畦灌均匀与非均匀撒施条件下水肥时空分布试验研究

发布时间：2017-09-28 04:06

  本文关键词：畦灌均匀与非均匀撒施条件下水肥时空分布试验研究

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【摘要】：农业灌溉所用氮肥是目前我国农业面源污染最重要的污染源之一。地面灌溉作为我国应用最为广泛的田间灌溉方式,其水肥利用率普遍偏低,肥料的过度流失对环境构成威胁。因此,针对地面灌溉条件,开展相应的灌溉施肥技术研究,对提高田间氮肥利用效率、减轻农业面源污染具有重要的理论意义和应用价值。目前,国内外的研究成果多集中在利用溴化物作为示踪剂模拟氮素在土壤剖面的运动状况和时空分布变化趋势上,另一方面,少数围绕施用氮素的研究成果主要针对易溶性硝酸盐化肥开展。研究发现,氮素化肥人工地表撒施后再进行地面灌溉的传统方式易使灌溉水流对均匀施于地表的固体化肥产生冲刷,造成肥料在田面的分布不均,畦田尾部地表水流溶质浓度与之前各测点间差异显著,撒施方式下土层氮素在畦田尾部含量明显增加,降低了施肥效率和化肥利用率。因此针对这种现象,开展畦灌非均匀撒施模式下土壤水氮运移分布的试验研究,对制定合理的畦灌施肥模式具有重要的实际意义。本文以冬小麦为研究对象,通过在其生长期施用硫酸铵后获得的田间试验数据,在返青期对畦灌均匀与非均匀撒施方式下土壤水氮时空分布及变化趋势开展研究,分析了地表水流中硫酸根、铵根离子的时空变异分布规律,灌前灌后2d土壤含水率和硫酸根的空间分布状况,以及典型畦灌前灌后2d、灌后5d、灌后10d、灌后40d和收获前冬小麦生育期六个时刻土壤含水率、氮素和硫酸根的空间分布状况,对畦灌均匀与非均匀撒施施肥系统性能进行评价,进而探讨适宜的畦灌施肥运行模式。通过对以上内容的研究,本文主要结论和创新点在于:(1)通过分析冬小麦生育期内土层0~80cm及0~40cm铵态氮与硝态氮含量动态变化可以得知,铵态氮的硝化作用主要发生在灌后0~2d,灌溉水中大量的铵根离子入渗后转化为硝态氮,而灌后10d~40d,铵态氮含量虽然减少但其幅度较小,且此时硝态氮的浓度也因作物的吸收而减少,全氮整体呈下降趋势,可认为此时硝化反硝化作用较弱;反硝化作用发生在灌后5~10d和40d~收获前两个时间段,这两个时间段内均出现铵态氮含量上升而硝态氮含量下降的现象。(2)基于非均匀撒施硫酸铵后具有较好的土壤施肥均匀性与施肥效率,说明非均匀撒施施肥灌溉能够平衡灌溉水流对肥料的冲蚀携带运动作用,从而提高土壤肥料的均匀性,可以形成有助于作物水肥均布吸收和利用的较佳土壤水氮空间分布条件,适宜在当地冬小麦作物生长期间加以采用。
【关键词】：畦灌施肥 非均匀撒施 硝态氮 时空分布 施肥性能
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S275.3;S147
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-13
• 1.2.1 地面灌溉评价技术研究11-12
• 1.2.2 土壤水氮运移研究12-13
• 1.3 本文研究内容与方法13-16
• 1.3.1 研究目标13-14
• 1.3.2 研究内容14-16
• 2 试验材料与方法16-28
• 2.1 试验区概况16
• 2.2 试验处理设计及小区布置16-19
• 2.2.1 试验设计16-18
• 2.2.2 试验小区布置18-19
• 2.2.3 畦灌施肥方式19
• 2.3 试验观测、取样与测试方法19-24
• 2.3.1 水流推进与消退19-20
• 2.3.2 地表水流铵根与硫酸根20-22
• 2.3.3 土壤含水率22-24
• 2.4 畦灌施肥系统性能评价指标24-28
• 2.4.1 灌水性能指标评价25
• 2.4.2 施肥性能评价指标25-28
• 3 地表水流中离子浓度时空变异特性28-40
• 3.1 地表水流铵根浓度随时间的变化28-33
• 3.1.1 地表水流铵根浓度随时间的变化规律28-30
• 3.1.2 地表水流铵根浓度沿畦长的变化规律30-32
• 3.1.3 地表水流铵根沿剖面分布的动态变化规律32-33
• 3.2 地表水流硫酸根浓度随时间的变化33-37
• 3.2.1 地表水流硫酸根浓度随时间的变化规律33-35
• 3.2.2 地表水流硫酸根浓度沿畦长的变化规律35-37
• 3.3 地表水流铵根、硫酸根浓度相关性分析37
• 3.4 小结37-40
• 4 土壤水肥时空变异特性40-62
• 4.1 土壤水分的分布40-44
• 4.1.1 土壤水分沿畦长的时空分布状况40-42
• 4.1.2 土壤水分沿剖面的时空分布状况42-44
• 4.2 土壤中硫酸根、氮素的空间分布44-54
• 4.2.1 土壤中硫酸根分布44-48
• 4.2.2 土壤中硝态氮分布48-51
• 4.2.3 土壤中铵态氮分布51-54
• 4.3 土壤中硫酸根、氮素关系54-59
• 4.3.1 灌后2天土壤中硫酸根、氮素含量增量关系54-55
• 4.3.2 土壤剖面硫酸根、氮素含量随时间变化的关系55-57
• 4.3.3 土壤剖面硫酸根、氮素含量增量随时间变化57-59
• 4.4 小结59-62
• 5 不同灌溉施肥处理下土壤水肥空间分布特性62-78
• 5.1 土壤水分的空间分布62-65
• 5.1.1 土壤水分沿畦长的空间分布状况62-64
• 5.1.2 土壤体积含水率沿土壤剖面分布状况64-65
• 5.2 土壤中硫酸根的空间分布65-71
• 5.2.1 土壤硫酸根沿畦长的空间分布状况66-69
• 5.2.2 土壤硫酸根增量沿土壤剖面的空间分布状况69-71
• 5.3 地表水流硫酸根和土壤硫酸根空间分布关系71-73
• 5.4 畦灌施肥系统性能评价指标73-75
• 5.4.1 畦灌灌水性能评价73-74
• 5.4.2 畦灌施肥性能评价74-75
• 5.4.3 畦灌性能评价小结75
• 5.5 小结75-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 需进一步研究的问题79-80
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-87

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本文编号：933672