引黄灌区粮田土壤水氮空间变异特征及其调控模式研究

发布时间：2020-07-27 15:55

【摘要】：目前,引黄灌区农业发展面临灌溉水利用效率低下,可用水量不断减少,面源污染加剧,土地退化严重等难题,科学高效使用黄河水资源,提高氮素利用率是建设生态节水型灌区的必然选择。本文针对引黄灌区现存问题,促进节水生态农业发展,联合田间实地调查、监测、试验和数值模拟等方法,对引黄灌区黄河水与井水两种水源的生态环境效应、粮田水分动态变化与蒸腾、地面灌溉施肥下水氮空间变异等内容进行了研究,对改进地面灌溉施肥系统设计、管理和评估以及选择合理科学的土壤水氮调控模式等方面有重要作用。得出的具体结论如下:(1)黄河水水温变化大、营养元素氮含量高、悬浮颗粒以粉粒为主,有利于改善土壤颗粒组成,提高小麦产量。(2) 2015-2016年冬小麦和夏玉米的田间土壤体积含水率主要在0.1-0.30之间,深度越深,含水率随时间变化越小,同一深度随时间变化具有一致性,并且四次灌水均有不同程度的深层渗漏。沿畦长方向,6个观测点的作物蒸腾量变异性较大,但随时间的变化趋势具有一致性。冬小麦从返青期到收获期,平均每日蒸腾量为0.75-5.69mm,总蒸腾量为350.17mm,作物系数为1.05。夏玉米从拔节期到收获期,平均每日蒸腾量为1.02-6.25mm,总蒸腾量为340.459mm,作物系数为1.20。(3)长短畦灌水时间和受水时间的倍数远远大于畦长的倍数,短畦更加节水,同时短畦受水时间为弱变异,长畦为中等变异,短畦受水时间更加均匀。水流中有机氮占总氮的71%-89%,总氮主要存在形式为有机氮;撒施在流速等影响下,氮素存在畦首流失,畦尾累积,且总氮、有机氮、氨态氮和硝态氮与距离的相关系数都大于0.8,为高度相关。液施的氮素时空变异性小于撒施的,可以提高地表水流中氮素的时空分布的均匀性。(4)短畦灌后土壤质量含水率沿土壤剖面不断减少,灌水均与度为97-98%,土壤质量含水率增加的幅度从表层到底部不断减小,补给的深度大约为70cm,沿畦长的含水率累积增加量为距离畦首100m75m50m0m25m125m150m。长畦土壤质量含水率沿土壤剖面变化不大,且灌后均与度为97-99%,存在深层渗漏。在灌水施肥前表层硝态氮浓度较高下,灌水施肥后表层硝态氮淋失严重,淋失深度为40cm,其中顶部浓度为短畦液施短畦撒施长畦液施长畦撒施。长畦硝态氮的迁移深度大于短畦,撒施存在畦首硝态氮浓度较低,畦尾浓度较高的特点,液施较撒施可以提高沿畦长方向的均匀度。(5) 2015-2016年冬小麦返青后的两次灌水定额为50m3/亩,夏玉米拔节后两次灌水定额为55m3/亩,比较适宜,并根据田间试验实测参数计算出畦长为179.17m较宜。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S274
【图文】：

土壤容重,灌溉水源,土壤,化学生物学

1图 3-1 不同灌溉水源与历时下土壤容重Fig3-1 Bulk density of different water sources and time土壤容重是土壤在特定情况下孔隙度的一种反映，通过影响土壤的水气比例，进而影响土壤内的化学生物学过程，同时也可作为土壤熟化程度等物理形状的重要指标［72］。为了研究不同水源灌溉对灌溉质地的影响，于 2016 年 5 月 15 日到 2016 年 5 月 20 日采用剖

小麦产量,井水

由图 3-2.b 可知，平均在每个麦穗上的麦粒数 38～43 之间，井水< 混交 < 10 年< t 年 < 30 年，且最大值与最小值之间相差 5 个。由图3-2.c可知，5种情况下小麦的千粒重主要在50-56g左右，且井水<10年<混交<30年<20 年。由图 3-2.d 可知，小麦亩产在 400-500kg 之间，井水<10 年<混交<20 年<30 年，相比一直用井水每亩产量，黄河水连续 10 年提高了 12.7%，井黄混交提高了 13.9%

黄河水,小麦产量,土壤质地,取样位置

图 3-3 黄河水与井水灌溉下土壤质地和小麦产量取样位置图Fig3-3 Sampling locations of soil texture and wheat yield under the irrigationin Yellow River and the well water小结黄河水灌溉是黄河流域环境演化最明显的人为干预。本章通过对山西省灌溉水源部分水质参数的调查，以及对比分析了两种水源以及两种水方式对土壤质地、小麦产量的影响，得出以下结论：河水受大气影响水温随时间变化大，而井水温度变化小；黄河水相比养元素氮，且每次灌水有所不同；黄河水中含有大量悬浮颗粒物，并以颗粒的组成存在差异。田土壤剖面存在一定分层，在 30-40cm 处有一层明显的犁底层；井水板结，容重加大，通透性降低；对于黄河水连续灌溉的土壤剖面，表层，表层质地优于底部。同灌溉水源以及历时对小麦的麦穗长、粒数、千粒重、亩产都有影响下小麦产量明显偏差，黄河水灌溉增产在 10%以上，增产效果。但不

【参考文献】