蓄水坑灌施条件下土壤水氮的运移特性研究

蓄水坑灌法是针对我国北方干旱和水土流失问题突出的窘况而提出来的一种适用于果林灌溉的新方法。利用蓄水坑灌施化肥（氮肥），具有节水、节劳、防止氮素挥发损失和有效保持水土的特点，但对于蓄水坑变水头入渗条件下土壤水氮的运移分布、是否会发生深层淋溶损失及水氮的有效性等问题尚未见报道。因此，研究蓄水坑灌施条件下的水氮运移特性及数值模拟具有重要学术价值，对于北方干旱半干旱地区加快发展节水高效型果林经济、改善生态环境具有重要实用意义。本项目在前期工作的基础上，采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法,研究分析蓄水单坑、多坑灌施条件下水氮的运移动态及其影响因素,复水对湿润体中氮素再分布的影响,不同时间尺度上土壤氮素有效性的动态变化，建立蓄水单坑、多坑三维水氮运移数学模型。研究成果将为果林蓄水坑灌施氮肥调控技术的优化、提高水肥利用率及保护水环境的科学决策提供依据。

蓄水坑灌法是针对我国北方干旱和水土流失问题突出的窘况而提出来的一种适用于果林灌溉的新方法。本项目在前期工作的基础上，采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法,进行了蓄水坑灌条件下水氮运移特性研究。主要研究内容和结论为：（1）进行了蓄水单坑、蓄水多坑灌施条件下水氮运移动态及其影响因素分析,得到硝态氮在湿润峰处有明显积累而铵态氮分布沿湿润距离逐渐减少的规律，发现容重、灌水量和肥液浓度对水氮运移分布均有明显的影响。与蓄水单坑相比，蓄水多坑灌施条件下水氮运移分布更为均匀；（2）研究分析了不同复水量和不同复水时间对蓄水多坑条件下土壤水氮运移的影响，结果表明复水量越大，或复水时间间隔越短，复水后硝态氮向深处运移越明显，淋失风险加大。（3）在田间进行了不同时间尺度上土壤氮素有效性的动态变化研究，结果表明，蓄水坑灌施条件下土壤含水率分布与地面灌溉的明显不同，在果树生育期内蓄水坑灌条件下硝态氮/铵态氮分布与地面灌溉的也明显不同，15N示踪试验表明蓄水坑灌下果树不同植株器官对肥料氮的吸收情况要优于地面灌溉，蓄水坑灌条件下氮肥利用率为21.24%，地面灌溉的为16.90%，蓄水坑灌土壤残留15N较地面灌溉的小。地面灌溉条件下的氨挥发量是蓄水坑灌的14倍左右，并且蓄水坑灌处理比地面灌溉处理N2O排放量降低了30.17%；（4）建立了蓄水单坑、多坑三维水氮运移数学模型，并进行了数值模拟与验证，结果较为满意。研究成果对果林蓄水坑灌施氮肥调控技术的优化、提高水肥利用率及保护水环境的科学决策具有重要理论价值。