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沟灌肥液入渗的影响因素较多,虽然可以通过实验方法研究土壤水氮运移规律,但费时费力,且结果具有一定的局限性。随着土壤水-溶质动力学理论的不断发展,数值模拟方法为其研究提供了新途径,其具有快速获取不同初始条件组合下土壤水氮运移过程数据的优点,为有效揭示土壤水氮耦合运移特征提供了基础。基于此,本研究选取陕西省杨凌区一级阶地的砂壤土和三级阶地黏壤土作为供试土壤,分别采用室内一维垂直肥液入渗和二维土箱肥液入渗试验,结合理论分析和数值模拟的方法,开展了肥液(尿素)浓度变化对沟灌入渗水氮运移特性的影响研究,得到以下主要研究结论:(1)通过一维垂直肥液入渗试验,分析了肥液浓度变化对土壤水氮运移特性的影响。结果表明黏壤土和砂壤土随肥液(尿素)浓度的增加,累积入渗量和湿润峰运移距离均有所增大,构建了肥液浓度与湿润锋运移距离间的函数关系,并进行了验证,其估算值和实测值的平均相对误差绝对值均值分别为3.52%和3.55%,说明所建肥液浓度与湿润锋运移距离间的估算式是可靠的;分析了肥液浓度变化对土壤含水率、尿素态氮、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量分布特征的影响,结果表明黏壤土和砂壤土在同一土层深度处,土壤湿润体内尿素态氮、NH4+-N和NO3--N含量均随着肥液浓度的增加呈增大趋势。(2)采用数值反演方法估算了黏壤土和砂壤土不同肥液(尿素)浓度下的土壤水力特性参数。结果表明在本文试验条件下饱和含水率(θs)、形状系数(n)和饱和导水率(Ks)与肥液浓度呈指数函数关系,其决定系数均大于0.910;采用所建公式估算了黏壤土和砂壤土肥液浓度为0.40和0.80 g L-1下的θs,n,Ks值,并利用估算结果模拟了一维垂直入渗过程中的累积入渗量和剖面含水率,结果表明累积入渗量模拟值和实测值的均方根误差(RMSE)均值为0.238 cm,纳什效率系数(ENS)均值为0.993,平均绝对误差(MAPE)均值为2.81%;土壤剖面含水率模拟值和实测值的均方根误差(RMSE)均值为0.012 cm3 cm-3,纳什效率系数(ENS)均值为0.983,平均绝对误差(MAPE)均值为3.74%,说明本文所建考虑肥液(尿素)浓度变化的土壤水力特性参数估算式是可靠的。(3)以一维垂直肥液入渗条件下反演所得土壤水力特性参数为基础,模拟分析了二维沟灌条件下土壤水分运动过程,并与实测值进行对比分析。结果表明不同肥液浓度下沟灌累积入渗量和湿润锋运移距离实测值与模拟值相对误差绝对值均值分别为4.12%与6.27%,说明一维垂直肥液入渗条件下反演所得土壤水力特性参数可以模拟二维沟灌土壤水分运动过程;通过分析肥液(尿素)浓度对沟灌入渗特性影响研究,进一步说明了肥液(尿素)在一定程度上提高了土壤入渗能力;建立了沟灌条件下肥液浓度与累积入渗量、湿润锋运移距离之间的估算模型,并进行了验证,其估算值和实测值平均相对误差绝对值均值均小于10%,说明所建沟灌条件下肥液浓度与累积入渗量、湿润锋运移距离间的估算模型是可靠的。(4)以一维垂直肥液入渗条件下反演所得土壤溶质运移参数为基础,模拟分析了沟灌条件下不同因素(肥液浓度、沟中水深和沟底宽)对不同形态氮素运移特性的影响。结果表明反演所得土壤溶质运移参数对沟灌肥液入渗尿素态氮、NH4+-N和NO3--N运移过程模拟并与实测值进行对比,结果表明黏壤土和砂壤土尿素态氮、NH4+-N和NO3--N模拟值和实测值的相对误差绝对值均值均在20%以内,说明反演的溶质运移参数是可靠的;土壤湿润体内尿素态氮、NO3--N和NH4+-N分布范围随肥液浓度的增加而增大,随沟中水深和沟底宽的增加尿素态氮、NH4+-N和NO3--N水平向分布范围逐渐增大,但对垂直向分布影响较小。