滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮运移的研究进展.pdfVIP

维普资讯 灌溉排水 2002年 6月 ationandDrainage 第 21卷第 2期 文章编号 ：1000 646X(2002)02—0075—05 滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮 运移的研究进展 张建君 ，李久生 ，任 理。 (1．中国农业科学院 农业气象研究所，北京 100081； 2．国家节水灌溉北京工程技术研究中心，北京 100044；3．中国农业大学，北京 100083) 摘 要：对滴灌施肥灌溉条件下水分和养分运移的研 究进展进行了总结。许 多研究表明，滴灌施肥灌溉条件 下土壤水、氮的运移和分布主要 受土壤特性、灌水器流量、肥液浓度及灌水量的影响，而灌水器周 围饱和 区半 径的确定是影响土壤水分和氮素运移模拟精度 的关键 因素 。关于滴灌施肥灌溉条件下氮素运移 的研究较少， 尤其在施肥灌溉 系统运行参数对氮素运移、转化、分布影响的研 究方面更为薄弱，在今后的研 究中应予以加 强 。 关 量 词 ：滴灌}施肥灌溉}氮素运移 中图分类号：S152．7 文献标识码 ：B 1 滴灌条件下水分运动研究 1．1 解析解 滴灌条件下土壤中的水分运动为三维流动问题，人渗过程符合达西定律和质量守恒定律，通常用 Richards’方程来描述 (Coelho和 Or，1997)。 许多学者对 Richards’方程的解析解进行 了研究 (如 Philip，1968；Wooding，1968；Raats，1971；Ben— Asher，1978)。他们应用Gardner(1958)提出的非饱和水力传导度的指数形式使 Richards’方程线性化。 Lockington等 (1984)忽略重力项的影响，从表征点源的球坐标出发，假设扩散度是土壤含水率的指 数函数，利用优化方法推导了非稳定人渗条件下饱和区半径和湿润锋位置 的解析表达式。但 由于表达式 过于繁琐 ，实际应用十分困难 。 Ben—Asher等 (1986)忽略重力项的影响，提出了有效半球模型，求解地表点源 向均质、各 向同性且 初始含水率均匀的土壤人渗的问题，给出了球坐标下的湿润半径 R(f)的表达式，并用实测资料(Roth， 1974；Taghavi等 ，1984；Clothier和 Scotter，1982；BarYose{和 SheikhoMami，1976)对模型进行 了检验 。 结果表 明，有效半球模型与小流量范围的实测结果吻合较好，但与较大流量长时间滴灌的实测结果偏离 较多。有效半球模型形式简单，运用方便，并包含了蒸发和作物蒸腾的影响，但由于忽略了重力项的影 响，没有考虑灌水器周围饱和区随时间增大的事实 ，因此不可避免 的会产生一些误差 。 灌水器周 围形成的饱和区对水分运动有明显影 响。无论采用何种模型 ，饱和区半径的确定方法都直 收稿 日期 ：2002—03一l8 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 75 维普资讯 接影响着模拟的精度 。Revol等 (1996)将确定饱和区半径的4种理论进行 了比较 (表 1)，并与 田间试验 结果进行了对 比。由于各种理论采用了不同的假设条件 ，其预测值之间差别较大 。 表 1 确定滴灌条件下饱和区半径的4种理论 1．2 数值解 作 者 理 论 边界条件 水力特性参数 数学方法 由于解析解的推导大都采用了各种假 Wooding 圆形浅水洼 压力边界 ， f^、 变量为 ≠的线性 ： 设 ，这就使解析解的应用受到很大的限制 ， (1968) 的稳定入渗 半无 限介质 … … … 化及近