滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮运移的研究进展
再生水灌溉条件下土壤氮素迁移转化规律试验研究的开题报告
再生水灌溉条件下土壤氮素迁移转化规律试验研究的开题报告一、选题的背景和意义随着全球水资源的短缺和城市化进程的加速，再生水逐渐成为一种供水替代品。
在全球的一些地区，如中东、北非等地，再生水已成为供水的重要来源。
同时，在干旱缺水的中国北方地区也开始大力推广再生水利用。
土壤作为再生水利用的主要输送途径和污染物去除媒介之一，对再生水利用具有重要作用。
如果土壤中氮素浓度过高，就会导致土壤酸化和植物生长减缓等问题，从而影响再生水的利用效率。
因此，深入研究再生水在灌溉过程中对土壤氮素含量的影响，探究土壤氮素的迁移转化规律，对于合理利用再生水资源，实现可持续发展具有重要的现实意义。
二、研究内容和目标本研究将通过对再生水灌溉条件下土壤氮素迁移转化规律的试验研究，探究再生水对土壤氮素含量的影响，并确定适宜的灌溉水量和灌溉方式。
具体研究内容包括：1. 确定适宜的试验场地和试验设计。
2. 采集土壤和再生水样品，测定土壤的初始含水量、有效含水量、总氮含量、铵态氮含量和硝态氮含量。
3. 安排试验组及对照组，依据不同的再生水浓度和灌溉量进行实验。
4. 对试验组及对照组的土壤氮素含量、土壤酸碱度、微生物群落、植物生长等进行监测和分析。
通过上述研究，旨在探究再生水灌溉对土壤氮素含量的影响规律，深入认识再生水的利用效率及其对土壤生态系统的影响，从而为合理利用再生水资源提供科学依据和参考。
三、研究方法和技术路线本研究综合运用实验室分析和物理模型模拟两种方法，具体技术路线如下：1. 选取适宜的试验场地，采集典型土壤样品。
2. 根据土壤样品的检测结果，进行条件筛选，确定不同的再生水浓度和灌溉量。
3. 设计试验组及对照组，进行试验。
4. 实验结束后，收集土壤样品和植物样品，对土壤氮素含量、土壤酸碱度、微生物群落、植物生长等指标进行监测和分析。
5. 借助物理模型模拟，分析土壤中氮素含量的分布规律和迁移转化情况，深入探究再生水灌溉对土壤氮素含量的影响规律。
滴灌条件下土壤水分运移动态研究
平 和垂 向的 湿 润 锋 均 随 人 渗 时 间 的增 加 而 逐 渐 变 大 ，在 人 渗 开 始 阶段 湿 润 锋 的 推 进 速 率 较 大 ，随 人 渗 时 间 的延 长，湿 润锋 的推 进 速 率 逐 渐 变 慢 。粘 质 磷 土 ，在 滴 灌 速 率 为 ２ ６ ／ ． ７ ｈ时 ，湿 润 锋 径 向移 动 速 率 远 大 于垂 向移 动 Ｌ
速率 ，前者是后者 的 １２ 倍 。比较不同模 型拟合的滴灌条件下土壤湿润锋 的动态变化 ，多项式模 型的拟合程度 ．２
较 好 ；同 时建 立 土壤 湿 润 体 水 分 含量 （） 径 向距 离 （） Ｙ与 Ｌ 、垂 向距 离 （） Ｈ 、实 验 时 间 （） 间 的 经验 关 系 式 。 Ｔ之
有 机 质 １０％ ． ５ ，全 Ｎ０ ０ ５ ． ６ ％，Ｎ ４－ ０ ９ ｇ ｋ ， Ｈ ＋ １ ． １ ／ ｇ Ｎ ｍ Ｎ ３ Ｎ ３ ． ５ｍ ／ ｇ ０一 ０ ４ ｇ ｋ ，有 效 Ｐ１ ． ２ｍ ／ ｇ ９ ８ ｇ ｋ ，有 效 Ｋ １ ６ ２ ｇ ｋ ，ｐ ． ０ ０ ． ３ ／ ｇ Ｈ８ １ ，土 壤含 水 量 １ ８ ％ ｍ ． ４ ，物 理 性 粘 粒含量 ５ ． ０ 。 ５５％ 模拟滴 灌 系统 由改进 的 马 氏瓶 以及 医用注 射 针 头组 成 ，其 中马 氏 瓶 可 以 自动控 制 实 验 的供 水 量 。
滴灌条 件下 水分 的人 渗及再 分配 方式 不 同于常
规 的地表漫灌 。国外在 这一 方 面 ，已经进 行 了大量 的研 究 工 作 ，取 得 了一 定 的 进 展 。研 究 发 现 ， 常规 灌溉方 式下 ，重力 是影 响水 分在 土壤 中分 布 的 主要 因 素 ，土 壤 水 分 的移 动 可 以用 一 元 方 程 来 分 析 。对 滴灌 而言 ，滴灌 条件 下土 壤 中的水 分运 动为
土壤中氮磷的迁移规律研究进展
田氮素的淋洗动态进行了模拟。Ｂ ｒ ｎ ｓ ｉ 对土壤中氮素的挥 ａｏ 和 ｃ ｅ ｔ ｈｒ 发进行了研究； ｉｅ 和 Ｒ田１ ｎｒａ 研究的稻田中盐分对氮素 Ｄ ｎｓ ｈ 日ａａ ｎ ｈ
１ ． １氮素在 土壤 中的 迁移 规律研 究
近 年来 ，国 内外 的许 多学 者从 不 同的 角度 对氮 素 的迁 移转 化 迁移转化的影响 ； ｕ ｕｈ等研究了盐分和湿度对 Ｎ２ ｌ ｂｓ ｎ ０挥发的影
Ｍｅｙｉ 等研究了盐分对土壤反 ｆ 进 行了 大量 的研究 工作 。 多研究 人 员对肥 料氮 去向 试验 时发现 ， 响，进行了黄土地氮素动态模拟 ； ｎａ０ 许 Ｏｔ ｍａ 除 作物 吸收 的 氮量 外 ， 料 氮 的损 失变 范 围在 １ 一 ０ 之 间 。另 硝化速率的影响 ； ｔ 等研究了灌水麦田中硝化速率和灌水时间 肥 ％ ３％
时娜 肖 态氮含量变化不大， １． ４． ｇｈ 之间 ； 在 １ － １ ｋ／ｍ２ ４ ３ 但施氮量增加
１ 磷素在 土壤 中的迁移规律研 究 ． ２
长期施用磷肥和有机肥能明显增０ 层土壤有效磷的积累， 耕
垂直分布 ， 种垂直 分布在生产 上有两方面 的意义 ： 是养分—移超 这 一 Ｆ
根离子不能被土壤胶体和粘土矿物吸附 ，在土壤硝酸盐含量较高 层以下各形态磷素均显著增加 。由 和水分运输 良好的条件下极易发生淋溶损失。
有初磷移动性比无机磷大而易流失， 施用有机肥会增加 不同施氮量对于壤质潮土 ｌ ｍ土体中硝态氮含量 以及地下水中硝 失。土壤中， 也会增加地表径流中有机磷的含量。与无机磷相比， 态氮含量的影响进行了研究， 结果表明： 土壤中硝态氮是随着施氮 有饥磷的迁移，
量的 增加 而增加 ， 季施 氮量 ，于 ２５ｇｈ ２ ，ｍ土 层 中各测 定 有初磷移动 陛较强 ， 每 Ｊ ２ ｋ／ｍ 时 １ 、 这是土壤中磷损失的重要因素。
《2024年喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》范文
《喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》篇一一、引言随着现代农业的快速发展，高效、环保的灌溉与施肥技术已成为提升农作物产量与品质的重要手段。
喷滴灌施肥技术以其节水、节肥、省时等优点，在马铃薯种植中得到了广泛应用。
然而，该技术的应用过程中，氮素的有效吸收与农田氮平衡的维持成为了关键的科学问题。
本文旨在研究喷滴灌施肥灌溉下马铃薯的氮素吸收特性及其对农田氮平衡的影响，以期为马铃薯的高效种植与农田生态环境的保护提供理论支持。
二、研究方法本研究选取了典型的马铃薯种植区，采用喷滴灌施肥技术进行灌溉与施肥。
通过设置不同氮素施用量和处理方式，观察马铃薯的生长状况，测定氮素吸收量及农田氮平衡等指标。
同时，结合土壤学、农学、生态学等多学科理论与方法，对相关数据进行综合分析。
三、结果与分析1. 喷滴灌施肥对马铃薯氮素吸收的影响通过实验数据可以看出，喷滴灌施肥技术显著提高了马铃薯的氮素吸收量。
在适宜的氮素施用量下，马铃薯的氮素吸收量随着施用量的增加而增加，但当施用量超过一定限度时，氮素吸收量的增加趋势逐渐减缓。
这表明，适量的氮素施用有助于提高马铃薯的氮素吸收效率。
2. 农田氮平衡分析喷滴灌施肥技术通过精确控制氮素的施用量与时间，有效减少了氮素的流失与挥发，从而提高了农田氮平衡。
实验结果显示，采用喷滴灌施肥技术的农田氮平衡较传统灌溉与施肥方式有了显著改善。
其中，氮素的固定和被作物吸收的比例有所增加，而流失和挥发的比例则有所减少。
四、讨论本研究表明，喷滴灌施肥技术对于提高马铃薯的氮素吸收及维持农田氮平衡具有积极作用。
这主要得益于该技术能够精确控制灌溉与施肥的量与时间，减少氮素的流失与挥发。
然而，在实际应用中，我们仍需注意氮素的适宜施用量。
过量的氮素施用虽然可以短期内提高作物的生长与产量，但长期来看可能导致土壤中氮素的积累，对农田生态环境造成负面影响。
因此，在未来的研究中，我们应进一步探讨适宜的氮素施用量及施用方式，以实现马铃薯的高效种植与农田生态环境的保护。
《2024年喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》范文
《喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》篇一一、引言随着现代农业的不断发展，高效、环保的农业灌溉与施肥技术逐渐成为提高农作物产量与品质的重要手段。
喷滴灌施肥灌溉技术以其节水、节肥、省时等优点，在马铃薯种植中得到了广泛应用。
而氮素作为植物生长的重要营养元素，其吸收利用效率直接影响到作物的产量和品质。
因此，研究喷滴灌施肥灌溉下马铃薯的氮素吸收及农田氮平衡，对于优化农业灌溉与施肥技术，提高马铃薯产量和品质具有重要意义。
二、研究方法1. 试验材料与设计本研究选取了具有代表性的马铃薯品种，在相同气候、土壤条件下进行试验。
试验区采用喷滴灌施肥灌溉系统，通过调整灌溉与施肥参数，研究不同处理对马铃薯生长及氮素吸收的影响。
2. 试验方法试验分为多个处理组，每组设置不同的喷滴灌参数和施肥量。
在生长过程中，定期测定马铃薯的生长指标、氮素含量等数据。
同时，监测农田的氮平衡，包括氮素的输入、输出及土壤残留等。
三、结果与分析1. 马铃薯生长及氮素吸收通过对比不同处理组的试验数据，发现喷滴灌施肥灌溉技术能够显著提高马铃薯的生长速度和产量。
在适宜的灌溉与施肥条件下，马铃薯的氮素吸收效率明显提高，叶片和块茎中的氮素含量均有所增加。
这表明喷滴灌施肥灌溉技术有助于提高马铃薯对氮素的吸收利用效率。
2. 农田氮平衡农田氮平衡是评价农业生态系统健康状况的重要指标。
本研究通过监测农田的氮素输入、输出及土壤残留等数据，发现喷滴灌施肥灌溉技术能够有效地调节农田氮平衡。
在适宜的灌溉与施肥条件下，农田的氮素输出（包括作物吸收、挥发、淋溶等）与输入（包括施肥、降水等）达到动态平衡，有利于保护农田生态环境。
四、讨论喷滴灌施肥灌溉技术通过精确控制灌溉与施肥量，提高了马铃薯对氮素的吸收利用效率。
同时，该技术还能够有效地调节农田氮平衡，减少氮素的损失和污染。
因此，在实际生产中，应进一步优化喷滴灌施肥灌溉系统的设计和管理，以实现节水、节肥、高产、优质的目标。
滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟
滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟黎会仙;王文娥;胡笑涛【摘要】为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律,本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验,研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律;同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型,用来模拟滴灌土壤水氮运移过程.对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析,结果表明:土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10％以内;土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20％以内.滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小,再分布72 h土层25～30 cm土壤含水率增大到0.2 cm3·cm-3,120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18％.土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围;24 h土壤铵态氮质量浓度最大,且随着时间的推移逐渐减小,到120 h时减少了40％;各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大,且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm-3增加到1.2 mg·cm-3.各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大,其中观测点1,3,6,8,5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437,0.467,0.451,0.482 mg·cm-3和0.447 mg·cm-3,差值均小于0.05 mg·cm-3;48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小,垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53％.依据研究结果,可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律.【期刊名称】《干旱地区农业研究》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】8页(P10-17)【关键词】滴灌施肥;水氮运移;数值模拟【作者】黎会仙;王文娥;胡笑涛【作者单位】西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100;西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100;西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S275.6;S143.1水、肥是影响作物生长的2个重要因子，在实际生产中如果灌溉和施肥方式不合理，将造成水、肥浪费及地下水污染。
节水灌溉条件下土壤水氮运移特性研究综述
规律 ， 制定 合 理 的灌 溉 施 肥 制 度 ， 能 使水 肥 利 用 率 才 大大 提高 ， 防止 环境 污染 。 由于氮 素是 作物 吸 收养 分 的主 要形 式 ，国 内外 有 一 些 关 于 水 氮运 移 特 性 的研 究， 本文 主要 从 氮 素运 移 分 布 的影 响 因素 、 氮 运 移 水 分布 规 律 和淋 溶 损 失 三方 面对 水 氮 运移 特 性 研 究 做
灌水量 的变 化不 大 。 晓峰等 【 究都表 明 ， 武 ｚ Ｊ 研 喷灌条件
下不同深度土层 中硝态氮含量与施肥量呈正相关关 系， 但与灌水量的相关关系不明显。 郭大应等【 灌溉 ３ Ｊ 对
土壤 硝态 氮运 移与 土壤 湿度 的关 系进行 了研 究 ， 结果 表 明 ， 溉土 壤硝 态氮 的运 移 与土 壤湿 度有 良好 的相 灌
关 系。
［ 关键词 ］ 节水灌溉 ； 水氮运移 ； 淋溶损失
［ 中图分类号 ］ １４ Ｓ５ ． ４ ［ 文献标识码 】 Ｃ ［ 文章编号 ］０ ４ ７４ （０ ０ １－ ０ ２ ０ １０ — ０ ２ ２ １ ）１ ０２ — ２
１ 前言
灌施 肥灌 溉试 验 ， 试验 使用 硫 酸铵 、 释肥 和硝 酸铵 ， 缓
率 的分 布 和再 分 布 影 响 较大 ； 人渗 时 间相 同 时 ， 湿润
深度随土壤黏粒含量的增加而减小 ；供水结束时 ， 不 同土 壤质 地 的湿润 体上 层高 含水 率段 的 Ｎ Ｎ分 布 Ｏ－ ＿ 均比较均匀 ，其含量相差较小； Ｏ Ｎ本底值对土壤 Ｎ 表层 １ ０ｃ ｍ范 围内 Ｎ ３ Ｎ含量 的分 布 和再 分布 影 响 Ｏ－ 一
一
分布不受根系发育状况及水分供应的影响。王虎等［ ６ １ 研究 了大 田滴灌施肥条件下滴头流量 和灌水施肥量 对 土壤 Ｎ ４ Ｎ扩 散 分 布 的影 响 ． 为 灌 水施 肥 量 增 Ｈ＋ － 认 大使 Ｎ ４ Ｎ随水 运 移扩 散 的距 离 增大 使 扩散 区域 Ｈ＋ 一 内 Ｎ ４ Ｎ浓度提 高 。 Ｈ＋ 一 董玉 云等【 ７ ｌ 认为质 地对 土壤含水
《2024年喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》范文
《喷滴灌施肥灌溉马铃薯氮素吸收与农田氮平衡研究》篇一一、引言在现代化农业生产中，高效且环境友好的施肥技术显得尤为重要。
特别是对于马铃薯这种需要大量氮肥的作物，如何在喷滴灌施肥灌溉的过程中确保氮素的有效吸收与农田氮平衡成为了众多研究者关注的焦点。
本研究即基于这样的背景，深入探索了喷滴灌施肥灌溉对马铃薯氮素吸收与农田氮平衡的影响，旨在为农业持续发展与生态环境保护提供有力的科学支撑。
二、材料与方法本研究的实验材料选取于中国北方某典型的农田区域，其中以马铃薯为研究对象。
我们使用了先进的喷滴灌施肥灌溉系统，并对该系统的施肥过程进行实时监测。
此外，还选取了传统的灌溉方法作为对照组。
在研究过程中，我们采用了一系列的农业与生态学方法，包括农田土壤样品采集、植物样品采集、土壤分析以及数据统计分析等。
三、实验设计与过程我们设定了两种灌溉方式：喷滴灌施肥灌溉和传统灌溉。
在马铃薯的种植过程中，定期监测农田土壤中的氮含量和土壤中的水分状况，同时在不同的生长阶段对马铃薯的植株进行氮素的采样与检测。
整个过程中我们使用定时监测、长期记录的方式来跟踪研究数据，力求提高研究的准确性。
四、喷滴灌施肥灌溉下的马铃薯氮素吸收研究结果表明，在喷滴灌施肥灌溉的条件下，马铃薯的氮素吸收效率明显高于传统灌溉方式。
喷滴灌施肥灌溉技术能更精确地控制水肥的供给，使氮素在植物生长的关键阶段得到及时补充。
此外，喷滴灌施肥灌溉还能有效提高土壤的透气性，有利于植物根系的发育，从而提高了对氮素的吸收能力。
五、农田氮平衡分析在喷滴灌施肥灌溉的条件下，农田的氮平衡得到了良好的维持。
通过精确控制施肥量和水分的供给，我们减少了氮素的流失和挥发，有效防止了农田的氮素损失。
同时，由于马铃薯的高效吸收能力，使得农田的氮素利用率得到了显著提高。
六、讨论与结论本研究通过深入分析喷滴灌施肥灌溉对马铃薯氮素吸收与农田氮平衡的影响，发现该技术能有效提高马铃薯的氮素吸收效率，同时维持农田的氮平衡。
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预测了硝态氮( 从尿素转化而来)的淋溶 并用线性吸附等温线成功地描述了铵态氮的吸附现象O
Bresler ( 1975) 给出了滴灌点源溶质和水分同时运移的多维问题的模拟模型 并应用 ADI 法对溶质
在非饱和多孔介质中的二维对流扩散方程进行了求解O 但他们的研究没有考虑溶质的不同形态的转化
及其与土壤之间的作用O
ClOthier 等( 1988) 忽ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ重力项的影响和流管之间的横向物质交换 提出一个近似理论 描述惰性示
踪剂及反应性溶质在非饱和土壤中的多维运移
并将其应用于描述
N
~
+ 4
和
N0
3
的非稳定~
非饱和一
维运移过程O ClOthier 和 Sauer ( 1988) 将上述近似理论应用于地表点源施尿素时的更复杂情况 较好地
1 滴灌条件下水分运动研究
1. 1 解析解 滴灌条件下土壤中的水分运动为三维流动问题, 入渗过程符合达西定律和质量守恒定律, 通常用
Richards' 方程来描述( Coelho 和 Or , 1997) O 许多学者对 Richards' 方程的解析解进行了研究( 如 Philip , 1968; Wooding, 1968; Raats, 1971; Ben-
Ben-Asher 等( 1986) 忽略 重力项 的影 响, 提 出 了有 效 半球 模型, 求 解地 表点源 向均质\ 各 向 同 性 且 初始含水率均匀的土壤入渗的问题, 给出了球坐标下的湿润半径 R( t) 的表达式, 并用实测资料( Roth, 1974; Taghavi 等, 1984; Clothier 和 Scotter , 1982; Bar Yosef 和 Sheikholslami, 1976) 对 模 型 进 行 了 检 验O 结果表明, 有效半球模型与小流量范围的实测结果吻合较好, 但与较大流量长时间滴灌的实测结果 偏离较多O 有效半球模型形式简单, 运用方便, 并包含了蒸发和作物蒸腾的影响, 但由于忽略了重力项的 影响, 没有考虑灌水器周围饱和区随时间增大的事实, 因此不可避免的会产生一些误差O
Healy 和 Warrick( 1988) 提出了一种点源滴灌水分运动的通用数值解法, 李光永( 1995) 用图的形式 给出了与 Healy 和 Warrick( 1988) 类似的结果,
雷 廷武( 1988) 用有限元法对 SPAC 系统中单个滴头时水分运动的三维轴对称问 题进行 了研究 求 解过程中将边界处理为随时间变化的可移动边界 并将其应用于 SPAC 系统中 取得较好的结果, 1. 3 试验研究
摘 要; 对滴灌施肥灌溉条件下水分和养分运移的研究进展进行了总结O 许多研究表明, 滴灌施肥灌溉条件 下土壤水\ 氮的运移和分布主要受土壤特性\ 灌水器流量\ 肥液浓度及灌水量的影响, 而灌水器周围饱和区半 径的确定是影响土壤水分和氮素运移模拟精度的关键因素O 关于滴灌施肥灌溉条件下氮素运移的研究较少, 尤其在施肥灌溉系统运行参数对氮素运移\ 转化\ 分布影响的研究方面更为薄弱, 在今后的研究中应予以加 强O 关 键 词; 滴灌; 施肥灌溉; 氮素运移 中图分类号; S152. 7 文献标识码; B
基 础 上 建 立 了 C~AIN IR 模 型 用 来 模 拟 淹 灌 和 滴 灌 条 件 下 水 分 和 溶 质 的 运 动O 指 出 滴 灌 条 件 下
N0
3
的损失比淹灌条件下小O
BristOW 等( 2OOO) 应用 Simunek 等提出的计算机模型 ~YDRUS 2D 模 拟地下 滴灌 点源水 分溶质
王全九等( 2000) 对膜下滴灌盐碱地水盐运移特征进行了室内试验研究 指出土壤表面积水的形成 必然造成表面入渗边界的扩大 而在灌水定额一定时 垂直距离必然减小 土壤盐分的运移较土壤水分
的运移受表面积水形状的影响更明显 因而土壤含盐率的等值线分布形状不象湿润体形状那样规则,他 们的研究还指出滴头流量的增加利于水平压盐 而不利于垂直向下压盐 因此利用膜下滴灌开发盐碱地
2002 年 6 月
灌溉排水
Irrigation and Drainage
文章编号; 1000 646X( 2002) 02 0075 05
第 21 卷第 2 期
滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮
运移的研究进展
张建君1, 李久生2, 任 理3
( 1. 中国农业科学院 农业气象研究所, 北京 100081; 2. 国家节水灌溉北京工程技术研究中心, 北京 100044; 3. 中国农业大学, 北京 100083)
Riga 和 Charpentier ( 1999) 利用 VanclOOster 等 ( 1994) 提 出 的 一 维 确 定 性 模 型 ( WAVE) 模 拟 苹 果
树滴灌条件下土壤 植物系统中物质能量的传输和氮素的转化 以研究氮素的最优施入方式 减少氮素
的损失O
Zhang( 1997) 在 Simunek 和 van genuchtOn( 1994) 的 描 述 水 分 和 溶 质 运 动 的 模 型 C~AIN 2D 的
的变化 指出在灌水初期 0( t) 随时间的增长而迅速增大 达到一定时间后 0( t) 趋于稳定9对同一土壤 而言 0( t) 随滴头流量的增大而增大, Bresler 等( 1971) 进行了室内及田间试验 并将试验结果与 Brandt 等的数学模型进行了比较 取得了满意的结果, Brandt 等提出的瞬态流数值模型及其解法虽然存在某 些不足 如质量不守恒 不能处理层状土壤等 但为滴灌三维土壤水分运动的模拟和 SPAC 系统的 研究 奠定了基础, 刘晓英等( 1990) 对 Brandt 等的模型进行了数值计算和试验验证,
地表点源的 通量边界 稳定入渗 半无限介质
Lockington 等( 1984)
点源的非 稳定扩散
通量边界 半无限介质
Philip ( 1985)
球形孔穴入渗 压力边界 的稳定吸收 半无限介质
K( h) = KSeOh K( h) = KSeOh D( 6) = D16n K( h) = KSeOh
Asher, 1978) O 他们应用 Gardner( 1958) 提出的非饱和水力传导度的指数形式使 Richards' 方程线性化O Lockington 等( 1984) 忽略重力项的影响, 从表征点源的球坐标出发, 假设扩散度是土壤含水率的
指数函数, 利用优化方法推导了非稳定入渗条件下饱和区半径和湿润锋位置的解析表达式O 但由于表达 式过于繁琐, 实际应用十分困难O
明 在根区土壤重量含水量为 5% N 的浓度为 14O 4O ppm N 的吸收率为 1OO mgplang-1day-1的情况
下产量最高 约为 11O t/ hm-2O Feigin 等( 1982) 对粗质地土壤中生长的芹菜进行了滴灌施肥灌溉试验
试验使用硫酸铵~ 缓释肥和硝酸铵 研究结果表明 氮的吸收量随硝酸铵施用量的增加而增加 而随灌水
结果进行了对比, 由于各种理论采用了不同的假设条件 其预测值之间差别较大,
表 1 确定滴灌条件下饱和区半径的 4 种理论
1. 2 数值解
作者
理论
边界条件 水力特性参数
数学方法
由于解析解的推导大都采用了各种假
Wooding 圆形浅水洼 压力边界 ( 1968) 的稳定入渗 半无限介质
Raats ( 1971)
变量为 Z 的线性 设 这就使解析解的应用受到很大的限制
化及近似处理
变量为 Z 的 许多学者进行了数值解的研究, Brandt 等 线性化 ( 1971) 较早提出了适用于点源的柱状流模
优化技术 型( cylindrical flow model) 和 适 用 于 线 源
变量为 Z 的 线性化
的 平 面 流 模 型 ( plane flow model) 的 数 值 解法, 他们分析了饱和区半径 0( t) 随时间
国内外许多学者对滴灌条件下水分运动问题进行了试验研究, Goldberg 等( 1976) 和付琳( 1983) 等 指出 滴灌条件下滴头浸润范围主要受土壤特性~ 滴头流量和灌水量的影响 相同土壤质地 灌水量相同 时 垂直方向湿润距离随着滴头流量的增加而减小 而水平方向湿润距离则随之增加9滴头流量和灌水 量相同 偏砂性土壤水平方向湿润距离小于垂直方向湿润距离9质地较细土壤水平方向和垂直方向湿润 距离相近9同一质地的土壤 相同滴头流量下 灌水量越大 湿润范围越大,
时滴头流量不宜过大,
76
2 滴灌条件下土壤中氮素动态的研究进展
2. 1 数学模型研究 滴灌施肥条件下 溶质通过对流和水动力弥散作用在土壤中运动 溶质在土壤中的运动为三维问
题 通常用对流弥散方程( CDE) 来描述O 由于对流弥散方程求解困难 因此有关研究多集中在近似解析
解方面( Bear 1972) O
尽管滴灌施肥灌溉已经成为人们所接受的有效的施肥灌溉方式 但关于滴灌施肥条件下水分和溶
质运动分布的试验数据仍然很少( ClOthier 和 Sauer 1988) O
Bar -YOsef
和
SheikhOlslami( 1976) 对滴灌条件下粘土和砂土中水分~
N0
3
和
P
的分布进行了试验
研究
结果表明
粘土中
的运动 从而评价土壤特性和灌溉策略对灌溉施肥效率的影响 得出( D砂土中 水分和溶质容易从滴头
向下运动 而且当滴头埋置较深时 水分和溶质很难向上运动湿润表层土壤; @对不同系统改变施肥灌
溉方式 即在灌水周期的最初施入溶质 可以使养分处于更接近滴头及滴头以上的位置 避免产生淋溶
损失O 在他们的模拟研究中没有考虑不同形态的氮之间的转化O 2. 2 试验研究
量的变化不大O
EdWards 等( 1982) 以 N~4N0 3 为肥料进行滴灌施肥试验 指出 N~4N0 3 的施入导致根系附近土壤