【摘 要】
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氮元素可以促使植物细胞分裂加速,增长速度加快,并始终参与到植物的各种生理过程中。但氮肥的不合理施用,使得大量的氮元素被施加到土壤中。然而,这种做法会导致氮元素在农田中的流失,对生态环境与农业生产造成很大影响。因此,控制农田中氮元素的流失已经成为一项紧迫而必要的任务。本文以蚯蚓粪为研究对象,采用室内土柱试验与模型拟合相结合的方法,研究蚯蚓粪与土壤质量混合比例(0、1/20、1/15、1/10、1/5
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氮元素可以促使植物细胞分裂加速,增长速度加快,并始终参与到植物的各种生理过程中。但氮肥的不合理施用,使得大量的氮元素被施加到土壤中。然而,这种做法会导致氮元素在农田中的流失,对生态环境与农业生产造成很大影响。因此,控制农田中氮元素的流失已经成为一项紧迫而必要的任务。本文以蚯蚓粪为研究对象,采用室内土柱试验与模型拟合相结合的方法,研究蚯蚓粪与土壤质量混合比例(0、1/20、1/15、1/10、1/5)、同一蚯蚓粪施加比例(1/10)不同氮肥浓度(0.5g/L、1.0 g/L、2.0g/L)、不同蚯蚓粪施加位置(0-10 cm、5-15 cm、10-20 cm、15-25 cm)条件下土壤水分入渗特性、水氮运移的变化规律,同时分析在蚯蚓粪不同施加比例的条件下溶质穿透曲线和水分特征曲线的变化规律,主要研究结果如下:(1)在积水入渗条件下,蚯蚓粪由于良好的孔隙结构增大了土壤的入渗能力,增加了累积入渗量。湿润锋的运移距离随着蚯蚓粪施加比例的增大有着不同程度的降低,但所有处理组均大于对照组,其中1/20处理组湿润锋运移距离最为显著。Philip模型、Kostiakov模型、Horton模型都可以很好的模拟各处理组累积入渗量的变化过程。蚯蚓粪增大了土壤的持水能力,且施加比例越大持水能力越强。蚯蚓粪也同时增大了土壤中硝态氮以及铵态氮的含量,且随着蚯蚓粪的施加比例增大铵态氮硝态氮含量也随之增加。(2)在不同氮肥施量下,施加蚯蚓粪的处理组增大了累积入渗量和入渗率,且增加了湿润锋的运移距离。蚯蚓粪施加比例为0或1/10时,Philip模型和Kostiakov模型中吸渗率S随着氮肥施加量增大而增大,呈正相关关系。不同氮肥施量下蚯蚓粪均能增加土壤的剖面含水率、硝态氮及铵态氮的含量,当氮肥施量为2.0 g/L、1.0 g/L、0.5 g/L时,蚯蚓粪施加比例1/10的处理组与不施加蚯蚓粪的处理组相比,各土层平均体积含水率提高了 15.68%、14.92%、15.32%,平均硝态氮提高了 46.59%、39.82%、32.56%,平均铵态氮提高了 57.31%、53.50%、56.11%。(3)在不同施加位置,蚯蚓粪施加在0-10 cm的处理组最为明显,可显著增加土壤湿润锋的运移距离,但是随着施加位置的加深,入渗速率明显不如施加在表层的处理组;C2、C3、C4处理组的湿润锋相较于C1分别减小了 5.02%、13.39%、18.41%。蚯蚓粪施加层在水分入渗过程中,因其多孔隙结构会蓄积大量水分,从而影响水分分布;施用在表层的蚯蚓粪会促进水分的下渗,施用在底层的蚯蚓粪会抑制土壤水分下渗,且蚯蚓粪施加层会显著提高土壤的含水率。蚯蚓粪施加在表层处理组铵态氮的含量明显高于其他处理组,施加在底层的处理组也相应增加了蚯蚓粪施加层的含量;且施加在表层的处理组也因为抑制土壤蒸发的作用减少了铵态氮的损失。(4)蚯蚓粪施加到土壤中使土壤的保水能力得到提升,施加比例越高,同一土壤水吸力下土壤体积含水率越大,在水吸力为800 cm的条件下,各处理组相较于CK组分别增大了 6.67%、16.67%、23.33%、28.89%。且Van Genuchten模型可以很好的模拟蚯蚓粪不同施加比例条件下对水分特征曲线的影响,各参数均呈正相关关系,均随着蚯蚓粪的施加比例增大而增大。经过对比模型拟合结果,发现两区模型较CDE方程有着更高的拟合精度;通过分析拟合后的参数,发现随着蚯蚓粪施加比例的增加,平均孔隙水流速减小,呈负相关关系,较之于CK,水动力弥散系数、弥散度和质量交换系数分别增加50.00%、51.11%、126.21%,土壤含水率在可动水体中增加了 16.48%,影响较为显著。
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