模拟降雨条件下黑土坡面养分流失规律研究
本文关键词： 养分迁移 黑土坡地 土壤容重 降雨历时 施肥方法 出处：《沈阳农业大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：黑土是我国最肥沃的土壤种类之一,黑土区土壤侵蚀情况日趋严重,而坡耕地更是东北黑土区土壤侵蚀最为严重的区域。在强降雨或不合理灌溉条件下,黑土坡地极易发生土壤养分流失,土地生产力下降,进而引发粮食安全和环境恶化。因此,深入探寻黑土区土壤养分的流失机理,更好地保护我国黑土资源尤为重要。本研究在查阅相关资料,掌握我国黑土区土壤性质、分析总结已有科研成果的基础上,采用室内人工模拟降雨的试验方法,详尽的探讨和研究了在土壤容重、降雨历时、施肥方式三种不同影响因素下,黑土坡地养分(氮、磷和钾)的迁移、流失特征规律,进一步揭示了农业面源污染机理,并建立适合于东北黑土坡地的土壤养分流失数学模拟模型。本文主要研究结论如下:(1)土壤容重对黑土坡面养分流失的影响研究随着土壤容重的增大,径流系数变大,产流时间提早,入渗率减小,硝态氮流失量增加,同一时间段的径流浓度提高。而磷离子和钾离子的流失过程与硝态氮相比则有所不同。土壤容重在0.8～1.3 g/cm3间变化时,随着容重增大,产流前20 min内径流水样中速效磷和速效钾溶质浓度升高,而20～60 min内,溶质浓度含量则由于土壤发生面蚀甚至沟蚀而随容重呈相反变化。而当容重增大至1.4 g/cm3时,磷离子和钾离子溶质浓度则有所降低。土层湿润锋深度随土壤容重增大而变浅,容重为0.8 g/cm3时,湿润锋可达15 cm,容重为1.4 g/cm3时,仅淋失到地表11 cm深处。通过数学模拟分析得出,幂函数,是较为适于模拟黑土区,溶质流失变化过程的模型。(2)降雨历时对黑土坡面养分流失的影响研究通过黑土坡地非饱和土壤条件下养分迁移试验研究,结果表明在降雨过程中,降雨历时越长,表土养分流失越严重,累计径流量与泥沙量和降雨历时呈线性增长关系。降雨历时在30～90 min间变化时,随着降雨历时的增加,土壤养分含量降低,20 min后逐渐趋于稳定,当降雨历时增大至120min时,硝态氮含量变化不大,而磷离子和钾离子溶质含量则有所增加,磷离子增加幅度较钾离子相比更为明显。随着降雨历时的增加,磷离子以及钾离子的浓度峰值变化不大,多出现在10cm表层土壤内,而硝态氮浓度峰值不断加深。30,60,90和120 min降雨后,硝态氮浓度峰值分别位于土层7,8,10以及14 cm处;土层的湿润峰也随降雨历时增大而增加,分别位于土层以下10,12,16和19 cm处,降雨120 min后,土层全部湿透。(3)施肥方法对黑土坡面养分流失的影响研究五种不同的土壤容重下,表层喷施和混施对黑土坡面产流过程和累计径流量没有明显影响。而施肥方法对径流中氮、磷、钾浓度变化则有着极显著的影响。不论土壤容重增大或变小,在产流初期,表层喷施处理下的溶质浓度远高于对应的混施处理,五种不同容重条件下表层喷施坡面径流中硝态氮、可溶性磷和钾离子初始产流时浓度分别为对应混施处理的2.6～3.2、2.1～2.6和1.7～2.1倍。从养分流失总量来看,在相同容重条件下硝态氮流失量在表层喷施条件下是混施的9～11倍,磷离子流失量在表层喷施情况下是混施的7～10倍之间,速效钾流失量在3～6倍之间。并随着土壤容重增加,表层喷施与混施两种施肥方法下的硝态氮和钾离子的流失量差距缩小,而磷离子流失量差距则有所增大。当土壤容重小于1.2 g/cm3时,表层喷施幂函数拟合系数要高于混施,当坡面土壤容重大于等于1.2 g/cm3时,混施拟合系数高于表层喷施。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157.1
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，本文编号：1551102
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