利用HYDRUS-1D模型模拟节水灌溉稻田水氮运移特征

发布时间：2020-04-06 00:38

【摘要】：农业面源污染近年来越来越受到国家重视,打好农业面源污染治理攻坚战,已成为我国现阶段农业环境治理的首要任务。相较于传统淹水灌溉稻田,节水灌溉通过改变水稻田田间土壤水分含量,影响土壤理化性质和氮素的运移转化,进而影响稻田水分和肥料利用率以及生态环境。因此,本课题研究对象选择节水灌溉条件下的水稻田,通过室外监测气象数据和田间水位以及室内检测土壤理化性质和稻田土壤和水分中的氮素浓度,分析氮素浓度在土壤剖面的分布和随时间变化规律,同时根据试验所得数据确定水分运动和氮素转化过程模型参数,建立HYDRUS-1D模型,模拟水稻田水氮运移过程,分析比较模拟值与实测值和节水灌溉稻田中水氮平衡情况,研究节水灌溉稻田中的水分运动和氮素运移转化特征。研究结果显示,节水灌溉稻田地表积水中的NH_4~+-N浓度总体大于NO_3~--N浓度,因此NH_4~+-N浓度值可以作为氮素地表径流流失的主要监测指标,而且在施肥后6d内是防止氮素地表径流流失的关键时期。在水稻田地表和地下0.1m处水分中的NH_4~+-N随时间的变化关系拟合效果较好的是乘幂函数和二次多项式,而NO_3~--N随时间的变化关系不稳定,暂无合适的拟合方程。NH_4~+-N随时间的变化关系拟合方程中,施肥量与拟合方程的系数有很大关系,在乘幂函数方程中,施肥量越大,指数和系数值越大。在二次多项式方程中,施肥量越大,二次项系数值越大。试验根据监测所得数据建立的HYDRUS-1D模型的模拟结果表明,犁底层具有较小的饱和水力传导度,是稻田水分研究的一个关键区域。节水灌溉稻田研究中地下水毛细上升量和土壤优先流对于水分运动和氮素运移转化有很大影响,是节水灌溉稻田中必须要考虑的因素。在模型水平衡分析中,得到模型总体水量平衡误差为0.135,相对平衡误差为0.18%;在氮平衡分析中,氮素平衡误差为2.22kg/ha,这表明基于HYDRUS-1D模型的水稻田水分运动和氮素模拟是一种非常有效的研究方法。本试验主要研究节水灌溉稻田中水分运动机理和氮素运移转化规律,为水稻种植在保证产量的前提下节约水资源,提高氮肥利用率,减少农业面源污染等方面提供重要理论依据。
【图文】：

技术路线图

水稻田环刀取土
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52;S274

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本文编号：2615750