盐渍化农田水氮调控后冻融土壤氮素迁移转化及肥力响应机制研究

Reasonable water nitrogen regulation is the guarantee of Inner Mongolia hetao irrigation district sustainable development, ecological environment security maintenance and the key to accelerate the agricultural modernization. Previous research is directed at the effect of water and nitrogen regulation in season, The project analysis the temporal and spatial variation of freezing and thawing soil physical , chemical and biological properties after the water and nitrogen regulation, on this basis, the quantitative description of the freezing and thawing soil nitrogen migration and transformation process as well as the influnces for soil physical , chemical and biological properties.Also analysis the soil nitrogen fertility index, and established the nitrogen fertility fuzzy evaluation method based on set pair theory, the regulation of nitrogen in water late affect system is analyzed. Through water and nitrogen regulation of late effects (freezing and thawing period), evaluate the early stage of the rationalisation for the dosage of water and nitrogen regulation, finally water and nitrogen utilization mode is put foward。 Determine the reasonable dosage of water and nitrogen to provide theoretical basis for irrigation water and nitrogen regulation.

进行合理的水氮调控是保障内蒙古河套灌区可持续发展、维护生态环境安全、加快推进农业现代化的关键所在。以往研究都是针对水氮调控的当季效应，本项目在对水氮调控后冻融土壤理化性质和生物学特性的时空变异分析的基础上，定量的描述了水氮调控后冻融土壤氮素迁移转化过程以及土壤理化性质和生物学特性对氮素转化过程的影响，还对冻融后土壤氮素肥力指标进行了对比分析，并且建立了基于集对理论的氮素肥力模糊评价方法， 对水氮调控的后期影响进行了系统的分析。通过水氮调控的后期（冻融期）效应，评价前期水氮调控用量的合理性，最终提出水氮高效利用模式。将更全面合理的调控水氮用量。为灌区的水氮调控提供理论依据。

本项目以内蒙古河套灌区盐渍化农田进行水氮调控为背景，以冻融期土壤为载体，从冻融作用对不同施氮量土壤水热环境的响应进行研究，不同水氮盐处理对冻融期土壤养分迁移及翌年土壤肥力的影响进行研究，不同水氮处理玉米产量及翌年春播前土壤肥力的影响研究。重要结果如下：1.不同灌水处理春播前土壤含水率为高水>中水>低水，不同施氮处理土壤墒情春播前均满足作物生长的需求。春播前轻度与中度盐渍化耕层土壤含水率满足作物对水分的需求，而重度盐渍化土壤出现潮塌现象，不能满足作物对水分的要求。秋浇后期土壤耕层脱盐，大量盐分被淋洗，盐分向深层迁移。高氮处理土壤次生盐碱化严重。不同灌水处理在春播前脱盐率分别为高水>中水>低水。不同盐渍化春播前土壤含盐率较秋收后有所降低，轻度与中度可以满足作物耐盐要求，但重度盐渍化土壤上盐分会抑制作物的生长。秋浇前至融化期土壤团聚体随着施氮量的增加而增加，融化期高氮处理土壤团聚体突减，中氮处理处于最高，土壤团聚体在最大冻深期达到最大。不同施氮量处理碳氮比值随着冻融期的进行而增大，各处理土壤环境均有利于作物生长。冻融期内土壤养分主要集中在土壤表层，冻融期土壤中的全氮、和有机质含量在冻融期内呈现先增大后减小的变化规律，最大值出现在最大冻深期，说明冻结作用有助于养分的累积。后对春播前土壤肥力进行综合评价中氮处理得分最高。冻融期内高水处理流失养分和盐分，低水处理留养分和盐分，而中水处理留养分洗盐分。为了农田高效的循环利用，生态环境可持续发展，从水氮调控前期玉米产量及翌年春播前土壤肥力状况综合提出盐渍化灌区水氮高效模式在玉米生育期内灌水量为3750m3/hm2包括生育期灌水2250 m3/hm2和秋浇灌水1500m3/hm2，施氮肥量为225kg/hm2-325kg/hm2。研究结果将更全面的为盐渍化灌区的水氮调控提供理论依据。对实现灌区农业的可持续发展具有十分重要的意义。