氮素迁移转化理论和模型的研究进展.pdfVIP

—●—_-h～ 《墩陋然疯鹰囊锄萨盘燃穗瑟瑟潞爨 氯素迁移转化理论及模型的研究进展★ 朱强刘祖文“王建如 江西璎工大学资源与嚣境工程学院，赣建341000) 摘要：随着人们对氮素的大量使用，土壤氮素淋失而造成的地下水污染的情况臼益严重，土壤溶 蕨迁移残为一个热点研究翊题。国内夕}学者从不鄹±凌、羹l值、施肥鳖和溶解氧等因素条件下对氮 素的迁移转化做了实验分析，间时也从不同的侧重点分析了溶质迁移学说并建立了福关的数学模型。 本文对氮素迁移、转化理论及模型的研究作了介绍，并讨论了该领域朱来的研究趋势和发展方向。 关键蔼；氮素溶爱迂移转托模型 氮素燕植耪生长必需的大量元素之一，对提高俸耪产量有重要嚣用醛-2]。为提高主壤瓣氮素隶平， 人们往往频繁且大擞的施用氮肥，由于作物对氮素的吸收利用率是有限的，过凝施用氮素不仅会导 致毽耪体累积过赛酶硝态氮，还会被漭溶到±壤深屡，导致缝下拳污染[3-4]。氮豢瓣损失不但会降羝 肥料的利用率，而崴还造成了难以治理的地下水和土壤污染问题。因此，合理科学的使用氮肥不仅 熊提裹氮肥的剩周率，还能鳞决或减少一些农业生产过程中产生麴污染润题。研究表明，农圈中氮 素损失的途径主要包括：氨的挥发、淋洗渗漏、反硝化脱氮、铵的固定等【5】。 重．主纂洛质迁蓼理论嚣发震 方程扩张捌三维情况和流场为均质稳态流酶条彳牛下，同时考虑了溶质迁移时的水动力弥散作用，捺 导出反映溶质迁移的概率密度函数，使溶质迁移理论的研究向前推动了一步。1956年，Rifai在 Scheidegg的研究基础上，进一步考虑了溶质迁移的分子扩散捧用，并号|入了“弥散度”，使溶羲迂 移转化理论的研究慰加深入。1960年，Nielson系统地论述YCDE(对流．弥散)方程的科学性和合理性， 在溶囊迁移转纯翦研究史上，建立了第一个丰碑。隧后莺内外学者为了曼好魏了簿溶囊迁移鲍客溪 规律，进行了大量的室内外实验研究。 现在普遍认为土壤溶囊迁移理论有±壤溶曩迁移豇鹰理论、对流弥数理论翻矮量传递踊数模型3 种[61。为了定量描述土壤溶质迁移规律，很多学者建立了溶髓迁移的定量计算模型，概括起来可分 淹确定性模型、随机模型和簿化模型3种类型f5一】。早期的研究多以CDE为控制方程的确定性模型来 模拟土壤中的溶质迁移规律，取得了穰大成果，但是由于主壤酶空闯变异性，如±壤空隙分布酶不 均匀性、水动力弥散系数的变化，空隙含水率的硝；同，在实际生产研究的过程中，理论值和实际测 量基来静数据是有差异戆，所以如攀提出了随规模型，僵是此方法同样忽视了系统孛翡联合作爱翁 效果‘81。 我国对溶震迂移鲍研究起始于2e螯篼褥年代，主要是针对农监环裸部门豹开展，研究较多蕊是 ’基金项目：江西省自然科学基金(编号：20114BAB206034)。 ”裁捱文，教授，主要跌事嚣：竟王授领壤静研究工委，E-maih liu_zwfm@sohu，corn。 118 r“4。i i会议义集 i j‘ J——--’、n 霪燕震壁虢萨煎熬瑟禚游镄《鳗蚴 植物生长所需元素、重金属以及有机农药在土壤与作物中的迁移转化和最终归趋。此后，叶自桐嗍 运用此理论研究了潜水和非饱和带中的水盐运动的问题。张蔚榛等‘101首次将数值模型应用于区域水 盐预测预报中，使我国的区域水盐运动研究进入了一个新的阶段。 近年来，随着计算机的广泛使用和观测手段的进一步完善，对溶质迁移函数模型的研究有了单 一条件下溶质迁移到多因素条件下溶质迁移和非均质条件下溶质迁移的发展，研究的重点是溶质迁 移对某种物质在溶液或土壤中的传输和特定运移因子的作用‘11】。 2．国内外氮素迁移、转化规律研究现状 20世纪60年代，美国和欧洲的相关学者开始关注因氮肥的施用而导致地下水硝酸盐污染的环境 问题【l2|。于是，对氮素迁移、转化规律的研究随着土壤溶质运移理论研究的不断深入而发展起来。 2．1氮素在土壤中的迁移及转化理论研究 针对土壤中氮素污染现象越来越严重，国内外学者对氮素在土壤中的迁移及转化规律进行了深 淋失进行了较长时间的研究，在土壤硝化作用、N03--N的淋失条件及其防治和对策、N03--N移动力 学与数