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标题: 在田间试验的基础上建立了土壤一作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型 [打印本页]

作者: topyq2003 时间: 2012-9-24 13:35 标题: 在田间试验的基础上建立了土壤一作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型

在田间试验的基础上建立了土壤一作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型，模型考虑了有机氮的矿化、钱氮的硝化与挥发、硝态氮的反硝化以及土壤吸附、作物吸收等多种影响因素，利用一维溶质扩散一对流方程模拟了冬小麦生长期田间水分、馁氮、硝态氮含量及其分布的变化。冯绍元等(1996)在室内试验的基础上，根据土壤水动力学原理及快速土壤水分温度测定仪测量数据，运用多孔水分温度介质中溶质运移理论，对一维非饱和土壤中氮素运移与转化过程进行了数值模拟，并初步分析和探讨了非饱和土壤中N运移与转化过程的主要影响因素。崔剑波等(1997)运用随机过程—马尔可夫过程 (MarkovProcess)的理论，对田间非饱和流条件下土壤硝态氮运移进行了模拟，并用微区试验对该模型运行效果进行了验证。Watts和Hanks(1978)、o训en如等(2005)和Hanson等(2006)则针对微灌系统研究和建立了灌溉条件水、氮运移模型。
　　土壤水、溶质的非等热转换周期性(如日变化、季节变化)地发生在靠近地表的土壤中。温度梯度影响水势场并能诱导土壤水的运动，水的运动输送热和溶质，从而导致溶质浓度梯度和新的温度梯度的产生，它们又能推动水的运动伽assar，1989，1992)。但目前的两区模型和两流区模型大多没有考虑温度效应。Bear一Gilman考虑到溶质浓度对水汽流的影响，把分子扩散和对流作为盐分迁移的主要动力，描述了一个非饱和带土壤水、热和化学物质的运动模型，该模型只考虑到盐分滤渗和热扩散对溶质运移的作用，而忽视了溶质浓度对液体流的影响(Bear，1995)。Nassar(1989)进行了稳态条件下热和物质迁移的土柱试验，发现溶质浓度影响不等温条件下非饱和土壤的水分迁移，由此提出了一个同时考虑含水量、温度和溶质浓度影响并描述稳态条件下多孔介质中液相和气相水分迁移的理论。其后又建立一维水汽热盐模拟模型并进行计算(Nassar等，1992)。Nassar等(199匀的模型包括水分梯度、温度梯度、溶质梯度作用下的水汽输送、热量传递和溶质运移，以及盐析作用，并在封闭土柱中进行了验证和分析。其水热盐运动的控制方程为包括水流、热以后关于水、热和溶质祸合运移的理论发展与实验验证大都基于上述方程卿 assar，1997)。求解这3个祸合的偏微分方程能够更好地描述含水量、温度和溶质浓度的时空分布。特定情况的土壤水、热和溶质祸合运移模型也建立起来。在我国，胡和平(1992)以广泛分布的冻土为背景，分析了冻结条件下非饱和土壤水、热、盐祸合的运动，建立了相应的数学模型，讨论其分布的一般律;李毅等(2002)对土柱中存在温度势梯度时不同初始含水率下水盐运动的实验结果进行了分析，通过对瞬态温度变化过程和稳态温度形成特征的探讨，研究了温度势梯度存在时水平一维土柱中水盐运动的特点。
　　在考虑水分和盐分运移温度效应的基础上，建立了快速土壤水分温度测定仪的监测站，并通过数值计算考察了20cm深的砂土中盐分运移温度效应的大小，结果显示温度效应非常明显。针对氮的应用，刘培斌等(1999)在综合考虑有机质的矿化、氮素的吸附、硝化、反硝化、氨气挥发及作物根系吸氮等氮素转化作用过程的基础上，建立并验证了排水条件下田间一维饱和一非饱和土壤中N践+-N和N03一N运移与转化的祸合模型，并考虑了土壤温度和湿度对氮素转化的影响。在考虑作物吸收的基础上，利用形chards方程和对流一弥散方程建立了非稳态条件下水、热流动和氮运移模型，用于预测作物生长期间土壤中水、热和氮的分布。
的转化过程模型通常以零级动力学方程、一级动力学方程或米氏方程等作为模型的数学基础。其中部分模型中氮的矿化、硝化和反硝化等过程也考虑了温度、湿度的影响。

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