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水分不足和养分缺乏是制约广大旱农地区生产的两个关键因素。如何有效地对二者进行调控,达到高产、优质和高效的生产目的,国内外已进行了大量的研究。灌溉施肥是生产中经常采用的一种水肥调控技术,但施肥不匀,养分流失,容易引起作物灼烧等,是传统的灌溉施肥方法常常遇到的问题。滴灌施肥作为一种先进的水分调控技术,近年来国外已开始广泛采用,但对滴灌施肥条件下肥料养分在土壤中迁移转化规律的了解尚十分有限。本研究采用室内模拟试验和生物培养试验相结合的方法,研究了在滴灌施肥条件下,化学氮肥施入土壤后的迁移、转化规律以及对作物生长的效应,获得了以下主要结论: (1)滴灌条件下水分以点源入渗土壤,水平和垂向的湿润锋均随入渗时间的增加而逐渐变大,在入渗开始阶段湿润锋的推进速率较大,随入渗时间的延长,湿润锋的推进速率逐渐变慢。粘质(土娄)土,由于质地细小,在滴灌速率为2.67L/h时,湿润锋径向移动速率远大于垂向移动速率,前者是后者的1.22倍。比较了不同模型拟合的滴灌条件下土壤湿润锋的动态变化,认为多项式模型的拟合程度较好;同时建立了土壤湿润体水分含量(Y)与径向距离(L)、垂向距离(H)、实验时间(T)之间的经验关系式。这些模型为设计滴灌系统,包括滴头间距、灌水历时和灌水量等提供了理论参考;同时对于确定滴灌条件下养分在土壤中的运移特性,也十分重要。 (2)灌水量及水肥供应方式是决定尿素态氮在土壤中迁移、转化和淋失的关键因素。氮素淋溶量随灌水量的增加而增加;在淋失的N素形态中,以尿素态氮为主,其次为硝态氮,铵态氮的淋失量最低。与浇灌施肥相比,滴灌施肥显著地降低了氮素的淋溶损失。灌水量低时,滴灌施肥铵态氮在土壤上层明显累积;灌水量增加后,这种累积作用减弱。土壤硝态氮的变化趋势为,灌溉施肥灌水量低时,上低下高;增加灌水量降低了土壤中硝态氮含量。总之,与浇灌施肥相比,滴灌施肥显著地减少了尿素态氮的淋溶损失,增加了土壤中有效态氮的含量。 (3)在滴灌施肥条件下,三种氮肥(硝态氮、铵态氮和尿素态氮)在两种质地的土壤中的淋失量均是硝态氮肥>尿素>铵态氮肥,淋失的氮素主要为肥料氮。沙质土壤中氮素的淋失量明显高于粘质土壤。滴灌施用铵态氮肥显著增加了土壤中NH4+-N含量,随着硝化作用的进行,NH4+-N含量降低,NO3--N含量增加。施用尿素后,其转化为NH4--N数量在培养的第5d左右达高峰,尔后由于转化为NO3--N等过程的进行,含量逐渐降低。与滴灌施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥和尿素后在培养期间土壤矿质态氮(N03一N+NH犷一N)的含量有降低的趋势,降低的原因可能与NH4+一N在土壤中的固定、挥发及硝化等过程有关。 (4)滴灌施肥不同程度地提高了玉米根系活力、叶绿素含量、叶片硝酸还原酶活性和作物叶片的瞬时水分利用效率,明显地增强了作物的光合作用,显著增加了玉米对氮素养分的吸收和干物质的累积,其中地上部总干重和籽粒干重增加幅度分别为49.55%和67.57%。滴灌施肥与浇灌施肥相比,水分利用效率增加幅度为109.20%。肥料氮素利用率达73.55%,增加幅度为1 10.44%。可见,滴灌施肥可以明显地提高水分和肥料氮素的利用率。这与滴灌施肥可以合理地调控土壤水分和养分供应,为作物生长提供一个理想的生长环境有关。 研究认为,滴灌施肥技术在我国特别是在土壤贫瘩、缺水严重的地区有着巨大的应用前景。进一步开展滴灌施肥条件下氮素转化运移的模型研究和发展动态监测水氮转化和运移技术等,是值得研究的问题。