水-沼液一体穴灌土壤水分及铵态氮迁移特征试验研究

摘要

随着我国设施农业的快速发展，农业生产与农业水肥供需之间的矛盾已日益突出，导致农业生态环境的不断恶化。沼液是沼气工程的附带产物，含有丰富的养分，有很高的利用的价值；而穴灌技术是农业生产中行之有效的节水灌方式，本文以水-沼液溶液为研究对象，借助穴灌方式的基础上，室内模拟入渗试验，系统研究土壤容重、沼液浓度、穴孔直径和穴孔深度四个影响因素对水-沼液一体穴灌土壤入渗特性的影响以及对水分、铵态氮迁移分布特征影响，主要研究结论为：
　　（1）水-沼液一体穴灌入渗速率和累积入渗量均随着土壤容重、沼液浓度的增大而降低，其中 CK对照处理的入渗速率最大，沼液处理组入渗速率与 CK对照处理的入渗速率相比差异明显，沼液浓度越大，入渗速率降低越明显；入渗速率和累积入渗量均随着穴孔直径的增大呈现出递增趋势，当穴孔深度由5cm增大到10cm时，初始入渗速率增大2-3倍。
　　（2）利用Kostiakov入渗模型对不同处理条件下的入渗速率和累积入渗量与时间的动态关系进行拟合，结果显示二者均与时间具有极显著的相关性，R2均达0.9以上，且拟合模型的P值均小于0.01，达到差异极显著水平；经验入渗系数 K值随土壤容重的增大而递减，随着穴孔直径和穴孔深度的增加而增大，经验入渗指数α随着土壤容重、沼液浓度、穴孔直径的增大而增大，而随着穴孔深度的增大而降低。
　　（3）通过测定水-沼液一体穴灌湿润体土壤含水率，结果表明各处理湿润体内土壤含水率最高的区域分布较为规律，基本分布在穴孔底部2cm、横向3cm的范围内。湿润体内土壤含水率随着沼液浓度和土壤容重的增大而降低，并且随着沼液浓度的增大，土壤含水率分布趋于均匀，急速降低区域逐渐减小。随着穴孔直径的增大，高含水率的分布范围逐渐增大；当穴孔深度由5cm增大到10cm时，CK对照处理的水分比沼液处理更易向下层土壤迁移。
　　（4）水-沼液一体穴灌湿润体内铵态氮含量迁移分布规律基本相同，即在穴孔位置附近达到最大值，随着入渗距离的增大，土壤湿润体内铵态氮含量迅速降低至土壤铵态氮含量的本底值，甚至略低于该本底值，而在湿润锋位置处铵态氮含量出现了小幅度的增大的现象。因此，从穴孔位置开始可以将铵态氮分布趋势划分为三个区域，分别是穴孔位置处的铵态氮高含量区、围绕高含量区的铵态氮含量急降区和远离穴孔位置的铵态氮低含量空白区。
　　（5）水-沼液一体穴灌土壤湿润体内的铵态氮含量随着穴孔直径的增大而逐渐降低，铵态氮含量急降区域逐渐增大，铵态氮高含量区的铵态氮浓度随着土壤容重的增大而增大，但铵态氮含量的分布范围逐渐减小，由于穴孔深度的增大，土壤湿润体内铵态氮含量纵向迁移距离增大，并且铵态氮分布的纵向迁移距离大于横向迁移距离。
　　（6）利用线性函数、三次多项式函数和幂函数对土壤湿润体纵向方向上铵态氮含量随着土壤含水率的变化关系进行拟合对比分析，发现土壤铵态氮含量随着土壤含水率的变化关系与三次多项式函数a?0时的函数图像吻合度最高，拟合R2达到0.9以上。