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再生水灌溉技术的应用可以在很大程度上缓解水资源压力,但受再生水处理技术所限,水质问题可能会对氮素生物及土壤微生物产生不利影响。本文首先对再生水灌溉技术指标进行简单介绍,在此基础上,研究再生水灌溉对氮素生物有效性影响的微生物机制,包括对土壤理化性质影响、氮素植物影响和微生物影响机制等。 相似文献
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为探明水稻再生水灌溉下的节水减排效果,在国家农业环境大理观测实验站开展了水稻再生水灌溉试验研究.试验设淹水灌溉(Flooding Irrigation,FI)及间歇灌溉(Alternate Wetting and Drying,AWD)两种灌溉模式,F1(全生育期清水灌溉+施全部化肥)、F2(分蘖期、拔节孕穗期再生水灌溉+施部分化肥)及F3(返青期、分蘖期、拔节孕穗期再生水灌溉+施部分化肥)3种施肥模式.分析了再生水灌溉下稻田田面水、不同深度地下水氮磷及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)浓度变化及其流失负荷量,并研究了稻田的氮磷消纳能力及再生水对清水、肥料替代率.结果表明,再生水灌溉下田面水氮素浓度峰值出现次数多但峰值均较小,氮、磷径流损失负荷量平均值分别为2.65及0.62 kg/hm2,比清水灌溉增加了26％及28.6％.地下水氮、磷浓度整体上呈随深度的增加而减小趋势,再生水灌溉下氮素淋溶损失比清水灌溉少11％.AWD下氮、磷径流、淋溶负荷较FI均减少,返青期灌再生水在淋溶损失方面与其他再生水灌溉处理相比没有明显差异.稻田对所灌的再生水中氮、磷的消纳能力分别为92％及81％;灌再生水后4～5 d,COD的去除率可达78.2％.采用再生水灌溉几乎不会对环境造成负面影响.再生水灌溉替代清水效率可达75％左右,FI模式下再生水带入肥量较AWD大,75％水平年氮素替代化肥效率达35.8％,而磷素的带入量和替代率均较小. 相似文献
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再生水高效安全灌溉关键理论与技术研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
再生水灌溉已成为世界范围内缓解水资源供需矛盾的有效手段。再生水中含有一定量的有害物质可能带来农田生态环境的污染风险,不合理再生水灌溉引起的系统安全和环境污染风险成为限制其应用的主要因素。以实现系统稳定、环境持续和调控有效为目标,深入开展相关理论和技术问题研究是保证再生水高效安全灌溉的关键。在系统总结国内外研究成果的基础上,分析了再生水灌溉对灌水器、灌溉系统、农田环境以及农产品等不同尺度介质的影响,阐释了再生水中的养分、盐分、微生物和典型污染物等的行为特征及相互作用机制。提出需要进一步研究再生水灌溉对系统性能影响的微观机制与宏观特征、对环境影响的动力学过程、对养分吸收利用及转化过程的影响以及高效安全调控机制等关键理论和技术,为实现再生水的高效安全灌溉提供参考。 相似文献
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稻田灌水量与化肥流失关系的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
氮肥是农作物的主要肥料,氮肥施入农田后,被作物吸收、利用的仅占其施入量的40% ~ 50%,还有相当一部分经各种途径损失于环境之中,成为重要的污染源。探索合理的水肥管理措施,减少氮肥流失,对减轻水环境影响具有重要意义。通过布置水稻不同的灌溉方式、施肥方式及施肥水平的对比试验,从水稻田氮素流失主要途径着手,监测并分析了不同灌溉方式的灌溉水量、降雨利用量以及氮素的转化和流失量,分析了不同施肥方式及施肥水平水稻田氮素流失情况,提出了保障高产、减少化肥流失量并适合当地条件的灌溉方式、施肥方式和施肥水平。并对科学水肥管理制度的技术特点、操作模式、管理要求、配套措施提出了建议。 相似文献
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为了探讨长期再生水灌溉氮素增效机制,以2011—2014年番茄收获后再生水和清水灌溉土壤为研究对象,测定了不同年份0~10、10~20、20~30、30~40、40~60cm土层的土壤脲酶和过氧化氢酶活性。结果表明,土壤脲酶活性随着再生水灌溉年限的增加而逐渐增强,且再生水灌溉根层土壤脲酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉可促进土壤矿质氮素的形成和提高土壤供氮能力;再生水灌溉提高设施土壤过氧化氢酶活性,并且长期再生水灌溉后过氧化氢酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉增强设施土壤的解毒能力、改善土壤的缓冲性能,提高作物对土壤逆境的适应能力。 相似文献
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再生水灌溉冬小麦/夏玉米土壤N2O排放DNDC模型分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于冬小麦/夏玉米轮作体系再生水灌溉田间试验数据对DNDC模型及其参数进行验证,以再生水灌溉条件下N2O排放量与无机氮肥N2O施用条件下N2O排放量的比为1.14-2之间为依据,假定再生水中氮素与土壤中氮素对N2O排放的贡献效应之比为1∶1、1.7∶1、2∶1,对模型在再生水灌溉条件下土壤N2O排放的适用性进行了定量评价。结果表明,DNDC模型较好地描述再生水(r=0.716,n=29,P<0.01)和地下水(r=0.703,n=29,P<0.01)灌溉处理土壤表层水分、地下水灌溉处理土壤5 cm温度(r=0.89,n=35,P<0.01)的动态变化。模型能够捕捉到灌溉、降雨和施肥等事件所引起的N2O排放峰值,但是实测值往往滞后于模拟值,说明模型还无法精确预测单个时间结点的N2O排放通量。当再生水中氮素有效性是无机氮肥中的1.7倍时,模型模拟的N2O累积排放量(1.84 kg/hm2)与实测值(1.83 kg/hm2)最为接近,表明再生水中具有更高的氮素有效性,模型适用于短期再生水灌溉条件下的土壤N2O排放总量的预测。 相似文献
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根据苜蓿再生水灌溉试验资料,对清水灌溉、混合水灌溉和再生水灌溉三种灌溉方式下苜蓿土壤中的氮素土壤剖面分布规律和作物指标进行了研究,其硝态氮、碱解氮、有效磷土壤剖面分布规律基本一致,其规律为:其氮素含量在0~40cm深度内随着深度的增加而有较大幅度的减少,40cm以下变化则较小;混合水灌溉和再生水灌溉的硝态氮、碱解氮、有效磷含量均高于清水灌溉。苜蓿侧枝增加数、株高增长速率和地上部干物重均为再生水处理最高。 相似文献
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基于BP神经网络的土壤氮素运移模型 总被引：1，自引：0，他引：1
随着淡水资源的日益紧缺,再生水灌溉已成为人们日益瞩目的研究方向,而再生水灌溉条件下土壤氮素运移规律与模拟成为这个研究的关键环节之一.以往对土壤氮素运移的模拟主要聚焦在数值模拟上,鉴于数值模拟在应用上的复杂性,为了寻找一种简便实用的模拟方法,尝试引入人工神经网络技术对土壤氮素运移进行模拟,经模拟计算得出,拓扑结构为10:12:7的BP网络模型可以较精确地模拟再生水灌溉条件下的土壤氮素运移,此研究为土壤氮素运移的研究开辟了新方向. 相似文献
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《灌溉排水学报》2019,(10)
【目的】明确再生水灌溉土壤氮素矿化过程及其特征。【方法】采集再生水和清水灌溉年限为5 a的常规施氮设施土壤,风干过2 mm筛备用。采用室内常温培养的方法,分别添加不同质量浓度外源氮肥,分析不同外源施氮量对设施土壤氮素矿化特征的影响;并利用Matlab构建矿化时间、外源施氮量与氮素矿化量的耦合模型。【结果】与清水灌溉土壤相比,再生水灌溉土壤矿质氮量提高了1.85～2.64倍;与再生水对照土壤相比,外源施氮200、160、140、100 mg/kg处理土壤矿质氮量分别提高了3.43、3.34、2.85、2.38倍;土壤氮素矿化速率大致可划分为2个阶段,第1阶段,0～14 d为矿化激发阶段,第2阶段,14 d以后为稳定矿化阶段;构建了土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的二元二次函数模型,该模型决定系数达到0.9以上,运用该模型预测最佳外源施氮量为212.83 mg/kg,土壤氮素矿化量的最大值为233.23 mg/kg,而对应的矿化时间为26.75 d。【结论】外源施氮对再生水灌溉设施土壤氮素矿化具有正激发效应,外源施氮量为160 mg/kg时,土壤氮素净矿化量最大,达到85.89 mg/kg,土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的关系可表达为二元二次函数。 相似文献
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水炭运筹对寒地黑土区稻田土壤肥料氮素残留的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为揭示水炭运筹下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,采用田间小区试验与微区试验相结合的方法,应用15N示踪技术,以传统淹水灌溉作为对比,研究水分管理模式和生物炭施用量二因素全面试验构成的不同水炭运筹模式下水稻收获后基肥、蘖肥、穗肥和肥料整体在稻田土壤中的残留情况,以及各阶段施用的肥料氮素残留在不同深度土层的分布规律。试验结果表明,稻作浅湿干灌溉模式不同生物炭施用水平下施用的氮肥在稻田土壤中的总残留率为28.16%~34.42%,其中基肥、蘖肥和穗肥氮素的残留率分别为27.53%~41.35%、34.32%~43.50%和11.58%~25.67%。当生物炭施加量在0~12.5 t/hm^2时,水稻收获后两种灌溉模式下基肥和蘖肥氮素在土壤中的残留量均随着生物炭施入量的增加而增大,而穗肥氮素在土壤中的残留量随生物炭施入量的增加而减小,相同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段肥料氮素在土壤中的残留率显著高于传统淹水灌溉(P<0.05),且两种灌溉模式肥料氮素在相同土层深度中的残留量差异显著(P<0.05),不同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段施用的氮肥在稻田0~20 cm土层中的残留量均高于传统淹水灌溉,而在40~60 cm土层的残留量均低于传统淹水灌溉;施加25 t/hm^2生物炭时,对稻作浅湿干灌溉模式的基肥、蘖肥和穗肥氮素在稻田土壤中的残留产生负效应。合理的水炭运筹模式能够增加耕层土壤(0~20 cm)肥料氮素残留量,减少肥料氮素损失,抑制肥料氮素向深层土壤运移,降低残留在土壤中的肥料氮素对稻田生态环境造成污染的风险。 相似文献
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不同水肥措施下的冬小麦水氮利用和生物效应研究 总被引：7，自引：1，他引：6
《灌溉排水学报》2019,(9)
【目的】寻找合适的冬小麦水肥方案。【方法】采用田间试验方法,在传统畦灌和水肥一体化微喷灌下分别设置不同施氮肥处理,研究了小麦干物质积累、产量、水氮利用和土壤贮水量。【结果】与传统畦灌比,微喷灌各处理灌水量减少50%,干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加28.2%～41.1%、0.2%～27.3%、0.8%～76.6%和23.3%～61.7%。其中传统畦灌下,推荐施氮肥与不施氮肥、农民习惯施氮肥和推荐施氮肥减氮20%处理比较,小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加4.0%～11.4%、1.8%～26.9%、32.1%～75.3%、0.8%～28.2%。微喷灌下,与推荐施氮肥比,推荐施氮肥减氮20%的小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别提高6.4%、4.5%、0.8%、2.3%。【结论】综合比较,水肥一体化微喷灌下推荐施氮肥减氮20%表现最优,提高冬小麦水氮利用效率,稳定产量,是节水减肥可推荐的有效途径。 相似文献
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为探讨水、盐、氮三因素对棉花生长的耦合效应及最优水肥制度,分别设置了4种灌溉定额(1 575,2 100,2 625,3 150 m3/hm2)、4种施氮量(0,150,300,450 kg/hm2)和4种土壤盐分(非盐化土、轻度、中度和重度盐化土),通过盆栽试验,研究了水、氮、盐对膜下滴灌棉花产量的影响.结果表明:灌溉定额、施氮量和土壤盐分与棉花产量之间符合回归模型,模型对水氮盐的耦合效果较好;单因素对棉花产量影响按因素排序由大到小为灌水量,土壤含盐量,施氮量;耦合作用的影响按因素排序由大到小为盐氮,水氮,水盐;水氮施加量对棉花产量的影响均存在阈值,低于此阈值,棉花增产效果较为明显;中、重度土壤盐分含量明显抑制棉花生长;通过回归模型进行耦合分析,最适合研究区的水肥盐耦合方式为轻盐土壤、灌溉定额2 677 m3/hm2和施氮量202 kg/hm2.本研究将为盐碱区棉田水肥高效利用提供科学依据. 相似文献
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[目的]探索赣抚平原灌区不同水文年型适宜的水稻水肥综合调控模式,为灌区水稻水肥管理提供决策依据。[方法]基于江西省灌溉试验中心站2012 2013年晚稻试验资料对ORYZA_V3模型进行了率定与验证,并以率定后的模型模拟分析了不同水文年组及水肥模式下晚稻灌溉定额、产量、氮肥利用率等指标。[结果]降低灌前水分下限能降低腾发量与灌溉定额。耕作层灌前土壤含水率大于饱和含水率的70%~75%时,降低灌前水分下限均能提高晚稻的产量与氮肥利用率。耕作层灌前土壤含水率低于饱和含水率的60%~65%时,晚稻产量、氮肥利用率均有所下降。施氮肥量增加会降低氮肥利用率,施氮肥次数增加能提高氮肥利用率,二者增加均能增加晚稻产量,但会导致晚稻耐旱能力降低。从节水、增产、增效的角度,推荐试验区采用的水肥综合调控模式:氮肥量135 kg/hm2,分3次施用(基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2),丰水年采用重旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的60%~65%),平、枯水年采用中旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的70%~75%)。[结论]与传统水肥模式相比,所推荐水肥模式在丰、平、枯水年能分别节水41.4%、30.0%、21.9%,增产7.5%、5.4%、3.4%,提高氮肥利用率57.3%、51.2%、44.9%,节省氮肥25%。 相似文献
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为揭示水炭运筹管理模式下水稻对不同阶段施用氮肥的吸收利用情况,采用田间小区试验与微区结合的方法,应用15N示踪技术分别标记施用的基肥、蘖肥和穗肥,以常规淹灌作为对比,研究两种灌溉模式不同水炭运筹下水稻对基肥、蘖肥、穗肥的吸收利用、积累和转运,以及水稻成熟期不同阶段施用的氮肥在植株各器官的分配情况。试验结果表明：合理的水炭运筹能够显著提高水稻成熟期地上部的氮素总积累量、氮肥吸收利用率和产量;不同水炭运筹下肥料对氮素总积累量的贡献率为17.81%~20.60%,两种灌溉模式之间的差异不显著(P＞0.05);水稻对基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率分别为15.55%~23.31%、31.68%~44.91%、48.82%~71.18%,施加适量的生物炭能够显著提高基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率,浅湿干灌溉模式下水稻植株除对基肥的吸收利用率较低外,对蘖肥和穗肥的吸收利用率均优于常规淹灌;水稻蘖肥和穗肥吸收利用率与肥料总氮素吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01),基肥、蘖肥和穗肥氮素转运对籽粒的贡献率与相应的吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01)。合理的水炭运筹能够提高肥料氮素转运对籽粒的贡献率和氮肥吸收利用率,降低氮肥在土壤中的残留。 相似文献
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滴灌施肥下水氮供应对夏玉米产量、硝态氮和水氮利用效率的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
《灌溉排水学报》2019,(9)
【目的】寻找滴灌夏玉米最佳施氮量。【方法】本试验在测坑-防雨棚设施条件下进行,试验设置2个灌水定额,分别为50 mm(WH为充分灌溉)25 mm(WL为限水灌溉);4个氮肥水平,即0、90、180、270 kg/hm~2,分别以N0、N1、N2和N3表示。采用完全区组设计,共计8个处理,3次重复。研究了滴灌施肥条件下,灌水定额和氮肥互作对土壤水分消耗、NO3--N运移积累以及夏玉米产量和水氮利用效率的影响。【结果】灌水、氮肥及其交互作用均显著影响夏玉米地上部干物质量、籽粒产量和水氮利用效率。限水灌溉条件下,玉米拔节期—灌浆初期发生中轻度水分亏缺,对后期产量形成产生显著影响,但限水灌溉显著提高了土壤贮水的消耗量和水分利用效率。在2种灌溉水平下,施氮量与产量均成抛物线关系,充分灌溉条件下施氮量264.3 kg/hm~2时为转折点,限水灌溉条件下施氮量176.9 kg/hm2为转折点。充分灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率呈增加趋势;但在限水灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率表现出降低的趋势。随着施氮量增加,各土层土壤硝态氮量显著增加,且60～100 cm土层硝态氮累积所占比例增加。与充分灌溉相比,限水灌溉作物吸氮量降低,各生育期土壤中硝态氮残留增加。【结论】玉米产量对氮素的响应与供水量相关,水分亏缺下,产生最大产量需要的氮素用量随之降低。因此,生产中应根据土壤含水率调整施氮量,以实现最高产量和水肥利用效率。 相似文献