楊 雪，劉旭飛，韓夢雪，張 林

（1.中國科學院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心，陜西 楊凌 712100；2.中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.中國科學院大學，北京 100049；4.西北農林科技大學水利與建筑工程學院，陜西 楊凌 712100）

0 引 言

施用氮肥是提高農作物產量最簡單、有效的方式之一，已被作為關鍵影響因子用來調控作物生長發(fā)育和最終產量[1]。但是，在實際的農業(yè)生產中，農民經常為提高作物產量而盲目施肥。過高的氮肥投入不僅降低其利用效率，還會造成環(huán)境問題。我國作物的氮肥利用率普遍小于50%，遠低于發(fā)達國家[2]。而未被利用的氮肥隨著土壤水分的深層滲漏而淋失，加重地下水體的非點源污染，Niu 等人的研究表明地下肥水可能主要是由歷史上有機肥等不斷下滲的結果，導致深層包氣帶NO3-大量累積，加劇了地下水NO3-污染風險[3]。為解決氮肥利用率低的問題，水肥一體化技術應運而生。這一技術將灌水和施肥融為一體，借助壓力灌溉系統(tǒng)，將水肥液均勻、準確地輸送到作物根部，是氮肥增效的關鍵措施之一[4]。蘇明辰等[4]調研發(fā)現，與傳統(tǒng)施肥方法相比，水肥一體化技術將水分利用率提高了40%～60%，肥料利用率提高了30%～50%。袁念念等[5]研究表示水肥一體化技術將肥料集中輸送到作物根部，增加了根系密集區(qū)域的氮素含量，減弱了硝態(tài)氮深層淋溶風險。然而，目前水肥一體化技術是周期性地將氮肥液施到作物根部，而氮素一旦進入土壤會被脲酶迅速催化水解，這種短時間內大量水肥供給的方式會增加氮肥無效損失風險，造成作物后期氮肥供應不足，導致氮肥的過量施用[6-8]。因此，推進高效水肥供施技術發(fā)展，對提高水肥利用效率具有重要意義。

近年來，西北農林科技大學自主研發(fā)了一種微孔陶瓷根灌技術（SICE）。相對于地下滴灌，SICE在大幅度降低工作壓力（＜1.0 m）的同時，通過微孔陶瓷灌水器內部微米級的孔隙實現了小流量出流。在灌水量相同的前提下，大大延長了灌水時間，減緩了氮素進入土壤的速率，使氮素的肥效可以緩慢釋放，較傳統(tǒng)灌溉方式有效養(yǎng)分供應時間長，整個生育期內土壤水氮環(huán)境穩(wěn)定，氮肥利用效率高。目前，已有研究論證了SICE運行可靠性和田間實際應用效果[9-11]。然而，以往研究多聚焦在土壤水分，目前利用SICE 進行氮肥液持續(xù)微量供給時的土壤水氮運移及其流失特性尚不明晰，限制了該技術在實際中的推廣應用。

近年來，眾多學者建立了大量土壤水氮聯(lián)合運移模型。其中，由美國鹽土實驗室（US Salinity laboratory）開發(fā)的HYDRUS 模型最為廣泛應用。Doltra 等對滴灌施肥條件下種植了不同作物的砂質壤土進行建模，結果表明該模型對0～90 cm 土層內銨態(tài)氮（NH4+-N）和硝態(tài)氮（NO3--N）含量的預測十分精確，平均絕對誤差值低于觀測值的平均標準差[12]。聶坤堃等利用HYDRUS-2D 反演所得參數對溝灌肥液入滲過程進行了模擬，結果顯示土壤水分運移模擬值與實測值相對誤差均小于7.0%，溶質運移相對誤差均小于11.5%[13]。上述研究均獲得了較高的擬合效果，由此可見，利用HYDRUS 模型對SICE 土壤水氮運移規(guī)律及流失特性進行預測是可行的。

為此，本研究采用HYDRUS-2D 建立了SICE 持續(xù)微量供給下的土壤水氮聯(lián)合運移模型，并于中國青海開展了微孔陶瓷根灌枸杞田間試驗，用以模型校準和準確性驗證，最后以地下滴灌（CK）為對照，利用模型研究了3 種氮肥液濃度（211.54 mg/L、169.23 mg/L、126.92 mg/L）下SICE 土壤水氮運移與流失特性。研究結果可為闡明SICE 土壤水氮運移特性和水肥高效利用內在影響機制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

研究地點位于青海省海西州德令哈市懷頭他拉鎮(zhèn)（東經96°44'，北緯37°21'）（見圖1），地處柴達木盆地東北邊緣，平均海拔2 874 m。屬大陸性高原氣候。年平均氣溫2.4 ℃，晝夜溫差大，最高平均溫差可達15.8 ℃。年平均降水量110.3 mm，集中在5-8 月，無霜期97 d 左右，年平均蒸發(fā)量2 000～2 500 mm。試驗開始前，取試驗地0～100 cm 土壤進行檢測，按照USDA 分類標準為壤質砂土。該地土壤保水能力差、養(yǎng)分含量低，土壤有機質含量為5.0 g/kg，速效氮含量108.6 mg/kg、速效磷含量為3.6 mg/kg，速效鉀含量為2.9 mg/kg。其基本物理參數見表1。

圖1 研究區(qū)位置及模擬的概念幾何（單位：cm）Fig.1 Study area location and conceptual geometry of simulation

表1 土壤物理特性Tab.1 Soil physical characteristics

1.2 試驗設計與方法

選取試驗地的枸杞園區(qū)進行試驗，品種為“寧枸七號”，其生育期共140 d，試驗期為2019 年。種植時株行距為0.8 m×1.2 m。以SICE 實現水分和氮素的持續(xù)供給，陶瓷灌水器在西北農林科技大學旱區(qū)節(jié)水農業(yè)研究院中制備完成，尺寸為6.0 cm×4.0 cm×2.0 cm(長×內徑×外徑)，設計流量為0.25 L/h(工作壓力為0.2 m時空氣中的出流量)。按照一管一行的布置方式將陶瓷灌水器埋設在每棵枸杞根層土壤，埋深為30 cm（枸杞根系密度最大位置），距離樹干20 cm，布設長度40 m。供水裝置為體積1.1 m3的水桶，此外，該系統(tǒng)還由供水水箱、浮球閥、過濾器、施肥器、毛管、閥門等組成，其詳細結構見文獻[14]中的描述。以地下滴灌（CK）為對照，選用耐特菲姆超級臺風貼片式滴灌帶，設計流量為3.75 L/h。灌溉定額1 820 m3/hm2，全生育期共灌水7 次，每次間隔15～20 d，灌水定額260 m3/hm2，每次灌水6.67 h，每棵樹灌水24.96 L。各處理行間設置0.2 m 緩沖區(qū)，并深埋塑料薄膜予以隔離，防止處理間土壤水分的橫向交換。施用氮肥選用尿素，含氮量為46.7%。從高到低設置3 種施肥濃度，采用不完全組合試驗，共包括4個處理（表2）。特別地，由于CK 屬于間歇灌溉，土壤水氮情況呈現周期性的變化規(guī)律，再次灌溉會重復上一過程。此外，模擬時間尺度過長會忽略單次灌水后枸杞根系層土壤水氮變化細節(jié)，故本研究選擇一個灌水周期（20 d）進行模擬。

表2 試驗處理Tab.2 Experimental treatment

2 模型構建與驗證

2.1 模型基本方程

2.1.1 土壤水分運動基本方程

微孔陶瓷根灌與地下滴灌的土壤水分運動均為三維流動問題，但該系統(tǒng)下水分入滲具有軸對稱特點，即水分以陶瓷灌水器中心軸為對稱軸均勻的向四周入滲。進一步地，假設模擬區(qū)域內的土壤性質各向同性且均勻；入滲水流為連續(xù)介質且不可壓縮，顆粒骨架保持不變；忽略溫度、水分滯后作用等因素以及溶質濃度變化產生的勢梯度對水分運動及分布的影響[15]。故此時水分入滲可簡化為二維平面問題。采用Richards方程描述土壤剖面水流運動：

式中：θ為土壤體積含水率，cm3/cm3；h為土壤負壓力水頭，cm；K(h)為非飽和導水率，cm/d；t為模擬時間，d；x為徑向坐標，cm；z為垂直坐標，設向上為正，cm。

2.1.2 土壤氮素運移基本方程

土壤中氮素的遷移轉化受多因子的綜合影響。本研究選用尿素作為肥料，尿素分子進入土壤后在適宜的水分和酶的影響下，發(fā)生一系列生物化學反應。本研究忽略銨態(tài)氮揮發(fā)、以及土壤中氣相和溫度的影響，優(yōu)先考慮水解、吸附、硝化、反硝化和礦化作用。進一步假設溶質在土壤溶液中是通過對流—彌散作用運移的。其中，礦化作用用零級動力學反應方程描述，水解、硝化與反硝化用一級動力學反應方程描述[15]。氮素運移基本方程詳見公式（2）～（4）[16]。

尿素態(tài)氮運移方程：

銨態(tài)氮（NH4+-N）運移方程：

硝態(tài)氮（NO3--N）運移方程：

式中：C1、C2、C3分別為尿素態(tài)氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮質量濃度，mg/cm3；k0，k1，k2，k3分別為有機質礦化、尿素水解、銨態(tài)氮硝化和硝態(tài)氮反硝化速率常數，d-1；kd為銨態(tài)氮吸附速率，cm3/g；Dxx和Dzz為水動力彌散系數張量的分量，cm2/d；包含縱向彌散系數DL、橫向彌散系數DT，cm；和自由水中的分子擴散系數DW，cm2/d[17]；qx和qz分別為x、z方向的土壤水通量，cm3/d；s為固相銨態(tài)氮吸附量，s=kdC2；ρ為土壤干容重，g/cm3。

2.2 初始條件和邊界條件

本研究模擬采用的概念幾何和邊界條件如圖1所示，其為寬度120 cm，厚度100 cm 的土層。初始土壤溶質含量設為零，初始土壤含水量設定與試驗地實際條件相同。邊界條件分為水流邊界和溶質運移邊界。水流上邊界設置為大氣邊界，輸入通量包括降水、作物潛在蒸騰和棵間蒸發(fā)量，地下滴灌帶和陶瓷灌水器均設置為變流量邊界，輸入通量包括灌溉和溶質通量。左右兩側設置為無通量邊界。下邊界假定為自由排水邊界。對于溶質運移邊界，由于滴灌帶和陶瓷灌水器周圍未形成積水，故此時邊界條件采用第三類邊界條件。同理，溶質運移的上邊界和下邊界同樣選擇第三類邊界條件。

2.3 模型參數及驗證

2.3.1 土壤水力參數

模擬過程中土壤含水率θ以及非飽和導水率K(h)等水力特征參數均采用Van Genuchten模型進行擬合[18]：

式中：θr和θS分別為土壤殘余含水率和土壤飽和含水率，cm3/cm3；KS為土壤飽和導水率，cm/d；Se為相對飽和度，cm3/cm3；α為土壤進氣的倒數；n為孔隙分布指數；l為空氣聯(lián)通系數，作為許多土壤的平均值，被估計為0.5[19]。

擬合率定后得到土壤水分特征參數如表3所示。

表3 土壤水分特征參數Tab.3 Soil hydraulic properties

2.3.2 土壤溶質參數

本氮素運移模型中忽略土壤中氣相和溫度的影響，氮素的運移參數包括縱向彌散系數DL、橫向彌散系數DT和自由水中的分子擴散系數Dw；氮素轉化包括礦化、水解、吸附、硝化、反硝化5 個參數[15,16]，并根據實測數據進行率定，見表4和表5。

表5 氮素轉化參數Tab.5 Nitrogen transformation parameters

2.3.3 模型驗證

本研究使用決定系數（R2）和相對均方根誤差（NRMSE）評估土壤水氮運移模型計算準確度。R2越趨向于1表示模擬值與實測值越接近[20]，采用公式（9）進行計算；NRMSE的取值小于0.2 則表示模擬值與實測值具有高度匹配性，其計算方法如公式（10）所示：

式中：n為對比次數；Pi為模型值；Oi為實測值；Oˉ為平均實測值。

圖2為土壤含水率和土壤NO3--N含量計算值與實測值對比結果。由圖2可知，R2的擬合結果分別為0.891 1和0.854 9，表示該水氮聯(lián)合運移模型分別解釋了89.11%和85.49%的不確定性，說明實測土壤含水率和硝態(tài)氮含量中約有89.11%和85.49%可由對應的模擬值來說明或決定。此外，NRMSE的值均小于0.2。說明構建的模型能較準確的反映土壤水氮時空動態(tài)變化規(guī)律。在此基礎上，可進一步研究不同處理對土壤NH4+-N 時空分布的影響，并對根層土壤水氮流失進行預測。

圖2 土壤含水率和土壤NO3--N含量的模擬值與實測值的相關性Fig.2 The correlation between the simulated and measured values of soil water content and soil NO3--N content

3 模型應用

3.1 土壤水氮時間變化特征

圖3為一個灌水周期結束時根系層土壤平均含水率、土壤平均NH4+-N和NO3--N含量在不同處理下的時間變化特征。

圖3 不同處理土壤水氮隨時間變化圖Fig.3 The variation of average soil water and nitrogen content with time in different treatments

由圖3 可知，對于土壤含水率的變化，CK 處理前期快速增加至0.1 cm3/cm3以上，緊接著快速降低至0.07 cm3/cm3左右，而T1、T2、T3 處理的土壤含水率始終維持在0.09 cm3/cm3左右，相比與CK 形成的波動的土壤水分環(huán)境，SICE 更能保證土壤水分環(huán)境的穩(wěn)定。

對于土壤平均NH4+-N含量的變化，CK處理先快速增加到16.70 mg/kg，隨后逐漸降低，在第13 天左右接近完全消散。而T1 處理土壤平均NH+4-N 含量增加到13.33 mg/kg 后下降，后續(xù)穩(wěn)定在3.11 mg/kg。相比于CK，T1 處理土壤NH4+-N 含量下降得更慢，在根系層的留存時間更長。此外，T1 處理中土壤NH4+-N 含量峰值較CK 降低，這可能是由于前期CK 灌水量大，充足的水分有利用于尿素氮向銨態(tài)氮的轉化，而T1 的出流量小，前期土壤水分不足，抑制了NH4+-N的產生。

對于土壤平均NO3--N含量的變化，呈現和土壤NH4+-N含量類似的變化規(guī)律，4 種處理土壤平均NO3--N 含量皆在經歷一個峰值后逐漸降低。對比CK 和T1 發(fā)現，隨著時間的增加，T1 較CK 處理土壤NO3--N 含量下降幅度小、在土壤中的濃度高，說明相較于CK，SICE 在整個周期內NO3--N 供應更加充足、穩(wěn)定。此外，通過T1、T2、T3 對比發(fā)現，隨著氮肥液濃度的降低，土壤NO3--N 含量的峰值降低，曲線斜率變緩，波動范圍減小。而且，相較于土壤NH4+-N含量，土壤NO3--N含量達到峰值的時間相對滯后（從3 d 增加到7 d），這是因為施用的肥料是尿素的關系，會有一個尿素氮向銨態(tài)氮，再向硝態(tài)氮的轉化過程。

綜上所述，相較于CK，SICE 土壤平均水氮含量的變化速率明顯變小，有效水分和養(yǎng)分供應時間長，保證了整個灌水周期水氮的充足，使得土壤含水量和含氮量更加穩(wěn)定。

3.2 土壤水氮空間變化特征

圖4 為一個灌水周期結束時（第20 d）根系層土壤水分、土壤NH4+-N和NO3--N在不同處理下的空間分布特征。

圖4 第20天土壤含水率，土壤NH4+-N含量和土壤NO3--N含量的空間分布Fig.4 The spatial distribution of soil water content,soil NH4+-N content and soil NO3--N content on the 20th day

由圖4 可以看出，一個灌水周期過后，CK 處理的根系層水分含量明顯小于T1，T1 處理的濕潤體基本保持不變，最大含水率的土層位于枸杞根系密度最大處（-30 cm），這有利于將氮肥液保存在枸杞根系層中被作物吸收。此外，通過對比T1、T2、T3 處理還發(fā)現氮肥液濃度的增加對土壤水分的分布無顯著影響。

對于根系層NH4+-N的分布，CK處理的土層在一個灌水周期后NH4+-N 的含量接近于0，而T1 處理還在持續(xù)出流，使得枸杞根系密度最大處的NH4+-N含量穩(wěn)定在3 mg/kg以上。對比T1、T2、T3，隨著氮肥液濃度的增加，土壤各剖面NH4+-N 的含量增大，并對其在土層中的分布范圍有輕微促進作用。并且，NH4+-N呈現聚集在灌水器周圍的現象。

對于根系層土壤NO3--N 的分布，一個灌水周期結束后，CK 處理的NO3--N 含量降低至8.11 mg/kg，T1 處理在14.87 mg/kg 以上。對比T1、T2、T3 發(fā)現，氮肥液濃度的增加對土壤中NO3--N含量影響較大，而對其在剖面分布無明顯影響。此外，與NH4+-N集中吸附在灌水器周圍相比，土層NO3--N分布范圍更廣，并趨于向下層土壤運移，但始終集中在枸杞根系土層（0～-60 cm）。

上述研究成果均表明，和CK 相比，SICE 減小了根系層土壤水肥環(huán)境的波動，有效保證了土層根、水、肥的高度匹配。

3.3 土壤水氮流失分析

選擇一個灌水周期進行模擬，計算獲得的根系層土壤水氮流失結果如圖5所示。

圖5 根層土壤水氮流失特性Fig.5 Characteristics of water and nitrogen loss in root layer soil

對于根系層土壤水分流失。CK 和SICE 的土壤水分滲漏量分別為14.94、14.16 mm。一個灌水周期內兩者相差較小，前期土壤水分滲漏曲線高度重合，直至第10 d 開始出現差異，10 d 后CK 處理的滲漏量持續(xù)保持最大。這可能是因為CK 短時間內大量供水，而T1、T2、T3 持續(xù)微量出流，導致CK 土壤水分損失曲線的斜率大于T1、T2、T3 處理，隨著時間增加，差異累積，直至在第10 d 后顯現出來。這里T1、T2、T3處理的根層水分損失高度重合。造成此現象的原因是模型中計算水分損失取決于輸入的土壤特征參數，此設定相同，本模擬只改變了肥液濃度，忽略了實際土壤中各種因素的相互作用。

對于根系層土壤NH4+-N的流失。土壤NH4+-N淋失量在第5 d 開始出現差異，一個灌水周期內土壤NH4+-N 淋失量為CK（0.094 kg/hm2）＞T1（0.081 kg/hm2）＞T2（0.080 kg/hm2）＞T3（0.079 kg/hm2），隨氮肥液濃度的增加淋失量增大，但各處理間相差較小，最大差值為0.015 kg/hm2。這是因為NH4+-N本身易與土壤膠粒結合，容易被大量吸附停留在灌水器附近的土層，向土壤下層運移的NH4+-N 含量很少，而且土層中的NH4+-N 會繼續(xù)向NO3--N 轉化，導致NH4+-N 淋失量差異不明顯。

同理，根系層土壤NO3--N 變化趨勢類似，只是時間相對滯后。不同處理土壤NO3--N 的淋失量結果相差較大，分別為CK（1.49 kg/hm2）＞T1（0.73 kg/hm2）＞T2（0.63 kg/hm2）＞T3（0.52 kg/hm2），與CK 相比，一個灌水周期內T1 處理每公頃減小了51.01%的NO3--N 淋失量。其中最大差值為0.97 kg/hm2。這是因為NO3--N 與土壤膠粒性質相似，不易被土壤吸附，灌水后會隨著水分在土壤剖面內不斷遷移，導致NO3--N 更容易淋失。

總體來看，SICE 處理土層水分滲漏量和氮素淋失量均小于CK 處理。其中，根系層土壤水分和NH4+-N 的淋失量差值較小，而NO3--N 淋失量則差異較大。對于根層水氮滲漏，SICE 表現明顯優(yōu)于CK 處理，在確保根系層土壤水氮環(huán)境穩(wěn)定的同時滲漏量減小，降低了硝酸鹽污染物向地下水遷移的風險。

4 討 論

本研究采用HYDRUS-2D 建立了SICE 持續(xù)微量供給下的土壤水氮聯(lián)合運移模型，用以研究SICE 土壤水氮運移與流失特性。SICE 相較于傳統(tǒng)灌溉方式最大的不同在于灌溉持續(xù)時間和出流特性。當前以間歇灌溉為主的水氮供施方式，存在的最大問題即土壤水分和養(yǎng)分的劇烈波動。與之相反，SICE屬于連續(xù)灌溉。在灌水量相同的前提下，可利用陶瓷灌水器內部微米級孔隙實現水肥液的持續(xù)微量供給[21]，減緩水分和氮肥進入土壤的速率，延長灌溉時間，使得肥效可以緩慢釋放，保證了整個生育期內土壤水氮環(huán)境的穩(wěn)定。

地下滴灌一次的灌水時間僅為數小時，其初期出流量大，由于土壤的各向同性此時重力勢占主導地位，短時間內大量水肥供給的方式可能會導致優(yōu)先流的產生，造成水氮的深層滲漏，致使根區(qū)氮素不足，無法滿足作物生長后期的需求。相反地，SICE 持續(xù)微量的出流方式，更傾向于形成基質流，水分和養(yǎng)分均勻下滲，有效的將土壤NH4+-N和NO3--N保留在作物根系層。例如本文3.2 的研究中，相較于CK，SICE 的0～60 cm根系土層中明顯有更多的氮素留存（圖4）。

此外，根層氮素含量的增加，也可能是因為水的可用性增加，理想的土壤水分含量更利于尿素的轉化，使作物更好地吸收養(yǎng)分。對比CK 和T1，在氮素運移和反應參數設定相同，且肥液濃度一致的情況下，T1 處理土壤NO3--N 含量峰值大于CK 處理（圖3）。這是因為不同形態(tài)的氮在土壤中會相互轉化，當尿素隨水施入土壤后，先在脲酶的作用下生成碳酸銨[22]。碳酸銨進一步與水發(fā)生反應轉化為NH4+-N，NH4+-N 再氧化為NO3--N。由于前期CK灌水量大，形成了飽和土壤水環(huán)境，加快了生成NO3--N 這一反應進程。而硝酸根帶負電荷，不易被帶負電荷為主的土壤膠體吸附，其主要存在于土壤溶液中，容易隨水移動而引起硝酸根的淋失[23]。因此，CK 將較于SICE 處理的NO3--N 淋失量更大（圖5）。而且，CK 處理前期土壤濕度過大，在通氣不良情況下，根層中的NO3--N 可經反硝化作用還原成不能被作物利用的氧化亞氮，氧化氮和氮氣，造成脫氮損失[24,25]。

研究還發(fā)現，土壤NH4+-N和NO3--N空間分布存在較大差異，土壤NH4+-N 的分布半徑明顯小于NO3--N。一方面是因為NO3--N 和生物作用使得NH4+-N 在土層中短暫存在后就轉化為NO3--N。另一方面是因為區(qū)別于NO3--N 的化學特性，銨離子帶正電荷，容易與土壤膠粒上已有的陽離子進行交換，并吸附于土壤膠粒，不僅吸附在土壤表面，還可進入粘土礦物的晶體中，成為固定態(tài)銨離子[26]，移動性較小，比較容易被土壤“包存”[27]。也容易成為交換態(tài)養(yǎng)分，逐步供給作物吸收利用[28,29]。因此相較于NO3--N 較廣的分布范圍，NH4+-N 集中吸附在灌水器周圍。

此外，本研究并未發(fā)現氮肥濃度對土壤水分的運移有明顯影響，與此相反，有研究表示土壤NO3--N 濃度會影響土壤水分分布特性，從而導致NO3--N 濃度高的土層吸水量增加[30]。因此，未來有必要進一步考慮灌溉水和氮肥之間的相互影響，以更好地優(yōu)化SICE的灌水施肥策略，推進其工程化應用。

5 結 論

綜上，本文利用HYDRUS-2D 構建了SICE 持續(xù)微量供給下的土壤水氮聯(lián)合運移模型，并于中國青海開展了微孔陶瓷根灌枸杞田間試驗，用以模型校準和準確性驗證，最后以地下滴灌（CK）為對照，利用模型研究了3 種氮肥液濃度（211.54 mg/L、169.23 mg/L、126.92 mg/L）下SICE 土壤水氮時空分布特征，并對土壤水分滲漏及氮素淋失動態(tài)進行了模擬分析，得出以下結論：

（1）校驗后的HYDRUS-2D 模型在預測土壤含水量、NO3--N 運移過程中表現良好，進一步地，可以對SICE 土壤NH4+-N 的時空分布規(guī)律，以及土壤水分深層滲漏和氮素淋失進行評估。

（2）與CK 相比，SICE 減緩了氮肥液進入土壤的速率，延長了有效水分和養(yǎng)分的供應時間（從6.67 h 延長至480.00 h），降低了根系層土壤水分、NH4+-N 和NO3--N 的時間波動性，保證土壤水氮相對充足的同時還維持了土壤水氮環(huán)境的相對穩(wěn)定；其次，氮肥液持續(xù)微量供給期內，SICE 將土壤水分、NH4+-N 和NO3--N 維持在枸杞根系密度最大處的土層深度，充分保證了土層根、水、肥的高度匹配，為枸杞水氮高效利用提供了有效保障。

（3）對于根層土壤水分滲漏量、土壤NH4+-N和NO3--N淋失量，三者的處理結果均為CK＞T1＞T2＞T3，與CK 相比，T1處理每公頃減小了51.01%的NO3--N淋失量。SICE在降低水分深層滲漏和氮素淋失方面明顯優(yōu)于CK，降低了硝酸鹽污染物向地下水遷移的風險。