暗管排水下向日葵生长与水氮运移对不同氮肥的响应及田间排水模拟

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeep_lee
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为了解决暗管排水条件下排水排盐伴随着养分流失加剧问题,探求适合盐渍化灌区暗管排水农田的减污调控机制。本文选取内蒙古河套灌区典型暗管排水试验场为研究区域,开展了为期2年的暗管排水监测试验。设置普通尿素(CK)、控释肥(CF)和有机硅水溶性缓释肥(OF)3个处理,在保证灌水量、施纯氮量相同条件下,开展了盐渍农田暗管排水条件下水氮运移和作物生长对不同氮肥响应及模拟研究。明确了暗管排水农田水-氮调控模式下作物响应、农田水土环境影响以及氮素归趋行为的变化规律。结合源头调控,利用DRAINMOD模型开展暗管排水过程中水、盐以及作物产量的模拟,优化出适合暗管排水排盐又减少养分流失与污染排放的暗管排水工程技术参数,为河套灌区暗管排水治理盐碱地提供理论依据。得到以下主要结论:(1)通过对暗管排水条件下土壤水盐时空变化及空间结构分析,获得0-160 cm土层含水率和盐分均具有强烈的空间相关性,呈中等变异水平。距暗管不同水平距离处土壤盐分明显不同,随着水平距离加大,土壤脱盐率降低,11 m、0 m的土壤脱盐率分别为10.38%、21.15%。暗管埋深对土壤含水率和盐分的变化影响显著。灌水后土壤含水率和盐分均表现为1.7 m<1.5 m<1.2 m。土壤平均脱盐率随着暗管埋深的增大而减小,即暗管埋深为1.2 m时,土壤总体脱盐效果最为明显。(2)施相同纯氮量条件下,控释肥和有机硅水溶性缓释肥均有利于促进向日葵的生长。其中控释肥通过控制养分的释放速率来实现氮肥后移,其一次性基施有利于土壤氮素的持续有效供应,0-40 cm土层无机氮含量分别为普通尿素和有机硅水溶性缓释肥的1.80倍和1.24倍。同时能提高生育后期光能有效利用率,约为二者的1.13倍和1.06倍,有利于有机物的积累。与普通尿素和有机硅水溶性缓释肥相比,控释肥处理下籽粒氮素积累量显著提高57.66%、23.25%,植株吸氮量增加了63.08%、11.40%,平均增产40.54%、14.07%,同时还可提高作物的氮肥偏生产力和收获指数,促进作物对养分的吸收利用。(3)向日葵收获后各施肥处理下0-160 cm土层范围内有较高的NO3--N残留,其中80-160 cm土层中NO3--N残留量的占比达到总残留量的60%以上。与普通尿素和有机硅水溶性缓释肥相比,施用控释肥能够降低土体中14.92%、7.78%的NO3--N残留积累量;减少48.37%、33.81%的氮素深层淋失量。在暗管排出水中,NO3--N浓度约为NH4+-N浓度的5-8倍,其中普通尿素、有机硅水溶性缓释肥处理下的NO3--N流失量分别是控释肥的1.50、1.25倍,NH4+-N流失量分别是控释肥的1.95、1.22倍。暗管排水条件下控释肥的施用可降低土壤中氮素的淋洗和减少氮素流失量。(4)通过DRAINMOD模型对地下水埋深、土壤中的盐分数据进行率定与验证,结果表明模型模拟精度较高,能够较好地模拟该地区暗管铺设条件下的水盐情况。利用该模型对暗管排水系统参数进一步优化得出当暗管埋深为1.5 m、间距为20 m时,既能有效降低地下水位、获得较高的产量,又可以在一定程度上节省工程成本,为研究区适宜的暗管布局参数。综合作物生长、氮素分布及流失、暗管布局参数等情况,采用暗管埋深为1.5 m、间距20 m布设参数的同时,施用控释肥稳产增效、降低环境污染风险的效果最佳,是中度盐渍化土壤暗管排水条件下较为适宜的调控机制。
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