荒漠绿洲砂质土壤硝酸盐淋失特征及水肥动态优化管理模式

水资源严重短缺和地下水硝酸盐污染严重是我国西北荒漠绿洲地区十分突出的问题。该地区具有蒸发强烈、水肥用量大、砂质土壤保水性差和硝酸盐淋失风险大的特点，如何减少农田硝酸盐的淋失，并确定优化的水肥管理模式是该地区迫切需要解决的科学问题。本项目在前期研究工作的基础上，通过不同水肥处理的田间试验，评价少量多次灌溉方案对减少土壤硝酸盐淋失的可行性；将田间定位观测与土壤水氮过程模型相结合，分析不同灌水条件下农田氮素的迁移转化规律、硝酸盐淋失的动态特征及其生态环境效应；通过构建农田水氮管理的多目标动态规划模型，对农田水氮管理措施进行优化，从而确定荒漠绿洲砂质土壤中合理的灌水量、施肥量及次数。为科学评估硝态氮淋失对该地区浅层地下水硝酸盐污染的贡献提供科学依据，对于该地区水土资源可持续利用提供理论指导。

水资源严重短缺和地下水硝酸盐污染严重是我国西北荒漠绿洲地区十分突出的问题，如何减少该地区砂质土壤硝酸盐的淋失，并优化水肥管理是该地区迫切需要解决的科学问题。本项目布置了不同灌溉处理的田间试验，系统地观测了土壤水氮动态和作物关键期的生物学指标。结果表明，在灌水总量不变的情况下，作物产量和地上部干物重均随着灌水次数的增加而增大，揭示了增加灌水次数能大大减缓硝酸盐淋失的主要原因是增加了作物收获时土体硝酸盐的累积量。课题组成功研发了土壤-作物-大气系统碳氮水过程模型（WHCNS），模拟结果表明，水肥优化处理的水氮利用效率要明显高于传统处理。不同水肥组合的情景分析表明，春玉米的产量和水分利用效率与灌水量的关系均可以用线性加平台的模型来描述，而水分渗漏和氮素淋洗量均随着灌水量的增加显著增加，呈抛物线的关系。考虑作物产量和环境友好的目的，发现灌水总量为420 mm，灌水4次，每次灌溉约105mm时能达到较高产量，同时大大减少了硝态氮的淋洗，是该地区最优的水肥管理模式，为该地区水土资源可持续利用提供了理论指导。项目发表学术论文9篇，其中SCI/EI收录6篇，软件著作权登记2项，培养博士生2名和硕士生3名。