灌溉对黄土层中全氮量淋失的试验研究

论文摘要

氮素是作物生长不可缺少的营养物质,氮肥的使用提高了农作物的产量,解决了世界粮食的需求问题。然而大量的不合理的施用氮肥,不仅会降低氮素的利用率,而且对农业生态环境也造成负面影响,尤其是造成水环境污染。由于农田氮肥施用量的增加,世界范围内地表水和地下水中的氮化合物含量都呈不同程度的上升趋势,有些地区的污染已经达到危险程度。解决这些问题的关键技术之一就是综合考虑生产、生态和经济效益等方面,灌溉和施肥的合理调控,达到增产、节约水肥资源和保护环境的目的。国内外学者在农田氮素运移、转化方面已进行了广泛的研究,并取得了良好的成果,但在灌溉条件下对黄土层中氮素淋失效应的研究还不够深入。本试验在一定施肥水平的不同灌水量条件下,利用室内黄土渗透柱模拟试验进行土壤氮素淋失强度研究,分析灌溉与施肥对土层蓄氮的影响,研究土壤氮素的淋失强度,为合理灌溉施肥、提高水肥利用效率和防止地下水污染提供科学依据。本研究的主要结论如下:(1)在不同灌水量条件下,土壤含水量在整个剖面中随灌水量增大而增大,随土层深度的加深先增大后减小,反映了水流渗透锋面向下运移的过程。土壤中全氮含量主要集中在33cm以下的土层范围内,这也充分说明传统的灌溉方式不利于养分在浅层土壤中保存和被作物吸收利用,致使肥料利用率的降低,且水分易发生深层渗漏,使过量的氮肥污染地下水。(2)土壤剖面含水量变化幅度较大。在小灌水量条件下,土壤剖面含水量随着时间的增长而减小,随着灌水量的增大,土壤剖面含水量随时间增长呈增大趋势。土壤剖面含氮量随土层加深而增大。各灌水量条件下,土壤剖面含氮量随时间增长上层减少,下层增加。(3)灌水量对浅层土壤含氮量的影响较大。土壤中水分是氮素淋失必不可少的载体,淋失量受灌水量的影响十分显著,随着灌水量的增加,土壤含水量增加,土壤氮素淋失量也增大。因此,在农田生态系统中,土壤水分状况是影响土壤氮素状况及其损失的重要因子,在干旱半干旱地区,由于灌溉水的入渗,土壤中的氮素随水向深层土壤迁移,当灌水量过大时,就造成地下水的严重污染。(4)土壤剖面氮淋失率随灌水量增大而增大。灌水量为191.1mm、229.3mm时,氮淋失率随土层加深逐渐减小,土柱底层无多余的水量渗出,土层氮素未发生显著淋失现象;当灌水量增大到254.8mm时,土壤剖面氮淋失率均大于43.17%,且土柱底层有大量过饱和水量渗出,发生严重淋失现象。由此推断,施氮水平为6mg/cm2的条件下,灌水量不宜超过229.3mm。(5)特征深度土壤氮淋失率与灌水量呈正比关系。表层土壤氮淋失率总体较大,且变化很小,随着土层的加深,土壤氮淋失率随灌水量的增大而增大,且呈线性相关关系。特征深度土壤氮淋失率与氮素含量呈反比关系,随着灌水量的增大,氮素浓度减小,土壤氮淋失率增大。表层土壤氮淋失率整体较大,且变化很小,随着土层的加深,氮淋失率随氮素浓度减小的变化很大,且呈线性相关关系。(6)黄土层中氮素淋失率的影响因素有灌水量、施氮浓度、土层深度、入渗时间等。通过DPS数据处理软件对单因素、多因素对氮素淋失的影响进行模型模拟,多因素对氮素淋失的影响符合四元二次多项式模拟模型,且由拟合关系式可知,氮素淋失率与灌水量、施氮浓度、入渗时间呈正比,与土层深度呈反比关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 氮素损失对环境的污染现状
• 1.2.1 对地表水的污染
• 1.2.2 对地下水的污染
• 1.2.3 对农产品的污染
• 1.2.4 对大气的污染
• 1.3 土壤氮素淋失的研究现状
• 1.3.1 氮素淋失概况
• 1.3.2 氮素淋失的影响因素
• 1.3.3 国内外氮素淋失研究现状
• 1.3.4 氮素淋失研究理论与模型
• 1.3.5 氮素淋失的研究方法与手段
• 1.4 需进一步研究的问题
• 1.4.1 农业生态区氮运移及氮污染问题
• 1.4.2 减少氮素流失的节水灌溉制度和灌水方法
• 1.4.3 合理施肥和施肥方法以及制定合理施肥制度
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究内容
• 2.2 试验区概况
• 2.3 试验设计方法及步骤
• 2.3.1 室内土柱模拟试验设计方法及步骤
• 2.3.2 土壤含水量的测定方法
• 2.3.3 土壤全氮含量的测定方法
• 2.3.4 水中总氮的测定方法及步骤（中华人民共和国国家标准GB11894—89）
• 第三章 灌水量对黄土中氮素运移的试验研究
• 3.1 不同监测时刻土壤剖面含水量、含氮量的运移规律
• 3.1.1 不同监测时刻土壤剖面含水量的运移规律
• 3.1.2 不同监测时刻土壤剖面含氮量的运移规律
• 3.2 不同灌溉水平土壤剖面含水量、含氮量的运移规律
• 3.2.1 不同灌溉水平土壤剖面含水量的运移规律
• 3.2.2 不同灌溉水平土壤剖面含氮量的运移规律
• 3.3 特征深度土壤含氮量与灌水量、含水量的关系
• 3.3.1 特征深度土壤含氮量与灌水量的关系
• 3.3.2 特征深度土壤含氮量与含水量的关系
• 第四章 灌水量对黄土中氮素淋失的试验研究
• 4.1 土壤剖面氮淋失率的分布
• 4.2 特征深度土壤氮淋失率与灌水量、含氮量的关系
• 4.2.1 特征深度土壤氮淋失率与灌水量的关系
• 4.2.2 特征深度土壤氮淋失率与氮素浓度的关系
• 4.3 土壤水量平衡分析
• 4.4 土壤氮素平衡分析
• 4.5 各因素对黄土中氮素淋失影响的数学模拟
• 4.5.1 单因素对氮素淋失率影响的模型模拟
• 4.5.2 多因素对氮素淋失率的模型模拟
• 第五章 结论、存在的问题及建议
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题
• 5.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介