冬小麦生育期农田尺度下土壤硝态氮淋失动态的数值模拟

摘要

在北京通州区永乐店田间试验的基础上,假设土壤由一系列不发生相互作用的一维土柱组成,根据实测的土壤有机质含量,假定土壤有机氮的矿化作用速率常数(零级动力学)和有机质含量成正比,运用HYDRUS-1D软件,分别就考虑和不考虑土壤有机氮的矿化速率的空间变异性这两种方案,对2000～2001年冬小麦生长条件下农田尺度土壤氮素转化和硝态氮淋失规律进行了数值分析.两种方案的模拟结果表明:考虑和不考虑土壤有机氮矿化速率的空间变异性对剖面250cm埋深处硝态氮淋失量的影响很小,其差异主要在于前者对土壤氮素的矿化量、固持及反硝化量、作物吸氮量的影响更大,其空间变异性高于不考虑矿化速率时的结果.剖面250cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为2.25mm、0.00984mg/cm2,变异系数大于1.46,属于强变异性.对模拟结果进行地统计学分析,结果表明:剖面250cm埋深处的土壤水渗透量和硝态氮淋失量的半方差函数为纯块金形式,在空间上表现为相互独立.考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量、吸氮量均可用球状模型描述,其变程与土壤有机质含量的变程接近,约为4.7m;而不考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量用线性无基台值模型描述,即,在研究区域内无有限的半方差.通过对剖面250cm埋深处的土壤硝态氮淋失量与模型主要输入参数(参量)及pH、EC、OM进行统计分析得知,硝态氮的淋失主要受土壤物理性质的影响,与土壤容重和水力学参数KS、θS、α之间存在显著的相关性,各自的决定系数依次约为0.65、0.31、0.22、0.15.