蓄水多坑施灌條件下土壤水氮運(yùn)移特性試驗(yàn)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、我國水資源極度匱乏,特別是在北方山丘地區(qū),干旱和水土流失等問題比較嚴(yán)重,針對這些問題,孫西歡教授提出了一種新型的灌溉方法--蓄水坑灌法。蓄水坑灌法主要應(yīng)用于果林灌溉,它的最大優(yōu)點(diǎn)就是把節(jié)水灌溉和保持水土有機(jī)地結(jié)合在一起,試驗(yàn)表明,具有很好的保水、節(jié)水及保持水土的作用。經(jīng)過十多年的研究,該方法已從室內(nèi)模擬成功地走向田間試驗(yàn),蒸發(fā)及水分入滲方面已取得一些成果,但在養(yǎng)分分布運(yùn)移方面僅處于起步階段。而蓄水多坑更接近田間實(shí)際情況,因此,研究在蓄水

2、多坑施灌條件下土壤水氮分布運(yùn)移特性就顯得尤為重要。
   本文在進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合土壤溶質(zhì)運(yùn)移和土壤水動(dòng)力學(xué)中所學(xué)理論,對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了理論分析,以探索蓄水多坑土壤水氮分布運(yùn)移規(guī)律。此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)了三因素三水平對土壤水氮運(yùn)移的影響,分別是土壤容重(1.3,1.4,1.47g/cm3)、肥液濃度(700,900,1100mg/L)、灌水量(9,11,13L),得到的主要結(jié)論如下:
   (1)蓄水多坑入滲條件下,

3、水分在到達(dá)擋板(零通量面)之前的入滲屬于自由入滲。起始時(shí),濕潤鋒的徑向推進(jìn)距離大于垂向距離,一段時(shí)間后,垂向推進(jìn)距離在基質(zhì)勢和重力勢的共同作用下大于只有基質(zhì)勢作用的徑向距離。濕潤土體的形狀近似為以坑軸為中心的不規(guī)則橢球體。水分運(yùn)移到達(dá)擋板之后,水分入滲進(jìn)入交匯入滲階段,開始垂向推進(jìn),最終其分布趨于均勻化。土壤含水率分布情況為,在垂向上呈中間高、兩邊低,在30cm-60cm深度含水率達(dá)到峰值;徑向分布情況為,隨著徑向距離的增大,含水率逐漸

4、減小。
   (2)在濕潤土體內(nèi),容重越小,濕潤鋒推進(jìn)距離越遠(yuǎn);達(dá)到一定的累積入滲量所需要的時(shí)間越短,累積入滲量曲線越陡,相應(yīng)的入滲率越大;容重越小含水率亦越小,使得水分易于向更遠(yuǎn)處運(yùn)移。肥液濃度越大,濕潤鋒推進(jìn)越遠(yuǎn);對累積入滲量和入滲率有一定的影響;對含水率的影響亦不是很大。不同灌水量在自由入滲階段濕潤鋒、累積入滲量和入滲率基本相同;灌水量越大含水率越大。
   (3)硝態(tài)氮帶負(fù)電荷的特性使其不易被土壤膠粒吸附,在土壤

5、中的運(yùn)移情況與水分運(yùn)移保持一致,對流是硝態(tài)氮溶質(zhì)運(yùn)移的主要機(jī)理。多坑條件下土壤硝態(tài)氮垂向分布具有中間含量低上下含量高的特點(diǎn),垂向距離在20-80cm處的硝態(tài)氮含量均小于本底值,而5cm處和85cm處則較高;徑向分布情況為,在徑向35cm之前,硝態(tài)氮含量變化不大,到了45cm擋板處突然增大,硝態(tài)氮在濕潤邊界形成積累,在擋板處累積達(dá)到最大值。銨態(tài)氮帶正電荷,故而易被土壤膠粒吸附,因此銨態(tài)氮的運(yùn)移滯后于水分運(yùn)移,擴(kuò)散是銨態(tài)氮溶質(zhì)運(yùn)移的主要機(jī)理

6、。銨態(tài)氮垂向分布呈現(xiàn)出含量先增大而后減小的趨勢,但都仍大于本底值;徑向分布情況為,在整體上隨著徑向距離的增大而呈下降趨勢,但都仍大于本底值,只有在擋板45cm處小于本底值。
   (4)容重越大,硝態(tài)氮含量越小,銨態(tài)氮含量越大,這與它們所帶電荷和土壤膠體顆粒吸附有關(guān)。肥液濃度越大,硝態(tài)氮含量越大,銨態(tài)氮含量也越大,這主要還是灌溉時(shí)氮素含量不同的原因。灌水量越大,硝態(tài)氮含量越小,銨態(tài)氮含量越大,這說明灌水量過大會(huì)造成硝態(tài)氮的流失,

7、而銨態(tài)氮易于被土壤膠體顆粒吸附,不易隨水分運(yùn)移而積聚下來。
   (5)比較不同徑向r=30cm處和r=40cm處的含水率變化圖以及硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量變化圖,可以看出,由于r=40cm處更接近擋板,即模擬的零通量面,r=40cm處的含量更加趨于平緩,這是因?yàn)樗值竭_(dá)擋板后會(huì)進(jìn)行再分布,使得水分在土箱中分布更加均勻化。這就體現(xiàn)出了擋板存在的作用,即零通量面會(huì)使水分分布趨于均勻化,硝態(tài)氮和銨態(tài)氮也隨之重新分布,這說明蓄水多坑具有更好

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