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《南京农业大学》 2000年
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土壤环境中硝态氮运移的特点、模型描述及其在太湖地区乌栅土上的应用研究

陈效民  
【摘要】: 硝态氮淋失不仅是提高化肥利用率的土壤物理问题,而且是环境科学中水 质污染研究的重大问题。 本文主要研究土壤环境中硝态氮运移的土壤水分物理过程与机制,用TDR 技术监测硝态氮在土柱中的移动,引进最新CXTFIT模型描述硝态氮在土壤中的 运移规律,并尝试应用于太湖地区乌栅土硝态氮运移规律的研究。本研究阐明 土壤中硝态氮的运移,为描述水稻土中硝态氮淋失的规律提供科学依据,为太 湖地区氮素迁移与环境污染的研究提供参考。主要的研究结果如下: 采用比利时鲁汶地区质地为砂质壤土的原状土柱研究了TDR测定溶质运移 过程中的影响因素,发现TDR测定溶质的溶度范围存在着上、下限。用Ca(NO_3)_2 作为示踪剂时,浓度低于40mg/L是TDR测定的下限;温度是主要的影响因素 之一,随着温度的升高,TDR的电阻值下降,不同的溶质流速和不同的溶质浓 度均对TDR测定溶质运移平衡时间有影响。此外,TDR探头的粗细及长短等也对 测定结果有一定的影响。因此,用TDR测定溶质运移规律时,必须进行TDR 探头的校正。 硝态氮在原状土柱中运移时,与土壤的基本性质、水流的速度、溶质的浓 度等均有很大的关系。硝态氮运移速度随着水的流速增加而加快;且硝态氮的 浓度升高时,硝态氮的运移速度也相应加快。硝态氮运移过程中实测的穿透曲 线与用CXTFIT模型模拟的穿透曲线基本吻合,决定系数达到0.9以上。在模 拟过程中可同时得到硝态氮运移过程中的弥散系数和平均孔隙水流速等参数。 硝态氮的弥散系数与土柱的土层厚度呈幂函数关系,平均孔隙水流速与土层厚 度呈直线正相关;弥散系数与平均孔隙水流速也呈直线正相关。 在采自太湖地区主要水稻土类型之一的乌栅土的物理性参数的研究中,得 出该土壤的饱和导水率变化于0.72×10~(-4)~6.33×10~(-4)cm/s之间,属于低透水 强度范围。饱和导水率在土壤剖面中的变化从上到下呈下降的趋势,与其粘粒 含量呈极显著负相关;土壤水分特征曲线在土壤剖面中的变化总的趋势一致。 成土母质中存在着许多贝壳类侵入体导致土壤的饱和含水量、田间持水量和凋 萎系数均呈从上到下降低的趋势。这种土壤的有效水含量也较低,仅在44.2~ 74.9g/kg之间。由于该地区的地下水位较高,且降水较频繁,故能充分满足 作物生长用水的需要。供试土壤的非饱和导水率是土壤基质势的函数,非饱和 导水率与负压水头呈极显著的负相关,在负压水头达10 kPa时,非饱和导水率 最小,且基本趋于稳定。 用水平土柱法研究硝态氮在没有重力势作用情况下的运移规律,可得供试 上壤的非饱和上壤水扩散率变化于1.053X10’~1.886X10-’c价min之间, 非饱和上壤水扩散率随含水量的增加而迅速升高,且呈指数曲线关系。硝态氮 水平运移的浓度随离示踪剂源的距离增加而逐渐减小并呈对数曲线变化;硝态 氮水平运移的浓度与含水量有密切的关系,随着土壤水分含量的增加而成指数 比例增加,这是由于硝态氮的浓度梯度与水势梯度共同作用的结果;硝态氮水 平运移速率与运移距离之间的关系并非是一个恒定的直线线性关系,而是呈现 幂函数关系。 硝态氮入渗过程中的运移规律表明,在饱和条件下硝态氮运移过程的穿透 曲线呈现不对称形状和拖尾现象,主要由于土场中存在着动水和不动水的比例 不同和土壤的物理性质所致。与硝态氮结合的阳离子价数对硝态氮的垂直运移 基本没有什么影响。在非饱和条件下,硝态氮运移过程的时间明显加长,穿透 曲线的峰值增高,优先流不明显,穿透曲线平缓,硝态氮的流速减小。试验区 的硝态氮在土壤中的含量随季节的不同而呈现有规律的变化,结果表明,冬、 春两季硝态氮在土壤中的含量较高,夏、秋两季则较低。地下水中的硝态氮污 染现象不显著,主要由于上壤质地粘重,阻碍了硝态氮向地下水中的运移。在 室内模拟试验中,可用测定硝态氮运移过程中的电导率来反映硝态氮浓度的变 化。 CXTFIT硝态氮运移模型完全可以运用于太湖地区乌栅土中硝态氮运移规律 的研究。模型的模拟值与硝态氮的实测值相比,误差范围在3%以下,因此可 用此模型对试验区土壤中硝态氮运移规律进行预测、预报。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:S153.61

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6 王静;天童常绿阔叶林大气降雨再分配及降雨分量的化学特征[D];华东师范大学;2008年
7 李文学;小麦/玉米/蚕豆间作系统中氮、磷吸收利用特点及其环境效应[D];中国农业大学;2001年
8 王波;不同生菜品种对不同铵硝比反应差异及其机理的研究[D];南京农业大学;2007年
9 张黎明;太湖地区水稻土有机碳演变模拟的尺度效应研究[D];南京农业大学;2009年
10 方云英;不同水生植物吸收去除水体氮效果及机理研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 詹良;不同氮钾肥基追比及追肥铵硝比对烤烟的影响[D];湖南农业大学;2006年
2 王明霞;不同叶菜类蔬菜利用硝态氮的生理生化机理研究[D];西南农业大学;2005年
3 彭静;平邑甜茶IPT3基因的克隆及其对氮信号响应特性[D];山东农业大学;2008年
4 王瑾;森林生态系统中养分循环特征的比较研究[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2002年
5 黄星发;化学物质对调控蔬菜硝酸盐积累的效应研究[D];广西大学;2004年
6 侯杰;硝态氮对缓解长春花海水胁迫效应的研究[D];南京农业大学;2008年
7 时唯伟;设施农业栽培下次生盐渍化对微生物的生态效应与微生物修复研究[D];厦门大学;2009年
8 陈宝明;蔬菜硝态氮临界含量及其影响因素[D];西北农林科技大学;2002年
9 郜建英;利用时域反射技术研究硝态氮的迁移规律[D];河北农业大学;2002年
10 刘忠;菠菜品种间叶柄硝态氮累积差异的营养生理基础[D];西北农林科技大学;2004年
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