农业集约化种植区土壤硝态氮垂向迁移特征及模拟

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选取江阴市典型集约化种植区为研究对象,通过室内土柱实验和野外试验相结合的方法,分析三种不同种植类型下土壤中NO3--N垂直迁移规律和影响因素,并且利用LEACHM模型,率定出符合该地区水分和溶质运移的参数,开展土壤中NO3--N的迁移模拟研究,研究结果为制定区域最佳管理措施、预测预报地下水污染程度提供科学依据。 降雨灌溉和施肥是影响土壤中NO3--N迁移的主要因素。集约化种植区灌溉和施肥规范化,统计累积频率呈正态分布;常规种植区灌溉施肥随意无序,反映在累积频率统计上呈离散分布。在降雨或者灌溉后,NO3--N浓度都呈现增大态势,增大时间滞后于降雨或灌溉时间。在施肥方面,施肥量越大,NO3--N淋失浓度越大,两者呈现正相关关系。不同施肥品种下,NO3--N淋失量为:硫酸铵>尿素>有机肥。NO3--N浓度和土壤含水率、土壤NH4+-N含量以及地下水NO3--N含量有密切的联系。在集约化种植区高施肥量的前提下,NO3--N浓度随含水率的增大而增大:而在常规种植区,两者表现为负相关关系。NH4+-N在施加量较大的情况下,较易转化为NO3--N,两者表现为正相关关系,在常规种植区,两者并无显著关系。种植区氮肥的施用导致了地下水NO3--N浓度的升高,当氮肥施氮量大于400kg.hm-2时,易造成地下水NO3--N含量超标。 通过对种植区土壤基本理化性质的测定和模拟,可以得出:土壤粘粒含量的不同,决定了土壤的持水能力的异同,进而影响了土壤中NO3--N的迁移规律和分布特征。用RETC软件模拟土壤水分特征曲线是合理的,水分特征曲线显示了不同土层的持水能力和土壤特性。在实验室模拟饱和条件下,土壤NO3--N运移的主要推动力是重力势,在非饱和条件下,主要是溶质势的作用。在野外观测中,集约化种植区土壤NO3--N的淋溶浓度远远大于常规种植区,总体表现为:当作物吸收氮量大于施氮量时,土壤NO3--N浓度呈下降趋势,反之呈相反趋势。由于集约化种植区施氮量大,土壤深度100cm处NO3--N的含量远远大于标准值,为地下水的污染埋下了隐患。 运用LEACHM模型对江阴市典型农业集约化种植区土壤中NO3--N垂直运移的过程进行模拟,从模拟值和实测值的结果比较来看,LEACHM模型在此区域的模拟是可行的。率定好的模型对以后预测预报该地区地下水污染状况提供了理论基础和科学依据。
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