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灌溉对作物根区硝酸钾运移影响的研究

魏新平  
【摘要】:本文在广泛搜集、查阅国内外研究成果的基础上,采用室内试验与野外试验相结 合,试验研究与模型分析相结合的研究方法,以KNO_3为示踪元素,从土壤养分运移 的角度、研究了畦灌、喷灌两种典型灌水方式,对土壤水分运动、及养分运移的影 响。结合粮食作物小麦的根系吸水、吸养机制,提出了土壤养分分布良好、养分利 用率高的最优灌水指标。它对于提高我国农田化肥利用率、促进粮食生产,减少肥 料流失,保护生态环境,发展灌溉理论等方面具有重要的生产意义和科学价值。本 论文的主要内容是: 1.结合欧共体援建项目,建立了甘肃省秦王川灌区野外大型土柱试验系统,该 系统观测项目齐全,气象资料自动记录数据,水分、盐分、温度采用计算机定时采集 等方面具有先进性,为本项目的研究提供了良好的野外试验基地。 二.影响小麦吸养速率的主要因素有根长密度与土壤养分浓度。据野外试验资料 分析小麦在分蘖期、拨节期的根长密度函数分别为 L_(分蘖)(Z)=98.712Z~(-1.128),L_(拨节)(Z) =143.901Z.在小麦的不同生育期,根长密度是不同的,根长密度随深度呈指数 衰减规律。在不同的灌水方式、灌水量条件下,土壤养分剖面也是不同的。从而导 致了小麦吸氮量的差异。 3.上壤颗粒对阳离子有明显的吸附性。据室内外试验研究,灌水方式、灌水量 对K+离子运移的影响小于土壤吸附性对K+离子运移的影响。故本文主要讨论了喷灌、 畦灌条件下NO3离子剖面形状、峰值位置、峰值大小三要素随灌水量、喷灌强度、 弥散度等因素的变化规律。 4.喷灌,畦灌两种不同的灌溉入渗方式下,孔隙水流速度、水动力弥散系数及 弥散度是不同的。从而导致了土壤水分、养分的不同运移特征。本文分别从溶质运移 的对流作用、弥散作用、扩散作用分析了喷灌、畦灌条件下土壤养分运移的差异。从 本质上认识到了喷灌、畦灌对土壤养分运移的区别。喷灌条件下,灌水后土壤养分运 移峰值低、分布广,有利于作物吸收利用。在相同入渗水量下,喷灌强度越小,小麦 瞬态累积吸氮率 Rn、越大。特别是,当喷灌强度小于 0.07mm/min时,Kn随喷 且 灌强度减小而增加的幅度加快,为此,可定义0刀7mm/min为微喷灌与常规喷灌的 临界值。 5.本文还就不同衅灌潮水量对土壤养分运移的影响进行了研究。其结果是:灌 水量越大,NO。离子剖而峰值C;;;。x越小,峰值位置ZS迁移越深,分布越广。结合小 麦根长密度分布规律,经计算小麦在不同生育期,不同灌水量下的瞬态累积吸氮率 值二Rn是不同的。在同一生育则,二民随灌水量的变化呈“蘑菇”状分布。在相同 灌水量下,拔节期的ZK高于分蔡期的二民。在小麦拔节期,适宜的供水、供养可 明显地提高化肥的吸收利用率,提高小麦产量。定义Z民最大所对应的灌水量为最 优灌水量。根据野外试验资料计算可知,小麦在分骏期的最优灌水量是60”/*, 在拔节期的最优灌水量是67m’/mu。山此进一步分析了节水灌溉的增产原理,及大 水漫灌所产生的不利影响。 6.本文较系统、全面地论述了非饱和土壤水分运动、溶质运移关键参数的测试 原理、方法和结果,它们是:j:壤水分特征曲线、非饱和导水率、扩散率、水动力弥 敝系数等参数。并例 上川饱和上壤水扩“散率测定叶’存在的计算步骤多、汁算工作量大 等问题,提出了用瞬!14剖而法确定非饱和土壤水扩散率的新方法。


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