滴灌技术参数对农田尺度水氮淋失的影响及其风险评估

滴灌技术参数对水氮淋失的影响是确定最优设计与运行管理参数的重要依据，由于缺乏对农田尺度水氮淋失的系统研究，现行规范推荐的滴灌均匀系数、灌水与施肥频率等技术参数的确定方法显得依据不够充分。本项目拟采用田间试验与数学模拟紧密结合、相互补充的技术路线，以我国滴灌发展较多的保护地蔬菜和大田行播作物为对象，同时考虑土壤空间变异和滴灌水肥不均匀性的影响，在农田尺度上研究灌水器流量和间距、灌水量、施肥量、灌水频率、施肥频率等参数及降水对水氮淋失及作物生长的影响，对土壤空间变异和滴灌技术参数对水氮淋失及作物生长影响的相对重要性做出定量评估，构建水氮淋失与滴灌技术参数的定量关系，探索农田尺度滴灌水氮淋失的风险评估模型与方法，提出有利于减轻水氮淋失和土壤空间变异不利影响的滴灌技术参数确定方法。预期研究结果对优化滴灌技术参数，减轻非点源污染，完善农田尺度水氮淋失风险评估方法，具有重要学术价值和应用前景。

滴灌技术参数对水氮淋失的影响是确定最优系统设计与运行管理参数的重要依据，由于缺乏对农田尺度上水氮淋失的系统研究，现行规范推荐的滴灌均匀系数、灌水与施肥频率等技术参数的确定方法显得依据不够充分。以华北平原半湿润地区玉米（2011、2012）和温室大棚蔬菜（2013）为对象，系统开展了不同滴灌技术参数条件下土壤水氮分布、作物产量、水氮淋失的田间试验。试验中滴灌均匀系数Cu设置59%、80%和95%三个水平，以探讨降低滴灌均匀系数标准后对滴灌条件下水氮淋失的可能影响。田间试验还设置了不同的灌水频率和施氮量，评价滴灌主要技术参数对滴灌水氮淋失的影响。. 玉米田间试验结果表明，滴灌均匀系数对作物生长、氮素吸收、产量、氮肥生产率和氮素的表观损失量影响均不显著。在半湿润地区，水分的渗漏主要是由较大降雨引起的，滴灌后仅可能会发生轻微的渗漏；滴灌均匀系数对水氮淋失量影响不显著，但施氮量和土壤初始无机氮含量对硝态氮淋失有明显影响；可以通过适当降低施氮量（如210 kg/hm2）的方法减少硝态氮淋失。同时为降低水氮淋失风险，应尽量避免在华北平原使用过低的滴灌均匀系数（如Cu<60%）。日光温室番茄滴灌试验结果表明，水分深层渗漏和硝态氮淋失几乎发生在番茄整个生育期内；灌水间隔3 d和6 d处理的番茄生育期累积渗漏量接近，灌水间隔增加为9 d时生育期渗漏量明显增大，从减少水氮淋失和方便灌溉管理方面考虑，建议温室滴灌番茄适宜的灌水间隔为6 d。. 基于HYDRUS-2D软件构建了考虑滴灌均匀性和土壤空间变异的水氮运移模型，对模型参数进行了敏感性分析，利用田间试验数据对建立的模型进行率定和验证，模拟分析了降雨、土壤空间变异及滴灌均匀系数综合作用对农田尺度水氮淋失特征的影响。结果表明，在半湿润地区，滴灌均匀系数对硝态氮淋失的影响程度与降雨密切相关。在平水年和湿润年，均匀系数Cu为95%的处理和均匀系数为60%的处理生育期内硝态氮累积淋失量差异不大。土壤空间变异对农田尺度硝态氮淋失量有明显影响，土壤空间变异会在一定程度上减弱滴灌均匀系数对农田尺度水氮淋失的影响。中等变异程度土壤条件下，当滴灌均匀系数低于60%时，较小的滴灌均匀系数减小量即可引起硝态氮淋失量的明显增加，在滴灌系统的设计和运行管理中，应避免使用过低的滴灌均匀系数（如Cu<60%）。