移,铵态氮主要的损失是铵态氮的挥发和硝化作用。3.不同灌水量(6,8,10L)条件下土壤水分运移体现出蓄水坑灌法的保水性,即土壤中深层含水率高,相应区域灌水量增加含水率增大。湿润边界处铵态氮相对浓度(c/c0)随灌水量的增加稍有增加,而硝态氮易随水分运移,灌水量增加其运移速率加快,但是加大灌水量到10L时,硝态氮发生了明显的淋溶下渗现象。4.不同肥液浓度条件下(800,1700,2600mg/l)土壤含水率变化无明显差异,即肥液浓度对土壤含水率分布无明显影响。由于水分运移不受影响,所以不同肥液浓度下硝态氮的运移规律变化不大,而土壤对铵态氮有明显的吸附作用,铵态氮随灌溉水渗入土壤中后,大部分被土壤固定,不易向下和向前运动。肥液浓度增大造成了水室附近测得的铵态氮相对浓度增大。5.比较分析田间地面灌溉与蓄水坑灌土壤水分运移规律,突出体现了蓄水坑灌法为中深层立体灌溉的优点,有较强的保水抗旱能力。6.比较分析田间地面灌溉与蓄水坑灌土壤氮素运移规律,从氮素损失的途径入手,蓄水坑灌条件下氮素溶解充分、氮素分布较为均匀,而地面灌溉氮素扩散比较明显,尤其在径向上氮素流失速度较快。体现出蓄水坑灌法有利于氮素溶解、保肥性好等优点。综上所述本次试验为认识和掌握氮素在土壤中的运移规律、为农田水分和养分的管理提供了科学依据,对蓄水坑灌法的进一步研究和扩展奠定基础,具有重要的科研价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 蓄水坑灌法介绍
• 1.2.1 蓄水坑灌法技术组成
• 1.2.2 蓄水坑灌法节水机理与水土保持作用
• 1.2.3 蓄水坑灌法研究进展
• 1.3 节水灌溉研究进展
• 1.3.1 节水灌溉方法
• 1.3.2 节水灌溉理论体系
• 1.4 土壤氮素运移国内外研究进展
• 1.4.1 土壤氮素运移的试验研究
• 1.4.2 土壤氮素运移、转化数学模型与数值模拟研究
• 1.5 本文研究内容与技术路线
• 第二章 室内试验材料与方法
• 2.1 试验土样
• 2.2 试验方案设计
• 2.3 试验模型
• 2.4 试验步骤
• 2.4.1 准备工作
• 2.4.2 试验过程
• 2.5 试验指标的测定
• 第三章 单坑土壤水氮运移试验研究
• 3.1 单坑水分入渗的描述
• 3.2 单坑入渗湿润锋变化
• 3.2.1 入渗湿润锋推进过程
• 3.2.2 湿润锋径向变化
• 3.2.3 湿润锋的垂向变化
• 3.2.4 湿润锋比值变化
• 3.3 土壤含水率分布规律试验研究
• 3.3.1 土壤垂向含水率分布
• 3.3.2 土壤径向含水率分布
• 3.3.3 不同灌水量对土壤含水率分布特征影响
• 3.3.4 不同肥液浓度对土壤含水率分布特征影响
• 3.4 硝态氮和铵态氮的转化规律
• 3.4.1 硝态氮的转化规律
• 3.4.2 铵态氮的转化规律
• 3.5 不同灌水量土壤氮素分布规律试验研究
• 3.5.1 土壤硝态氮分布
• 3.5.2 土壤铵态氮分布
• 3.6 不同肥液浓度对土壤氮素分布特征影响
• 3.6.1 土壤硝态氮分布
• 3.6.2 土壤铵态氮分布
• 第四章 田间工程设计与方法
• 4.1 田间试验地概况
• 4.2 田间试验地土样
• 4.3 田间试验方案设计
• 4.4 实验步骤
• 4.4.1 试验取土
• 4.4.2 试验中所需记录工作
• 4.5 试验指标的测定
• 第五章 田间土壤水氮运移试验研究
• 5.1 土壤含水率分布特征研究
• 5.2 土壤氮素分布特征研究
• 5.2.1 蓄水坑灌条件下土壤硝态氮和铵态氮分布特征
• 5.2.2 地面灌溉与蓄水坑灌土壤氮素分布对比分析
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要研究工作
• 1. 攻读硕士期间参加的科研项目
• 2. 攻读硕士期间发表的论文