微润灌施下压力水头对土壤水氮运移及大棚蔬菜生长的影响

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微润灌溉水肥一体化技术是将微润灌溉与水肥一体化技术相结合的一种新型灌溉施肥技术,借助该技术可以在农业生产中实现节水、节肥、增产等效应。现阶段关于该技术的理论研究与应用相对较少,为丰富该技术的理论框架并为其推广奠定基础,研究了微润灌溉施肥技术的应用效果以及该灌溉施肥模式下土壤水氮分布和运移规律。通过大棚种植试验以及室内土箱模拟试验,以分析纯尿素为肥料,探究在相同施肥浓度下,压力水头对蔬菜生长及土壤水氮运移规律的影响。在大棚中进行番茄及小白菜的种植试验。通过对各处理土壤含水率、铵态氮含量、硝态氮含量的测量,探究压力水头对土壤水氮运移的影响;通过对株高、叶面积、鲜重等蔬菜生长指标的测量,探究压力水头对蔬菜生长的影响;计算各处理灌溉水分生产率、氮肥农学利用效率及肥料增产贡献率,寻找适合不同蔬菜(番茄与小白菜)生长且水肥利用效率较高的压力水头。大棚种植试验每箱铺设两根微润管,间距30 cm,埋深20 cm。(1)大棚番茄种植试验设置1.5 m、2.0 m两组压力水头,分别在施氮浓度为0 mg/L、400 mg/L、800 mg/L下进行试验。研究发现:800 mg/L的施肥浓度生长状况与水肥利用效果更好,该施肥浓度下,2.0 m压力水头处理番茄产量与灌溉水利用效率最高。因此,2.0 m压力水头、800 mg/L施肥浓度更适合大棚番茄生长。(2)大棚小白菜种植试验设置压力水头为1.0 m、1.5 m,分别施加0 mg/L、400 mg/L、800 mg/L浓度氮肥。研究发现:土壤含水率变化符合小白菜需水规律,1.5 m水头处理土壤含水率、铵态氮和硝态氮含量高于1.0 m各处理;400 mg/L的施肥浓度对小白菜生长促进作用更明显,相同施肥浓度下,1.0 m压力水头下小白菜生长情况更好,产量更高,更能达到水肥高效利用的目的。因此,1.0 m水头、400mg/L施肥浓度为更适合大棚小白菜生长的灌水施肥条件。从大棚种植试验中,可以看出不同生长周期的蔬菜对水肥供应的需求不同,压力水头、施肥浓度等参数的变化与蔬菜生长情况密切相关。通过土箱试验,模拟微润灌溉施肥条件下土壤水氮分布及运移过程。试验设置1.0 m、1.25 m、1.5 m、1.75 m、2.0 m五组压力水头,微润管埋深20 cm,将分析纯尿素溶于灌溉水,肥液浓度设置为400 mg/L。在相同施肥浓度与相同入渗周期内,通过测量土壤含水率、铵态氮与硝态氮含量、湿润锋形状及运移距离、累积入渗量等指标,探究压力水头对土壤水氮分布及运移规律。研究表明:各处理土壤含水率与累积入渗量随试验进行呈增长趋势。试验范围内,压力水头越高,二者增长速度越快,试验结束时数值越大。土壤湿润体剖面为上小下大的以微润管为中心的近似椭圆形,湿润锋在各个方向上的运移距离可拟合成形如Y=a Tb的幂函数形式。重力作用下,垂直向下方向上湿润锋运移距离最大。随着肥液入渗,土壤铵态氮与硝态氮含量增长速度由快减慢,随压力水头升高,相同位置铵态氮和硝态氮含量随之升高。距离微润管越远,土壤铵态氮和硝态氮含量越低,铵态氮在-10~10cm土层富集,压力水头越大,该土层铵态氮含量越高;硝态氮随水分向四周扩散,与水分表现出相似的运移规律,压力水头越高,硝态氮在土壤中分布越均匀。
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