波涌灌间歇入渗饱和-非饱合土壤水氮运移特性试验研究

摘要

在查阅国内外相关文献资料的基础上，结合国家自然科学基金项目，采用室内试验和理论研究相结合的技术路线，主要研究了灌施尿素条件下波涌灌水质量、土壤氮素转化运移分布特性及地下水中硝态氮浓度的变化特性，主要研究成果为：
　　 (1)研究了不同地下埋深条件下均质土壤毛管上升水的运动特性。地下水埋深2.0m时毛管水上升高度为1.63m，上升高度随时间的延长而增加；平均上升速率随地下水埋深的增加而减小；上升到相同位置处，地下水埋深越浅的耗时越短。毛管水上升高度、速率、地下水补给量、补给速率均与时间呈幂函数关系，地下水补给量与毛管水上升高度呈二次函数关系，地下水补给速率与毛管水上升速率呈线性函数关系。
　　 (2)研究了尿素肥液间歇入渗和连续入渗能力、湿润锋运移、土壤含水率分布、土壤氮素转化运移特性及地下水中NO3--N浓度的变化特性。间歇入渗降低了肥液的入渗能力，减渗作用在第二周期最为明显；间歇入渗的湿润锋运移速度和距离均小于连续入渗，且随周期数的增加而逐渐减小，但入渗结束后土壤含水率分布更为均匀；简化的Philip模型能更好地描述肥液间歇入渗各周期入渗量随时间的变化关系；土壤NH4+-N随时间的延长先增大后减小，且主要分布在0～100cm土层范围内，相同深度处，间歇入渗土壤NH4+-N含量大于连续入渗，间歇入渗转化生成的NO3--N主要分布于浅层土壤中，而连续入渗土壤中的NO3--N浓度锋面更偏下，深层土壤中NO3--N比间歇入渗的量大，肥料的无效损失严重。连续入渗进入地下水中的NO3--N大于间歇入渗，且浅层的增量较深层的大。
　　 (3)研究了不同灌水定额条件下尿素间歇入渗能力、湿润锋运移、土壤含水率、土壤氮素运移转化特性及地下水中NO3--N浓度的变化特性。间歇入渗的入渗率均随周期数的增加而减小，平均周期减渗率则相反。湿润锋运移距离和土壤含水率均与灌水定额呈正相关。灌水定额越大NH4+-N含量越大。土壤中的NO3--N含量随时间的的延长不断增加，相同深度处，灌水定额越大土壤NO3--N含量越大。入渗结束和再分布过程地下水中NO3--N的增量均随灌水定额的增大而增大，且后者小于前者。
　　 (4)研究了不同肥液浓度条件下尿素间歇入渗能力和土壤水氮运移特性及地下水中NO3--N浓度的变化特性。累积入渗量和湿润锋的运移距离均与肥液浓度之间呈正相关。各周期的间歇入渗率与入渗时间呈负相关，相同时间内的土壤间歇入渗率随肥液浓度的增大而增大。同一深度处土壤含水率与肥液浓度呈正相关。土壤中的NH4+-N主要分布于0～60cm范围内，且相同位置处NH4+-N含量随肥液浓度的增大而增大。土壤中转化生成的NO3--N含量随肥液浓度的增大而增多，土壤深层处较为明显。不同肥液浓度地下水中NO3--N的变化规律相似，在0～30cm范围内，不同肥液浓度地下水中的NO3--N增量与其所处深度之间呈指数函数关系。