灌溉对作物根区硝酸钾运移影响的研究

【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。