寧夏引黃灌區(qū)稻田氮素遷移特征研究.pdf

1、農(nóng)田退水污染正逐漸成為影響引黃灌區(qū)水質(zhì)安全的主要因素之一,針對農(nóng)田退水中氮素對引黃灌區(qū)水質(zhì)造成污染的問題,本文通過室內(nèi)模擬實驗與大田試驗相結(jié)合的方法對寧夏引黃灌區(qū)灌於土氮素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了研究。通過室內(nèi)實驗對研究區(qū)典型土壤(灌於土)的水力參數(shù)與硝態(tài)氮在不同土層的運(yùn)移規(guī)律與參數(shù)進(jìn)行了研究與測定。通過一年的大田試驗,基本摸清了氮素在稻田生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化情況,分析了水氮耦合對作物生育狀況的影響,并通過水平衡法計算了氮素的滲漏損失情況。在

2、綜合考慮生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的情況下,提出了較為優(yōu)化的施氮灌水方案。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)測定了灌淤土水力參數(shù)及其主要影響因素,分析了農(nóng)田水分運(yùn)移基本特征。各土層土壤水力參數(shù)主要受到土壤粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、容重等理化性質(zhì)的影響。研究區(qū)域田間水分滲漏速率主要受45～60 cm和90～100 cm兩個土層控制,水分側(cè)向運(yùn)動主要發(fā)生在60 cm以下土層。
　　 (2)摸清了NO3--N在灌淤土中的水平與垂直運(yùn)移

3、規(guī)律,分析了農(nóng)田中NO3--N運(yùn)移基本特征。非飽和條件下,NO3--N遷移與水分運(yùn)動有很好的一致性,NO3--N往往在濕潤峰處積累。旱作條件下的灌水極易造成NO3--N的淋失,合理控制地下水位,增加非飽和流的向上運(yùn)動可減少N03--N淋失。稻田不同土層NO3--N淋失速度差異較大,45～60 cm土層為NO3--N淋失的限制層。
　　 (3)摸清了稻田不同形態(tài)氮素的時空變化規(guī)律,分析了水氮耦合對氮素遷移轉(zhuǎn)化的影響。田面水氮素濃度

4、受施氮量和灌水量影響。NH4+-N、NO3--N以及T-N較高濃度出現(xiàn)在施肥后,且持續(xù)一周左右,只要在施肥期進(jìn)行合理灌溉,就能極大減少因徑流導(dǎo)致的水體污染。4個深度滲漏水NH4+-N平均濃度與施氮量均里顯著正相關(guān),僅30cm深度滲漏水NH4+-N平均濃度與灌水量呈顯著負(fù)相關(guān)。僅30 cm處NO3--N平均濃度與施氮量呈顯著正相關(guān),與灌水量和NO3--N初始濃度相關(guān)性不顯著。僅30 cm與60cm處T-N平均濃度與施氮量呈顯著正相關(guān),而受

5、灌水量和T-N初始濃度影響較小。施氮與灌水主要影響淺層土體氮素濃度。
　　 (4)分析了水氮耦合作用對水稻發(fā)育及養(yǎng)分積累的影響。各生育指標(biāo)與施氮量呈顯著正相關(guān),而與灌水量相關(guān)性不顯著。若只依據(jù)產(chǎn)量結(jié)果來指導(dǎo)生產(chǎn),常規(guī)施氮量條件下的3個處理與減氮20％條件下的2個節(jié)水處理均為可行的灌水施氮方案。
　　 (5)應(yīng)用水平衡法計算了稻田氮素滲漏損失量,研究得出NO3--N是灌區(qū)稻田氮素?fù)p失的主要形態(tài),且氮素滲漏損失主要發(fā)生在水稻

6、分蘗期。不同處理條件下稻田120 cm處T-N滲漏損失量為12.7～46.2 kg·hm-2,占當(dāng)季水稻化肥施氮量的4.23％～15.4％。氮素滲漏主要以NO3--N形式發(fā)生,占總氮損失的80％左右,灌水量是影響氮素滲漏的主要因素。稻田水分與氮素滲漏在水稻分蘗期最為嚴(yán)重,大量灌水是導(dǎo)致這個階段滲漏最為嚴(yán)重直接的原因,這個階段若能減少灌溉量,即可顯著減少水分與氮素的滲漏損失,減少稻田對水體造成污染的風(fēng)險。若只考慮環(huán)境效益,則3個節(jié)水處理為