蓄水多坑施灌條件下土壤水氮運(yùn)移特性試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)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(wèn)題比較嚴(yán)重，針對(duì)這些問(wèn)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(guò)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(duì)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(duì)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(rùn)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(shì)和重力勢(shì)的共同作用下大于只有基質(zhì)勢(shì)作用的徑向距離。濕潤(rùn)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(kāi)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(rùn)土體內(nèi)，容重越小，濕潤(rùn)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(rùn)鋒推進(jìn)越遠(yuǎn)；對(duì)累積入滲量和入滲率有一定的影響；對(duì)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(rùn)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(duì)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(rùn)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(shì)，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(shì)，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(shuō)明灌水量過(guò)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(lái)。
　　 (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(shuō)明蓄水多坑具有更好