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北京昌平区农地土壤优先路径特征及其对硝态氮运移的影响
摘要
农地土壤优先路径（preferentialflowpaths）是水和溶质在土壤中快速移动的通道。本研究通过野外实测和实验室模拟，探讨了北京昌平区农地土壤优先路径的特征以及其在硝态氮运移中的作用。结果显示，昌平区农地土壤中存在着各种类型的优先路径，包括裂缝、毛管、根道、腐殖质通道等。这些优先路径通常呈线性分布，主要分布在土壤上层。实验发现，硝态氮在优先路径中的运移速率比在非优先路径中的速率高出一个数量级。并且在水分条件较为充足时，土壤中的优先路径对硝态氮的截留能力也会显著降低，从而增加硝态氮的淋溶和迁移。因此，农业管理应该注意减少土壤优先路径的形成，并合理施肥和灌溉，以减少硝态氮的流失和污染。
关键词：农地土壤；优先路径；硝态氮；运移；昌平区
Abstract
Preferentialflowpathsinagriculturalsoilarechannelsfortherapidmovementofwaterandsolutesinthesoil.ThisstudyexploredthecharacteristicsofpreferentialflowpathsinagriculturalsoilinChangpingDistrict,Beijing,China,andtheirroleinnitratenitrogentransportthroughfieldmeasurementsandlaboratoryexperiments.Theresultsshowedthatvarioustypesofpreferentialflowpathsexistinthesoil,includingsoilcracks,macropores,rootchannels,andhumuspassages.Thesepreferentialflowpathsareusuallylinearlydistributedandmainlylocatedinthesoilsurfacelayer.Theexperimentfoundthatthetransportrateofnitratenitrogeninpreferentialflowpathswasoneorderofmagnitudehigherthanthatinnon-preferentialflowpaths.Underadequatesoilmoistureconditions,theretentioncapacityofpreferentialflowpathsfornitratenitrogenwassignificantlyreduced,leadingtoincreasednitratenitrogenleachingandmigration.Therefore,agriculturalmanagementshouldreducetheformationofpreferentialflowpaths,andapplyreasonablefertilizationandirrigationpracticestoreducenitratenitrogenlossesandpollution.
Keywords:Agriculturalsoil;Preferentialflowpaths;Nitratenitrogen;Transport;ChangpingDistrict
引言
农业生产中的农药和化肥使用对土壤和水体的污染一直是一个严重的环境问题。其中，硝态氮是农业生产中主要的水污染源之一，特别是在过度施肥和不合理灌溉的情况下，硝态氮会大量积聚在土壤中，进而通过地表径流和地下水流进行迁移和污染（刘晓红等，2007）。农田土壤中的优先路径是硝态氮迁移的主要通道，在水分充足的情况下，优先路径比非优先路径对硝态氮的运移速率更快，并且对硝态氮的截留能力也较低（Gish，1999；Wang等，2016）。因此，深入研究优先路径在硝态氮迁移中的作用及其特征对于减少农业生产对水体的污染具有重要的意义。
本研究通过野外调查和实验室模拟，探讨了北京昌平区农地土壤优先路径的特征及其对硝态氮运移的影响，旨在为农业管理提供科学依据。
材料和方法
实验区域
本研究采用了位于北京昌平区的一个小麦种植农田作为实验区域。该农田位于北纬40°10′36″，东经116°13′52″，海拔高度为50.5米。该地区属于暖温带半湿润季风气候区，年平均气温为11.2℃，年均降雨量为500毫米。
野外调查
在实验区域选取10个代表性的样点，对土壤的环境参数和优先路径类型进行调查。采用手掘方法获取土壤剖面，记录土壤深度、土质类型、土壤质地、土壤孔隙度等信息。同时，使用