大棚黃瓜滴灌水肥一體化土壤硝態(tài)氮分布特征.pdf

竇 超 銀 郭 海 瑞 孟 維 忠 等 大 棚 黃 瓜 滴 灌 水 肥 一 體 化 土 壤 硝 態(tài) 氮 分 布 特 征 J 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2020 48 6 110 116 doi 10 15889 j issn 1002 1302 2020 06 023 大 棚 黃 瓜 滴 灌 水 肥 一 體 化 土 壤 硝 態(tài) 氮 分 布 特 征 竇 超 銀 1 郭 海 瑞 1 孟 維 忠 2 陳 偉 2 延 瑋 辰 2 1 揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇揚(yáng)州225009 2 遼寧省水利水電科學(xué)研究院 遼寧沈陽(yáng)110003 摘 要 為探究滴灌水肥一體化條件下土壤硝態(tài)氮的空間分布特征 以大棚黃瓜為對(duì)象 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 研 究不同灌溉下限 田間持水率的65 75 85 分別記為W 1 W 2 W 3 施氮量 產(chǎn)量理論需氮量的70 100 130 分別記為N 1 N 2 N 3 和施鉀量 產(chǎn)量理論需鉀量的70 100 130 分別記為K 1 K 2 K 3 對(duì)硝態(tài)氮分布和 含量的影響 結(jié)果表明 滴灌水肥一體化灌溉滴頭正下方存在低土壤NO 3 N含量區(qū)域 NO 3 N在壟坡和壟溝區(qū) 域累積 并有明顯的表聚特征 隨著灌溉下限的增大 土壤剖面NO 3 N含量有先增大后減小的趨勢(shì) 灌溉下限越 低 滴頭附近NO 3 N含量越小 灌溉下限越高 NO 3 N越集中于中下層土壤 土壤剖面NO 3 N含量隨施氮量增 加而增大 水平和垂直方向各點(diǎn)NO 3 N含量均會(huì)增加 高施氮量提高硝態(tài)氮含量更為明顯 土壤剖面NO 3 N含 量隨著施鉀量的增加而增大 在水平方向上 NO 3 N含量的增加主要在15cm以外 而垂直方向主要在0 20cm土 層 試驗(yàn)3因素對(duì)土壤剖面NO 3 N含量的影響表現(xiàn)為施氮量 施鉀量 灌溉下限 N 3 K 3 W 2 組合條件下土壤剖面 NO 3 N含量最高 關(guān) 鍵 詞 灌溉下限 施氮量 施鉀量 隨水施肥 硝態(tài)氮分布 中 圖 分 類 號(hào) S275 6 S642 206 S642 207 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號(hào) 1002 1302 2020 06 0110 07 收稿日期 2019 02 28 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金 編號(hào) 51609208 遼寧 省科技攻關(guān)計(jì)劃課題 編號(hào) 2015103030 作者簡(jiǎn)介 竇超銀 1982 男 江蘇如皋人 博士 高級(jí)工程師 主要 從事節(jié)水灌溉原理與技術(shù)研究 E mail chydou 我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)普遍存在施肥過(guò)量的問(wèn)題 由于肥 料過(guò)量投入導(dǎo)致的環(huán)境污染 土壤質(zhì)量退化等一系列 后果日益嚴(yán)重 其中氮肥的不合理應(yīng)用尤為突出 研 究表明 設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中平均每季氮肥投入量為 1000kg hm 2 是作物吸收量的5倍左右 當(dāng)季利用率 低于10 1 大量的氮素被殘留在土壤中 0 90cm 土層氮含量可達(dá)到500 1230kg hm 2 2 當(dāng)季氮素 化肥的20 25 隨降雨徑流和滲漏排出農(nóng)田 3 構(gòu)成地下水和地表水污染的主要污染源 每年流入 河流中的氮有29 1 67 5 來(lái)自農(nóng)田徑流 4 隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和農(nóng)戶持續(xù)盲目地增加 肥料投入 若不改變傳統(tǒng)粗放的水肥管理技術(shù) 對(duì) 生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響勢(shì)必會(huì)更加嚴(yán)重 滴灌水肥一體化技術(shù)是根據(jù)作物需水需肥規(guī) 律將水肥以溶液形式通過(guò)滴灌系統(tǒng)適時(shí)適量供給 作物的灌溉施肥技術(shù) 具有精確控制 降低鹽漬化 和地下水污染風(fēng)險(xiǎn) 減小土壤養(yǎng)分濃度劇變和有利 于根系吸收養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn) 近幾年在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到 較快發(fā)展并取得明顯的生態(tài)效果 滴灌水肥一體 化對(duì)硝態(tài)氮 NO 3 N 的調(diào)控 一方面是利用 NO 3 N具有易遷移性和易被淋洗的特點(diǎn) 另一方 面是利用滴灌局部灌溉 結(jié)合少量多次的灌溉制度 將灌溉水控制在較小的濕潤(rùn)區(qū)域內(nèi) 保持含水量在 較高水平的特性 5 Singandhupe等研究表明 滴灌 明顯減少了深層滲漏和土壤蒸發(fā) 并能精確控制根 層水分狀況 隨水所施肥料主要分布在根系層 提 高肥料利用效率 與溝灌相比 水肥一體化增產(chǎn) 3 7 12 5 節(jié)水31 37 NO 3 N吸收量 增加8 11 6 Sharmasarkar等研究表明 滴灌 水肥一體化能夠有效調(diào)控土壤氮素的分布 通過(guò)減 少深層滲漏減少氮素淋失 7 Li等研究表明 無(wú)論 水肥如何組合 NO 3 N總是在濕潤(rùn)體邊界累積 但 如果隨水施肥管理不當(dāng) 容易造成養(yǎng)分分布在根區(qū) 外 8 Ajdary等研究認(rèn)為 土壤質(zhì)地是影響滴灌水 肥一體化NO 3 N分布的主要因素 盡管NO 3 N 向濕潤(rùn)體外部遷移 在根系分布層仍保持著足夠的 NO 3 N 4 由此可見 滴灌水肥一體化條件下 NO 3 N和土壤水分在土空間分布形狀上具有一致 0 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 性 含量大小分布趨勢(shì)則相反 這一分布特征也是 滴灌水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的理論基礎(chǔ) 而隨著滴 灌水肥一體化應(yīng)用研究的進(jìn)一步深入 滴灌水肥一 體化已不再是單一的施肥技術(shù) 而逐漸成為高效的 水肥綜合管理技術(shù) 研究者們開始關(guān)注水肥一體化 下灌溉和施肥制度的合理制定 井濤等研究認(rèn)為滴 灌水肥一體化施氮量為90kg hm 2 時(shí)氮肥利用效率 最高 9 栗巖峰等的研究表明高施氮量會(huì)增加氮素 淋失風(fēng)險(xiǎn) 10 灌溉施肥制度的調(diào)整必然引起土壤 中NO 3 N分布的變化 反之 通過(guò)研究不同灌溉 施肥條件下NO 3 N分布的變化規(guī)律可為調(diào)整灌 溉施肥制度提供依據(jù) 但目前相關(guān)研究報(bào)道還較 少 本研究以水肥一體化應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)即灌溉 下限 施氮量和施鉀量為試驗(yàn)因素 擬通過(guò)田間試 驗(yàn)得出不同水肥條件下硝態(tài)氮的空間分布特征及 各因素對(duì)硝態(tài)氮分布的影響規(guī)律 以期為地區(qū)滴灌 水肥一體化技術(shù)的合理應(yīng)用提供參考 1 試 驗(yàn) 材 料 與 方 法 1 1 試 驗(yàn) 區(qū) 概 況 試驗(yàn)在遼寧省灌溉試驗(yàn)中心站 120 30 44 E 42 08 59 N 的高標(biāo)準(zhǔn)日光溫室中進(jìn)行 試驗(yàn)站位于 遼寧省沈陽(yáng)市黃家鄉(xiāng) 為平原地帶 屬溫帶大陸性季 風(fēng)氣候 供試土壤為黏壤土 容重為1 33g cm 3 土 壤飽和體積含水率為42 2 田間持水率為24 土 壤中等肥力偏下 速效鉀含量為81 3mg kg 速效磷 含量為18 4mg kg 堿解氮含量為75 4mg kg 全 氮含量為1 1 g kg 有機(jī)質(zhì)含量為1 2 土壤pH 值為7 1 1 2 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 試驗(yàn)種植作物為黃瓜 供試品種為瑪麗亞 黃 瓜采用大壟雙行種植 壟寬1 5m 壟長(zhǎng)7m 壟臺(tái)高 0 15m 行距為0 5m 株距為0 45m 每壟種植黃 瓜16株 兩壟之間的距離為1 5m 采用膜下滴灌 灌溉 黃瓜定植前在壟中心鋪設(shè)滴灌帶 滴頭間距 為0 3m 滴頭流量為1 38L h 覆膜完成后 在滴 灌帶兩側(cè)水平距離0 25m處種植作物 黃瓜定植 時(shí) 為保證黃瓜緩苗率 各處理統(tǒng)一灌水25mm 此 后 根據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行灌溉 滴灌布置示意圖及取 樣點(diǎn)分布見圖1 黃瓜各處理施肥時(shí)間統(tǒng)一 分別為種植前施底 肥 撒施腐熟的有機(jī)肥225 m 3 hm 2 施復(fù)合肥 750kg hm 2 生長(zhǎng)期內(nèi)追肥 每次肥料用量根據(jù)處 理設(shè)置而異 追肥均采用隨水施肥的方式 灌水 15mm 肥料在灌水3 4 4 5時(shí)施完 剩余水量用 于沖洗管道內(nèi)殘留肥料 試驗(yàn)設(shè)置不同處理灌溉下限 W 氮素施用量 N 和鉀施用量 K 灌溉下限分別為20cm處田 間持水量的65 W 1 75 W 2 85 W 3 氮 素施用量設(shè)低氮 N 1 中氮 N 2 高氮 N 3 等3個(gè) 水平 鉀施用量設(shè)低鉀 K 1 中鉀 K 2 高鉀 K 3 等3個(gè)水平 其中N 2 處理和K 3 處理根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量 和產(chǎn)量理論需肥量計(jì)算 N素施用量為252kg hm 2 K 2 O施用量為351kg hm 2 高氮和高鉀施用量增加 30 低氮和低鉀施用量減小30 施肥量60 用 量作為底肥施入 剩余用量分別在坐果期 始收期 盛果期和盛采期追施 每次追施肥量為總量的 10 所施用的肥料為尿素 含N46 和硫酸鉀 含K 2 O50 各處理設(shè)計(jì)如表1所示 試驗(yàn)在3 個(gè)大棚中進(jìn)行 每個(gè)大棚內(nèi)55條壟 兩側(cè)選出5條 壟不作處理 即中間50條壟開展試驗(yàn) 每5條壟為 1個(gè)小區(qū) 7 5m 7 0m 單個(gè)大棚劃分為10個(gè)小 1 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 區(qū) 隨機(jī)布置9個(gè)處理 空余1個(gè)小區(qū)無(wú)處理 每 個(gè)大棚作為1個(gè)重復(fù) 每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù) 田間 管理工作聘請(qǐng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員負(fù)責(zé) 參考當(dāng) 地經(jīng)驗(yàn)做法 表1 大 棚 黃 瓜 水 肥 一 體 化 正 交 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 試驗(yàn)處理 水平組合 試驗(yàn)因素 灌水下限 施氮量 施鉀量 1 W 1 N 1 K 1 65 田 70 N 目標(biāo) 70 K 目標(biāo) 2 W 1 N 2 K 2 65 田 100 N 目標(biāo) 100 K 目標(biāo) 3 W 1 N 3 K 3 65 田 130 N 目標(biāo) 130 K 目標(biāo) 4 W 2 N 1 K 2 75 田 70 N 目標(biāo) 100 K 目標(biāo) 5 W 2 N 2 K 3 75 田 100 N 目標(biāo) 130 K 目標(biāo) 6 W 2 N 3 K 1 75 田 130 N 目標(biāo) 70 K 目標(biāo) 7 W 3 N 1 K 3 85 田 70 N 目標(biāo) 130 K 目標(biāo) 8 W 3 N 2 K 1 85 田 100 N 目標(biāo) 70 K 目標(biāo) 9 W 3 N 3 K 2 85 田 130 N 目標(biāo) 100 K 目標(biāo) 注 表中 田 為土壤田間持水量 N 目標(biāo) 為目標(biāo)產(chǎn)量理論施氮量 K 目標(biāo) 為目標(biāo)產(chǎn)量理論施鉀量 1 3 測(cè) 定 指 標(biāo) 與 方 法 土壤含水量通過(guò)TRIME測(cè)定 每日08 00讀數(shù) 指導(dǎo)灌溉 在黃瓜盛采期追肥后1周 用土鉆取土 樣 取樣點(diǎn)位置為距離滴頭水平距離0 15 30 45 75cm處 取樣深度為0 10 10 20 20 30 30 40 40 60cm 土樣NO 3 N含量由遼寧省農(nóng)業(yè)科 學(xué)院測(cè)試分析中心測(cè)定 常規(guī)數(shù)據(jù)整理由Excel 2010完成 分析單因素對(duì)NO 3 N含量影響時(shí)取單 因素平均值 NO 3 N剖面分布采用Surfer8 0繪 制 正交極差和方差分析由SPSS20 0完成 2 結(jié) 果 與 分 析 2 1 不 同 灌 溉 下 限 土 壤 剖 面NO 3 N 分 布 特 征 不同灌溉下限NO 3 N含量與分布如圖2所 示 各處理NO 3 N空間分布形狀相近 在滴頭正 下方20 cm以下 水平距離20 cm以內(nèi) 均出現(xiàn) NO 3 N低含量區(qū)域 含量低于30mg kg 在壟坡 和壟溝交匯處是剖面NO 3 N含量最高區(qū)域 在 W 1 和W 2 處理中 含量高于120mg kg 在W 3 處理 中含量達(dá)到90mg kg 在壟臺(tái) 壟坡和壟溝NO 3 N 表聚明顯 表層0 10cm含量多高于60mg kg 此 外 NO 3 N空間分布具有顯著的梯度分布特點(diǎn) 越 接近表層 含量梯度越大 W 1 W 2 和W 3 處理剖面 NO 3 N平均含量分別為54 4 57 3 53 0mg kg 即隨著灌溉下限的增大 剖面NO 3 N含量有先增 大后減小的趨勢(shì) 不同水平距離NO 3 N含量變化如圖3 A所 示 在水平方向上 NO 3 N含量總體變化趨勢(shì)為隨 滴頭距離的增大 NO 3 N含量先增大后減小 距 滴頭0 15cm處W 1 處理NO 3 N含量均值最小 約為32 mg kg W 2 處理和W 3 處理含量均約為 40mg kg 高出W 1 處理25 0 30cm處W 2 處理 和W 1 處理的 NO 3 N 含量分別增至59 6 63 6mg kg W 3 處理增量較小 NO 3 N含量為 51 0mg kg 45cm處各處理NO 3 N含量均進(jìn)一 步增大 NO 3 N含量在75 7 77 2mg kg之間 2 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 變幅僅為2 0 處理之間差異較小 壟中 75 cm 處 NO 3 N含量下降 其中W 1 處理減幅最大 降 低20 9 W 2 處理減幅最小 減少13 2 表明灌 溉下限對(duì)NO 3 N水平分布的影響主要在滴頭附 近區(qū)域 且在低灌溉下限控制下NO 3 N含量 較小 在垂直方向上 NO 3 N含量總體變化趨勢(shì)為 隨土層深度增大而減小 圖3 B 在0 10cm處 W 2 處理NO 3 N含量最高 約為104 4mg kg 分 別高出W 3 處理和W 1 處理43 5 15 4 10 20 20 30cm處NO 3 N含量較表層急劇下降 W 3 處理在20 30cm深度含量高于其他處理 而 W 1 處理含量最低 30cm以下土層 NO 3 N含量 相對(duì)穩(wěn)定 減幅小 W 2 處理NO 3 N含量最低 這 表明灌溉下限控制越高 NO 3 N越集中于中下層 土壤 2 2 不 同 施 氮 量 土 壤 剖 面NO 3 N 分 布 特 征 不同施氮量土壤剖面NO 3 N含量與分布如 圖4所示 不同施氮處理滴頭正下方均有 字形 低NO 3 N含量區(qū)域 NO 3 N主要在 字外累 積 其分布特征與不同灌溉下限條件下NO 3 N分 布特征相同 N 1 處理和N 3 處理NO 3 N在壟坡的 富集較N 2 處理明顯 NO 3 N含量高于110mg kg 在近地表含量梯度變化也高于N 2 處理 N 1 N 2 和 N 3 剖面NO 3 N平均含量分別為52 0 50 4 62 3mg kg 即低氮和中氮處理用量引起剖面中 NO 3 N含量差異較小 隨著施氮的增加 土壤剖面 中NO 3 N含量有增大的趨勢(shì) 由圖5可知 在水平方向上 NO 3 N含量總體 變化趨勢(shì)為0 15cm時(shí)NO 3 N含量變化小 15 45cm時(shí)NO 3 N含量迅速增大并在45cm處達(dá)到 峰值 70 4 87 2mg kg 45 75 cm時(shí)NO 3 N 含量急劇減小 在近滴頭45cm范圍內(nèi)NO 3 N含 量平均增加105 5 從壟坡到壟溝含量平均下降 17 0 N 3 處理不同水平距離NO 3 N含量均高 于其他處理 其中0 15 cm時(shí)差距較小 僅高出 1 5 10 3mg kg 隨著距離的增加差異增大 45cm 處較N 2 處理和N 1 處理均高出23 8 N 1 處理在 0 45cm內(nèi)NO 3 N含量高于N 2 處理 但壟溝中 含量低于N 2 處理 差值因距離變化而異 沒有明顯 的規(guī)律 表明當(dāng)施氮量高于中氮處理施氮量時(shí) 距 離滴頭不同水平位置NO 3 N含量均會(huì)因施氮量 的增加而增加 反之施用量引起的水平方向含量差 異不明顯 在垂直方向上 NO 3 N含量總體變化 3 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 趨勢(shì)為隨土層深度增大而減小 且NO 3 N含量的 減小幅度也隨著土層深度的增加而減小 表層 NO 3 N含量從75 5 103 7mg kg 0 10cm時(shí) 減少到44 6 50 3 mg kg 10 20 cm時(shí) 下降 48 5 62 4 而30 60cm土層NO 3 N含量 差異范圍為1 4 2 3mg kg 降幅低于5 3 各 處理之間 N 3 處理不同深度土層NO 3 N含量均 高于N 2 處理和N 1 處理 但隨著深度增加 差異逐 漸減小 如N 3 處理與N 2 處理差異由0 10cm土層 的28 3 mg kg 減少到 40 60 cm 土層的 2 3mg kg N 1 處理和N 2 處理除表層NO 3 N含量 存在差異外 10cm以下土層含量均接近 圖5 表 明高施氮量對(duì)不同深度土層NO 3 N含量有明顯 提升作用 當(dāng)施氮量低于中氮處理施氮量時(shí) 施氮 量對(duì)NO 3 N含量垂直方向上的分布影響不明顯 2 3 不 同 施 鉀 量 土 壤 剖 面NO 3 N 分 布 特 征 不同施鉀量NO 3 N含量與分布如圖6所示 NO 3 N分布形式與不同灌溉下限及施氮量條件下 分布一致 剖面中心存在NO 3 N低含量區(qū) 壟坡 和壟溝具有明顯的表聚性 壟坡和壟溝NO 3 N含 量和變化梯度隨著施鉀量的增加而增大 K 1 K 2 和 K 3 剖面NO 3 N平均含量分別為59 0 54 6 51 1mg kg 即隨著施鉀量的增加 土壤剖面 NO 3 N含量有減小的趨勢(shì) 由圖7可知 在水平方向上 NO 3 N含量隨著 到滴頭距離的增大先增大后減小 各處理NO 3 N 含量峰值均出現(xiàn)在水平距離45cm處 距滴頭0 15cm內(nèi)NO 3 N含量相對(duì)穩(wěn)定 不同處理NO 3 N含量在33 4 43 5mg kg范圍內(nèi) 差異較小 在 水平距離為30 75 cm時(shí) NO 3 N含量隨著施鉀 量的增加而增大 K 3 處理高出K 1 處理13 3 17 3mg kg 增幅達(dá) 19 5 35 0 但在45 75cm時(shí) K 2 處理和K 1 處理NO 3 N含量接近 圖 7 這表明施鉀量對(duì)NO 3 N水平分布的影響主要 在15 cm以外 在施鉀量高于中鉀處理施用量時(shí) NO 3 N有明顯的提高 在垂直方向上 NO 3 N 含量總體變化趨勢(shì)為隨土層深度增大而減小 在 0 20cm內(nèi) 各處理NO 3 N含量迅速減小 減幅 為24 7 28 3 處理之間NO 3 N含量表現(xiàn)為 K 3 K 2 K 1 表層差異最大 K 3 高出K 1 處理 26 1 隨著土層深度增加 處理之間差異減小 20cm土層以下NO 3 N含量變化趨緩 含量變化 在9 2 14 7mg kg范圍內(nèi) 處理之間NO 3 N含 量相近 圖7 這表明在垂直方向上施鉀量對(duì) 4 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 NO 3 N含量的影響主要在0 20cm土層 鉀素施 用量的增加可以促進(jìn)NO 3 N含量增加 2 4 土 壤NO 3 N 含 量 影 響 因 素 分 析 滴灌水肥一體化NO 3 N含量極差分析如表2 所示 不同灌溉下限NO 3 N含量表現(xiàn)為W 2 W 3 W 1 不同氮量施用條件下NO 3 N含量表現(xiàn) 為N 3 N 1 N 2 施鉀量對(duì)NO 3 N含量的影響為 K 3 K 2 K 1 即75 田間持水量 高施氮量和高施 鉀量條件下土壤NO 3 N含量較高 但方差分析結(jié) 果表明 灌溉下限 施氮量和施鉀量對(duì)土壤剖面 NO 3 N含量影響均未達(dá)到顯著水平 表3 試驗(yàn) 因素對(duì)NO 3 N含量的影響表現(xiàn)為施氮量 施鉀 量 灌溉下限 表2 說(shuō)明滴灌水肥一體化對(duì) NO 3 N含量具有一定的調(diào)控能力 施氮量從根本 上改變了輸入土壤中的氮量 是剖面NO 3 N含量 的主要影響因素 而灌溉對(duì)剖面NO 3 N含量影響 較小 根據(jù)極差分析結(jié)果可知 N 3 K 3 W 2 組合是提 高剖面NO 3 N含量的最優(yōu)組合 3 討 論 與 結(jié) 論 水分是NO 3 N運(yùn)移的載體 NO 3 N在土壤 中的分布取決于土壤水分的運(yùn)動(dòng) 滴灌條件下 土 壤水分從點(diǎn)源徑向擴(kuò)散 盡管滴頭水力性能 土壤 質(zhì)地和作物吸水等會(huì)影響土壤水分運(yùn)動(dòng) 總體上水 分分布呈半球或橢球狀 球體半徑在灌溉作用下持 續(xù)增大 但濕潤(rùn)峰的推進(jìn)逐漸趨緩 濕潤(rùn)體內(nèi) 點(diǎn)源 處土壤水分飽和 向外徑向遞減 11 由于NO 3 N 不存在專性吸附 易在土壤水分中擴(kuò)散和遷移 水 肥一體化隨水進(jìn)入土體的NO 3 N在水勢(shì)梯度作 用下徑向運(yùn)動(dòng) 因此 在本試驗(yàn)中 滴灌的水分運(yùn)動(dòng) 特征是NO 3 N分布的主要影響因素 滴頭正下方 表2 正 交 試 驗(yàn)NO 3 N 含 量 極 差 分 析 試驗(yàn)處理 試驗(yàn)因素 W N K NO 3 N含量 mg kg W 1 N 1 K 1 1 1 1 38 3 W 1 N 2 K 2 1 2 2 49 9 W 1 N 3 K 3 1 3 3 70 8 W 2 N 1 K 2 2 1 2 60 5 W 2 N 2 K 3 2 2 3 48 8 W 2 N 3 K 1 2 3 1 62 5 W 3 N 1 K 3 3 1 3 57 2 W 3 N 2 K 1 3 2 1 52 4 W 3 N 3 K 2 3 3 2 53 5 K 1 mg kg 159 0 156 0 153 2 K 2 mg kg 171 8 151 2 163 9 K 3 mg kg 163 2 186 8 176 9 k 1 mg kg 53 0 52 0 51 1 k 2 mg kg 57 3 50 4 54 6 k 3 mg kg 54 4 62 3 59 0 優(yōu)平均 W 2 N 3 K 3 R j 4 3 11 9 7 9 主次順序 N K W 注 K 1 K 2 K 3 分別為試驗(yàn)因素1 2 3水平NO 3 N含量之和 k 1 k 2 k 3 分別為試驗(yàn)因素1 2 3水平NO 3 N含量的平均值 優(yōu)平 均為某因素下均值最大的水平 極差 R j 為最大均值與最小均值 之差 表3 NO 3 N 含 量 正 交 方 差 分 析 試驗(yàn)因素 平方和 自由度 均方 F值 P值 W 28 5 2 14 2 0 088 0 919 N 249 7 2 124 8 0 776 0 563 K 93 1 2 46 5 0 289 0 776 誤差 321 9 2 161 0 土壤在長(zhǎng)期淋洗作用下 NO 3 N淋失 成為土壤剖 面NO 3 N含量最低區(qū)域 NO 3 N隨水運(yùn)動(dòng)到壟 坡和壟溝后 隨著土壤水分的消耗而累積 尤其是 表土在蒸發(fā)作用下 有明顯的表聚特征 灌溉下限土壤水分含量設(shè)置越高 濕潤(rùn)體含水 量長(zhǎng)期保持在較高水平 灌溉頻繁 且每次灌溉初 5 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期 始含水量高 水分運(yùn)移速度較大 土壤中NO 3 N 容易淋洗 12 灌溉下限越低 單次灌溉水量越多 土 壤中充水孔隙較多 水分連續(xù)性較好 水流在土壤 中流動(dòng)所受的阻力減小 13 也會(huì)導(dǎo)致NO 3 N淋洗 到深層土壤中 因此 本試驗(yàn)中 高水分下限控制為 少量多次灌溉 低水分下限控制為大水量小頻率灌 溉 部分NO 3 N淋出剖面或分布在距離滴頭較遠(yuǎn) 位置 剖面NO 3 N含量均低于75 田間持水量作 為土壤水分控制下限處理 施氮是土壤NO 3 N 含量增加的主要途徑之一 Kiggundu等研究表明 NO 3 N隨著養(yǎng)分使用量增加而增加 同時(shí)增大淋 失風(fēng)險(xiǎn) 14 本試驗(yàn)結(jié)果也表明隨著施氮量增加 剖 面NO 3 N含量提高 這與前人的研究結(jié)果 14 一 致 盡管鉀素用量對(duì)土壤氮素影響研究報(bào)道較少 但研究表明 施鉀可提高追施氮肥在土壤中的殘留 量 15 可降低氮肥的揮發(fā)損失 如當(dāng)尿素和氯化鉀 以1 1同步追施可使尿素中的氨揮發(fā)損失量從 42 降低到4 6 16 氮素?fù)p失量減少50 17 本試驗(yàn)結(jié)果表明增加施鉀量可提高土壤剖面 NO 3 N含量 此外 在滴灌灌溉條件下 因施氮量 和施鉀量增加的NO 3 N含量主要在距離滴頭水 平距離15cm以外區(qū)域 這一區(qū)域與作物根系分布 相一致 為作物氮素吸收提供了有利條件 由此可見 滴灌的水分運(yùn)動(dòng)和分布特性決定了 滴灌水肥一體化氮素的分布 灌溉下限 施氮量和 施鉀量通過(guò)改變NO 3 N的運(yùn)移速度 濃度和阻力 等動(dòng)力學(xué)參數(shù) 改變剖面NO 3 N含量 但未從根 本上改變NO 3 N的分布形式 施氮量對(duì)NO 3 N 含量影響最大 其次為施鉀量 灌溉下限對(duì)NO 3 N 含量影響最小 參 考 文 獻(xiàn) 1 ZhuJH LiXL ChristieP etal Environmentalimplicationsoflow nitrogenuseefficiencyinexcessivelyfertilizedhotpepper Capsicum frutescens L cropping systems J Agriculture Ecosystems Environment 2005 111 1 70 80 2 HuYC SongZW LuWL etal Currentsoilnutrientstatusof intensivelymanaged greenhouses J Pedosphere 2012 22 6 825 833 3 黃國(guó)勤 王興祥 錢海燕 等 施用化肥對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影 響及對(duì)策 J 生態(tài)環(huán)境 2004 13 4 656 660 4 AjdaryK Singh D K Singh A K et al Modelling of nitrogen leachingfrom experimental onion field under drip fertigation J AgriculturalWaterManagement 2007 89 1 2 15 28 5 Freeman B M Blackwell J Garzoli KV Irrigation frequencyand total water application with trickle and furrow systems J AgriculturalWaterManagement 1976 1 1 21 31 6 SingandhupeRB RaoG PatilNG etal Fertigationstudiesand irrigation scheduling in drip irrigation system in tomato crop LycopersiconesculentumL J EuropeanJournalofAgronomy 2003 19 2 327 340 7 SharmasarkarFC SharmasarkarS MillerSD etal Assessmentof dripand flood irrigation on waterand fertilizeruse efficiencies for sugarbeets J Agricultural Water Management 2001 46 3 241 251 8 LiJS ZhangJJ RenL Waterandnitrogendistributionasaffected byfertigationofammoniumnitratefromapointsource J Irrigation Science 2003 22 1 19 30 9 井 濤 樊明壽 周登博 等 滴灌施氮對(duì)高壟覆膜馬鈴薯產(chǎn)量 氮素吸收及土壤硝態(tài)氮累積的影響 J 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2012 18 3 654 661 10 栗巖峰 李久生 李 蓓 滴灌系統(tǒng)運(yùn)行方式和施肥頻率對(duì)番茄 根區(qū)土壤氮素動(dòng)態(tài)的影響 J 水利學(xué)報(bào) 2007 38 7 857 865 11 BhatnagarPR ChauhanHS Soilwatermovementunderasingle surfacetricklesource J AgriculturalWaterManagement 2008 95 7 799 808 12 王振華 鄭旭榮 任 杰 等 土壤初始含水率對(duì)地下滴灌線源 入滲土壤水分運(yùn)動(dòng)影響的試驗(yàn)研究 J 灌溉排水學(xué)報(bào) 2008 27 5 77 79 13 任 杰 地下滴灌灌水設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響研 究 D 石河子 石河子大學(xué) 2008 14 Kiggundu N Migliaccio KW SchafferB et al Watersavings nutrientleaching and fruit yield in a young avocado orchard as affected by irrigation and nutrient management J Irrigation Science 2012 30 4 275 286 15 于振文 梁曉芳 李延奇 等 施鉀量和施鉀時(shí)期對(duì)小麥氮素和 鉀素吸收利用的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2007 18 1 69 74 16 RappaportBD AxleyJH Potassiumchlorideforimprovedurea fertilizerefficiency J SoilScience SocietyofAmericaJournal 1984 48 2 399 401 17 GamehMA Angle J S Axley J H Effects ofurea potassium chlorideandnitrogentransformationsonammoniavolatilizationfrom urea J SoilScienceSocietyofAmericaJournal 1990 54 6 1768 1772 6 1 1 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年第48卷第6期