温度和施氮量对膜孔灌入渗土壤水氮运移特性影响研究

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本文在查阅大量国内外文献的基础上,通过试验与理论研究相结合的方式,进行温度和施氮量对膜孔灌入渗土壤水氮运移特性影响试验,主要研究了土壤水分入渗特性以及湿润体水氮分布规律,得到以下研究成果:(1)一维垂直入渗和膜孔灌点源入渗试验不同试验处理中,Kostiakov和Philip入渗模型均能较好拟合入渗量和入渗时间之间的函数关系,幂函数对湿润锋运移与入渗时间之间函数关系拟合较好。(2)一维垂直入渗试验中,肥液入渗过程中湿润锋比清水入渗时运移速度更快,氮肥浓度与入渗量正相关,温度与入渗量和湿润锋运移深度正相关。氮肥浓度对研究变量的影响小于温度。(3)膜孔灌点源入渗试验中,温度升高和氮肥浓度增加土壤水分运移加快,累积入渗量和湿润锋运移距离增加,湿润体体积增大,入渗结束和再分布过程中湿润体含水率分布更加均匀。(4)清水入渗时,湿润体内氮素被水分淋洗在含水率较低的湿润锋附近累积。肥液入渗时,湿润体氮素分布与含水率分布密切相关,含水率较高处NO3--N和NH4+-N含量也较高;氮肥浓度增大,相同含水率土壤中NO3--N和NH4+-N增加。由于NH4+-N和NO3--N带有不同电荷,在湿润体内的分布规律有所差别。5000 mg·L-1的肥液入渗结束时湿润体氮素分布与其他浓度差异较大,可能是浓度过大由含水率影响氮素含量远大于溶质运移的比例。温度影响水分入渗,溶质运移以及氮素转化等过程进而使氮素分布存在差异。温度升高,湿润体相同空间位置氮素含量增加,其中NH4+-N受温度影响十分明显。(5)膜孔灌点源入渗试验中,单位膜孔面积累积入渗量、水平和垂直湿润锋运移距离与温度和氮肥浓度均为正相关关系,湿润体平均体积含水率增量与温度正相关,与氮肥浓度负相关。温度对入渗量的影响小于氮肥浓度,对湿润锋运移和湿润体平均体积含水率增量的影响大于氮肥浓度。建立研究变量与影响因素之间回归方程,决定系数均在0.95以上,经试验数据验证模型模拟效果较好,可用于预测不同试验因素水平下的试验研究变量。
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