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《中国农业科学院》 2015年
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负水头条件下土壤水分入渗和氮素分布规律研究

上官玉铎  
【摘要】:负压灌溉施肥技术是一种节水、节肥、省能、省工的作物主动式土壤水分养分平稳供应技术。这项技术一方面实现了由作物自己决定何时供水供肥,省去人工灌水施肥的必要,有助于解决资源紧缺、环境污染等问题;另一方面实现了土壤水分平稳供应,使得作物能在最适宜的水分和养分状态下生长,可以有效解决水肥利用率低的问题。本文采用室内土柱实验和温室盆栽试验相结合的方式,研究了不同负水头高度情况下土壤水分和硝态氮随时间的动态变化。通过深入探究负水头条件下土壤水分和氮素的分布规律,一方面为保证土壤中水分平稳供应,使得作物全生育期均生长在最适宜的水分和养分状态;另一方面对于负压灌溉的推广应用提供一定的技术支撑,便于促进负压灌溉技术健康发展。取得主要结论如下:(1)在不同高度负水头条件下进行室内土柱实验,对于不同负水头条件下的累计入渗量、湿润峰垂直推进距离、入渗率以及时间的关系进行分析研究。结果显示,累计入渗量与时间呈幂函数关系,与时间平方根呈线性关系,与湿润峰垂直推进距离呈线性关系;湿润峰垂直推进距离与时间平方根呈线性关系;入渗率与湿润峰推进距离倒数呈线性关系。(2)解析不同负水头条件下水分的一维入渗规律,结合室内土柱实验,初步认为Philip入渗公式与Green-Ampt入渗公式在一定条件下的参数之间存在函数关系,在一定条件下Philip入渗公式和Kostiakov经验公式能互相转换。Philip入渗公式、Kostiakov经验公式和Green-Ampt入渗公式拟合与实测的累计入渗量之间显著相关,表明负水头条件下土壤水分基本符合一维入渗规律;通过对比3个公式拟合的累计入渗量与时间关系、入渗率和时间的关系,认为在负水头条件下,Kostiakov经验公式拟合出的结果比较接近实测值,可以很好地拟合出累计入渗量和入渗率与时间的关系,说明该公式在负水头情况下适用性较好。(3)温室盆栽试验发现在相同施肥量和相同施肥方式、不同负水头高度的情况下,土壤中硝态氮含量随时间变化比较稳定。肥料底施处理的土壤硝态氮含量以缓慢平稳的速度因作物吸收而减少;连续施肥处理土壤中硝态氮含量基本保持不变或者以缓慢的速度稍有增加;施全肥处理土壤中硝态氮含量与处理为施一半肥料相比差异显著,但是随着灌溉施肥过程的进行,二者间差异减小;同一负水头高度及相同施肥量情况下,连续施全肥处理和连续施一半肥料处理土壤中硝态氮基本持平或者呈缓慢上升趋势;底施全肥处理和底施一半肥处理土壤中硝态氮呈缓慢下降趋势,随着灌溉施肥过程的进行,两种处理方式条件下土壤中硝态氮含量趋于接近,在长时间灌溉施肥过程之后土壤中硝态氮含量基本相同。说明负水头连续施肥条件下,土壤硝态氮含量变化平稳,分布较为均匀。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S152.7

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