滴灌施肥条件下NPK在紫色土中迁移分布规律研究

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在水资源紧缺和环境恶化的生存压力下,滴灌施肥以其节水节肥、高效高产等优势被学者认可,并在国内外一些地区广泛应用。但是,目前对滴灌施肥条件下养分在土壤中运移分布规律的研究十分有限,以南方土壤为背景的研究数据更是缺乏。西南地区地貌类型以低山丘陵为主,季节性干旱使该地区农业发展受到严重限制。如果能将滴灌施肥技术推广至西南地区,对解决缺水季的灌溉问题、提高粮食产量具有重大意义。为了探索适合该地区农业生产的滴灌施肥运行方式,本文选择具有普遍代表性的紫色土为研究对象,以地表点源滴灌施肥的方式进行室内模拟试验。研究了NO3--N、NH4+-N、有效磷、速效钾以及有效态Ca2+、Mg2+随土层深度的迁移分布规律,分析了土壤质地、滴灌施肥浓度和滴灌施肥方式对养分运移分布规律的影响。主要研究结果如下:(1)滴灌施肥条件下,N03--N易发生溶质运移作用,几乎可随水分同步到达土壤湿润锋处。以小滴头流量进行滴灌施肥,N03--N的垂直运移比径向移动更显著,且在土箱及土柱边界大量累积,有继续扩散迹象;不同质地土壤中N03--N的迁移分布规律存在差异,其迁移能力表现为:砂质壤土>粘壤土>壤质粘土;增大滴灌施肥浓度使N03--N在整个土层的含量增加,同时也增大了N03--N在较深土层的累积量;对N03--N进行隔天滴灌施肥处理2h能更好达到节水节肥的目的。(2)滴灌施肥条件下,NH4+-N与K+表现出相似的迁移扩散规律,均以表层滴头处大量聚集为主。滴灌施用NH4+-N,NH4+-N在砂质壤土中的迁移范围为r=0~7cm、d=0~7.5cm,在粘壤土和壤质粘土的移动范围为r=0~7cm、d=0~3.5cm,迁移能力总体表现为:砂质壤土>粘壤土>壤质粘土;滴灌施肥浓度加倍可促进粘壤土和壤质粘土中r=3~8cm.d=0~7.5cm土层范围的NH4+-N含量显著增加,但对其向下迁移无明显作用。滴灌施用钾肥,径向距离从0cm增大到4cm过程中,速效钾在粘壤土和砂质壤土中的迁移量显著大于壤质粘土;增大滴灌施肥浓度使壤质粘土滴头正下方土壤对速效钾的吸附量增加最显著,也在一定程度上促进了速效钾在浅层土壤沿径向0~10cm的迁移扩散。(3)滴灌施用磷肥,有效磷在土壤中的迁移能力介于NH4+-N和N03--N之间。以小滴头流量进行滴灌施肥,有效磷在浅层土壤滴头周围大量聚集,含量随径向距离和土壤深度增加而减少;有效磷在三种供试土壤中的径向迁移范围为010cm,不同质地土壤中有效磷的迁移能力表现为:砂质壤土>粘壤土>壤质粘土;较高滴灌施肥浓度下砂质壤土和粘壤土中的有效磷的垂直迁移距离为20cm,壤质粘土中为10cm;滴灌施肥浓度加倍使粘壤土和砂质壤土r=0~8cm、d=011.5cm区域土壤有效磷含量增加了2-3倍,使壤质粘土径向r=0~8cm的表土层有效磷含量增加了2~3倍,且在一定程度上促进了砂质壤土和粘壤土中有效磷向下迁移;滴灌施肥方式对磷迁移分布规律的影响不显著。(4)滴灌施用磷钾混合肥的同时,有效态Ca2+、Mg2+在水分运移作用下也发生了迁移。Ca2+和Mg2+在滴头处水分入渗范围内出现了r=0~5cm、d=0~3.5cm的淡化区,砂质壤土中该区域在垂直方向上略有增加;滴灌施用较高浓度磷钾混合肥对淡化区内Ca2+、Mg2+的淋洗效果更显著。(5)在供试土壤上推广滴灌施肥,应综合考虑土壤质地以及各养分在土壤中的迁移特性等因素。滴灌施用N03--N,由于N03--N的迁移扩散能力较强且容易发生淋溶下渗,宜采用较低浓度并结合间歇性滴灌施肥处理,地表滴头布置间距范围在30~50cm;质地较轻的土壤中应适当减少滴灌施肥量,滴灌施肥时尽量不滴透滴满以保持一定的毛管上升力,减少流失风险;(6)滴灌施用铵态氮与钾肥时,建议把滴头埋在作物根系周围,以地下滴灌方式为作物提供NH4+-N。滴头布置参照作物根系分布,密集程度稍大于滴灌施用N03--N的标准;可采用较低的浓度进行滴灌施肥且宜根据土壤质地适当增加滴灌施肥量。滴灌施用磷肥,建议结合地下滴灌将滴头埋在表土层以下10cm处,滴头密集程度略小于滴灌施用NH4+-N的标准,同时应根据土壤质地适当调整间距。
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