设施菜地土壤氮素运移及淋溶损失模拟评价

摘要

设施菜地因大水大肥管理方式导致的氮素淋失已成为当前关注焦点.探寻氮素淋失阻控技术需要首先探明土壤中NO3--N的运移和淋失过程,找到淋失阻控的关键点,从而实现蔬菜栽培高产量低环境成本.本研究以京郊设施菜地黄瓜-番茄轮作系统为研究对象,通过田间试验获取土壤温度、湿度、NO3--N含量等数据,对反硝化-分解(DNDC)模型进行参数校验,并以农民常规种植模式为基线情景,设置改变土壤基础性质、灌溉量、施氮量等不同情景,运用DNDC模型对设施菜地系统土壤氮素运移及淋溶损失进行定量评价.结果表明:经验证后的DNDC模型能够较好地模拟蔬菜产量、5 cm土壤温度和0～20 cm土壤孔隙含水率变化以及NO3--N的迁移过程,是模拟和评价氮素运移和损失的有效工具.模拟不同情景表明,设施菜地0～60 cm土壤NO3--N累积主要受灌溉水量和氮肥施入量的影响,此外土壤pH和土壤有机碳的变化也是影响NO3--N运移的重要因子.节水节肥是设施菜地氮素淋失减量的最有效方法,相比常规措施,同时减少20％灌溉量和20％施氮量可明显降低59.04％的NO3--N淋失量.同时,在节水节肥的基础上改变灌溉方式并提高20％土壤有机碳含量,在保证蔬菜产量的前提下,能够进一步降低69.04％的NO3--N淋失量.可见,DNDC模型为设施菜地NO3--N淋失评价和阻控提供了一个较好的解决方案.在当前重点关注减氮节水等管理措施的同时,提高土壤本身的质量,不失为一种更有效的减少设施菜地氮素淋失的途径.