畦灌技術(shù)參數(shù)對(duì)灌溉施肥性能影響研究進(jìn)展

張 凱，白美健，張雪萍，章少輝，史 源

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038；2.水利部數(shù)字孿生流域重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038；3.北京中水科工程集團(tuán)有限公司，北京 100038）

畦灌是目前應(yīng)用最廣泛的田間灌水方法，具有成本低廉、田間工程簡(jiǎn)單和易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，但存在田間管理粗放、灌水施肥性能普遍偏低的缺點(diǎn)，優(yōu)化畦灌技術(shù)參數(shù)，提高灌溉施肥管理水平具有較大潛力［1－2］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)分析不同畦灌技術(shù)參數(shù)組合下地表水流、土壤肥料的時(shí)空分布規(guī)律，基于不同評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化畦灌技術(shù)參數(shù)，為畦灌水肥高效利用提供理論基礎(chǔ)［3－5］。

針對(duì)如何提高畦灌施肥性能研究主要有兩方面：一是開(kāi)展一種或多種畦灌技術(shù)參數(shù)組合的田間試驗(yàn)，通過(guò)分析田間試測(cè)數(shù)據(jù)，探索畦灌技術(shù)參數(shù)對(duì)施肥性能的響應(yīng)規(guī)律，獲得畦灌技術(shù)參數(shù)適宜閾值，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)論較準(zhǔn)確、可直接指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，缺點(diǎn)是試驗(yàn)周期較長(zhǎng)、忽略了次要因素的影響［6－8］；二是利用現(xiàn)有模擬軟件或改進(jìn)模擬模型對(duì)不同畦灌技術(shù)參數(shù)組合進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得具有較高灌溉施肥性能的畦灌技術(shù)參數(shù)組合，其優(yōu)點(diǎn)是考慮因素較全面、試驗(yàn)重復(fù)性高、模擬歷時(shí)較短，缺點(diǎn)是模型算法難以建立且模擬結(jié)果有待試驗(yàn)驗(yàn)證［9－11］。本文將對(duì)近年來(lái)畦灌水肥研究成果進(jìn)行綜述分析，以期為進(jìn)一步開(kāi)展畦灌技術(shù)參數(shù)對(duì)灌溉施肥性能的影響研究提供參考。

1 施肥性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

地面灌溉施肥過(guò)程中，肥料隨水流沿畦田長(zhǎng)度和寬度方向推進(jìn)，同時(shí)向土壤入滲，由于田面各點(diǎn)受水時(shí)間存在差異，因此導(dǎo)致田面各點(diǎn)的施肥分布不均。如何科學(xué)合理地評(píng)價(jià)畦灌施肥性能，是優(yōu)化畦灌技術(shù)參數(shù)組合、改善田間灌溉施肥管理措施的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，基于不同評(píng)價(jià)目的提出了灌溉施肥性能評(píng)價(jià)指標(biāo)［12］，目前常用的施肥評(píng)價(jià)指標(biāo)為施肥均勻度和施肥效率。

1.1 施肥均勻度

施肥均勻度是較為常用的施肥性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，用于整體度量畦田內(nèi)各點(diǎn)處的實(shí)際施肥量偏離平均施肥量的程度［13］。計(jì)算公式為

其中

式中：UCCN為施肥均勻度，%；Nav為畦田內(nèi)平均施肥量，g／m；J為取樣點(diǎn)數(shù)量；為畦田內(nèi)取樣點(diǎn)j實(shí)際施肥量與平均施肥量間的偏差；L為畦長(zhǎng)，m；N為實(shí)際施肥量，g／m；x為沿畦長(zhǎng)坐標(biāo)，m。

圖1展示了整個(gè)畦田內(nèi)實(shí)際施肥量與平均施肥量間的平均偏差，即式（1）中，因此UCCN為實(shí)際施肥量與平均施肥量間的平均偏差程度。

圖1 畦田各點(diǎn)處的實(shí)際施肥量與平均施肥量分布的比較

無(wú)論撒施或液施，畦田前部受水時(shí)間均大于畦田尾部，畦田內(nèi)存在局部畦段高于或低于整個(gè)畦內(nèi)平均施肥量的情況，通常采用DUHN、DUQN兩個(gè)指標(biāo)度量局部畦段與整個(gè)畦內(nèi)平均施肥量間的偏差程度：

式中：Navh、Navq分別為整個(gè)畦長(zhǎng)具有最低值的1／2、1／4畦段土壤有效根系層的平均施肥增量，g／m。

1.2 施肥效率

施肥效率的定義在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的氮肥利用率（NUE）是指作物吸收的肥料氮量占所施肥料總氮量的百分比，反映肥料中氮被被植物吸收利用的程度，被稱做肥料吸收利用率或回收率（RE），但不包括氮肥的損失和殘留在土壤中的氮肥部分，僅局限于氮肥施入后的當(dāng)季利用率，不包括其對(duì)后季作物的效益［14］。

式中：Nrecycle為氮的回收率，%；Nresidual為收獲后的根區(qū)殘留氮量，kg／hm2；Ninitial為初 始根 區(qū)含 氮量，kg／hm2；Nuptake為作物吸氮量，kg／hm2；Ncontrol為對(duì)照處理即未施肥處理的作物吸氮量，kg／hm2；Napplied為作物施氮量，kg／hm2。

從農(nóng)學(xué)的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)作物氮肥利用率的指標(biāo)有吸收效率和生產(chǎn)效率。肥料的生產(chǎn)效率考慮氮肥吸收后的物質(zhì)生產(chǎn)效率及向經(jīng)濟(jì)器官（如果實(shí)）的分配情況，如氮肥利用效率FUE指作物產(chǎn)量與施氮量的比值［15］。

式中：FUE為氮肥利用效率，%；Y為作物產(chǎn)量，kg／hm2。

對(duì)于畦灌技術(shù)參數(shù)及施肥方式對(duì)土壤中氮素分布的影響（即分析灌溉施肥后土壤中水氮分布，而不是氮肥施入后各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換及作物吸收對(duì)氮素轉(zhuǎn)化分布的影響），普遍采用Zerihun等［13］提出的氮肥施用效率，即有效施肥量（及儲(chǔ)存在作物有效根區(qū)的氮量）和總施氮量的比值。

式中：EaN為氮肥施用效率，%；NT為總施肥量，g／m；為畦段內(nèi)作物有效根系層內(nèi)的肥料增量之和，g／m；Nrz為作物有效根系層內(nèi)的肥料增量，g／m。

2 畦灌技術(shù)參數(shù)對(duì)灌溉施肥性能的影響

畦灌灌溉施肥過(guò)程中，土壤質(zhì)地、施肥方式、施肥時(shí)機(jī)、入畦流量和改口成數(shù)等技術(shù)參數(shù)顯著影響施肥均勻度和施肥效率［3－8］，通常選取一種或幾種參數(shù)的組合設(shè)置相關(guān)試驗(yàn)開(kāi)展研究。

2.1 土壤質(zhì)地對(duì)灌溉施肥性能的影響

與土壤質(zhì)地有關(guān)的參數(shù)包括糙率系數(shù)以及土壤入滲等，不同的土壤類型、耕作方式以及秸稈還田等均能影響土壤質(zhì)地，不同的土壤質(zhì)地通過(guò)影響灌水均勻度、灌水效率進(jìn)而對(duì)施肥均勻度、施肥效率產(chǎn)生顯著影響［16－17］。

目前，我國(guó)農(nóng)田耕作方式主要有翻耕、淺耕、旋耕和深松耕等，長(zhǎng)期的傳統(tǒng)耕作壓實(shí)了底土層，導(dǎo)致土壤容重偏大，對(duì)土壤水分和肥料分布有一定影響，與傳統(tǒng)耕作相比，深松耕可使0～50 cm土層土壤容重降低0.14 g／cm3，土壤孔隙度提高10%～20%，耕作方式對(duì)土壤容重、孔隙度以及土壤入滲能力的影響程度還與土壤類型有關(guān)［18－21］。深松耕可有效促進(jìn)水分入滲，提升土壤對(duì)水分和肥料的儲(chǔ)蓄能力，但隨著作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)，耕作方式對(duì)土壤入滲能力的改善效應(yīng)呈逐步減弱趨勢(shì)［22］。

秸稈還田可降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促進(jìn)大團(tuán)聚體形成，有效改善土壤理化性質(zhì)，影響灌溉施肥性能［23］。有研究表明，秸稈還田可有效提高土壤的保水能力，在土壤水入滲階段，秸稈造成土壤中毛管孔隙斷頭萎縮，導(dǎo)致秸稈隔層表現(xiàn)出阻水減滲效果，即“毛細(xì)阻滯”現(xiàn)象［24－25］；土壤水分飽和后，秸稈膨脹占據(jù)土壤孔隙，使水分在土壤的蓄積時(shí)間延長(zhǎng)、土壤保水性提高、持水力增強(qiáng)［26］；針對(duì)不同土壤類型及耕作方式，采用適宜的秸稈還田量、秸稈埋深和長(zhǎng)度，可顯著提高土壤對(duì)水分和肥料的儲(chǔ)蓄能力［27－28］。

2.2 施肥方式對(duì)灌溉施肥性能的影響

常見(jiàn)的施肥方式主要有撒施和液施。人工撒施是一種傳統(tǒng)的施肥方式，操作簡(jiǎn)單、便捷且不需要安裝設(shè)備，目前仍廣泛應(yīng)用［4］。但是，人工撒施存在明顯的缺點(diǎn)，一方面是難以做到均勻撒施；另一方面是地面灌溉水流易對(duì)固體肥料產(chǎn)生沖刷，引起畦尾水流溶質(zhì)濃度增大的“后翹”現(xiàn)象，導(dǎo)致肥料在田面的分布不均、利用率降低［8，29］。為提高撒施施肥均勻度，相關(guān)學(xué)者探索了由畦首至畦尾的變量撒施方式，章少輝［10］首次提出了非均勻撒施方式，定義了撒施非均勻系數(shù)USN，利用自建數(shù)值模擬系統(tǒng)選擇撒施非均勻系數(shù)、畦長(zhǎng)、土壤質(zhì)地、入畦單寬流量和畦面微地形5個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行模擬，獲得了具有較高施肥均勻度的畦灌技術(shù)參數(shù)組合，并通過(guò)田間試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證［30］。巫紓予等［31］提出了沿畦長(zhǎng)方向逐漸遞減的變量撒施方式，對(duì)比了直線遞減型、拋物線遞減型和均勻分布型施肥方案，結(jié)果表明直線遞減型施肥方式具有較高施肥均勻度。張仙［32］提出了非滿成施肥的概念，對(duì)比了只撒施至畦田前段的非滿成撒施與均勻撒施方案，結(jié)果表明合理的非滿成撒施具有較高的施肥均勻度。

液施是將化肥充分溶解后與灌溉水混合輸入田間的施肥方式，可有效提高化肥利用效率，避免因氮素流失而引起的農(nóng)田水土環(huán)境污染，成為提高水肥利用率的有效措施［6，8］，在以色列、歐美等國(guó)家得到大面積推廣應(yīng)用［33］。

2.3 施肥時(shí)機(jī)對(duì)灌溉施肥性能的影響

由于施肥時(shí)機(jī)和入畦流量對(duì)液施方式下土壤水氮時(shí)空分布和施肥均勻度影響顯著，其田間試驗(yàn)主要針對(duì)這兩個(gè)因素展開(kāi)［34］，鑒于氮素在土壤中的各種形態(tài)轉(zhuǎn)化提高了測(cè)量成本，液施試驗(yàn)研究常以溴化物來(lái)模擬氮素轉(zhuǎn)移。Abbasi等［35］用Br－模擬硝態(tài)氮分布，開(kāi)展了施肥時(shí)機(jī)（全程施肥、灌溉前半程施肥和灌溉后半程施肥）對(duì)施肥均勻度的影響研究，結(jié)果表明全程施肥、灌溉后半程施肥比灌溉前半程施肥具有相對(duì)較高的施肥均勻度。Adamsen等［36］在砂土條件下用Br－模擬硝態(tài)氮分布，開(kāi)展了施肥時(shí)機(jī)（前半段、中段、后半段和全程施肥）對(duì)施肥均勻度的影響研究，結(jié)果表明前半段、全程施肥能獲得較高的施肥均勻度。Playán等［37］開(kāi)展了施肥時(shí)機(jī)、入畦流量（3.36、4.94、7.82 L／（s·m））和灌水時(shí)間對(duì)施肥均勻度的影響研究，結(jié)果表明較大入畦流量下在灌溉中期施肥可獲得較高施肥和灌水均勻度，并指出在整個(gè)灌水過(guò)程中以恒定速率施肥能獲得較高施肥均勻度。陳新國(guó)［5］開(kāi)展了施肥時(shí)機(jī)（全程施肥、灌溉至畦長(zhǎng)33%液施和灌溉至畦長(zhǎng)66%液施）和入畦單寬流量（2、4、6 L／（s·m））對(duì)施肥均勻度的影響研究，結(jié)果表明隨入畦流量增大土壤水分沿畦長(zhǎng)分布均勻度提高，單寬流量為4 L／（s·m）時(shí)灌溉至畦長(zhǎng)33%處具有較高的施肥均勻性。梁艷萍等［38］選取施肥時(shí)機(jī)（全程施肥、后半程施肥）和入畦流量（2、4 L／（s·m））開(kāi)展了冬小麥?zhǔn)┯媚蛩靥镩g試驗(yàn)，結(jié)果表明入畦單寬流量為4 L／（s·m）、灌溉全程均勻施肥的方式可在冬小麥返青水和揚(yáng)花水灌后2 d作物有效根系層內(nèi)形成相對(duì)較高的土壤水氮空間分布均勻度。

2.4 改口成數(shù)對(duì)灌溉施肥性能的影響

改口成數(shù)（亦稱改水成數(shù)）為畦灌中停止灌溉時(shí)水流推進(jìn)距離與畦田長(zhǎng)度的比值?；诟目诔蓴?shù)的定義，田間試驗(yàn)通常與入畦流量或畦田長(zhǎng)度進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。胡雅［7］選擇畦長(zhǎng)（80、120、240 m）和改口成數(shù)（7、8、9成）開(kāi)展了冬小麥生長(zhǎng)期撒施氮肥田間試驗(yàn)，結(jié)果表明隨畦長(zhǎng)增大硝態(tài)氮均勻度降低，灌水均勻度隨改口成數(shù)增大而降低，合理的畦長(zhǎng)和改口成數(shù)能夠降低灌水本身造成的氮素?fù)p失，推薦7成改口成數(shù)和80 m畦長(zhǎng)的組合。白美健等［39］為尋求畦灌最優(yōu)關(guān)口時(shí)間，分析了不同入畦流量、平整精度、畦長(zhǎng)和坡度共計(jì)106 176個(gè)組合，結(jié)果表明，當(dāng)畦長(zhǎng)大于70 m，田面坡度小于0.1%時(shí)，改口成數(shù)最優(yōu)取值在0.80～1.00之間；當(dāng)坡面坡度大于0.1%時(shí)，改口成數(shù)最優(yōu)取值在0.75～0.95之間。

3 畦灌技術(shù)參數(shù)組合對(duì)灌溉施肥性能的影響

畦灌不同技術(shù)參數(shù)對(duì)施肥性能影響存在交互作用，為便于實(shí)際應(yīng)用仍需采用數(shù)值模擬手段進(jìn)行畦灌技術(shù)參數(shù)優(yōu)化組合設(shè)計(jì)。畦灌施肥地表溶質(zhì)運(yùn)移模型的研究始于20世紀(jì)中期，由于畦灌過(guò)程地表水屬于淺水范疇，化肥溶液沿垂向的濃度變化不明顯，借助構(gòu)建淺水流控制方程中的假設(shè)條件，研究者通過(guò)對(duì)對(duì)流速度與溶質(zhì)濃度沿垂向積分平均，由最初描述水流中溶質(zhì)對(duì)流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)混合理論逐漸確立了畦灌施肥對(duì)流－彌散控制方程（ADE）［40］，Zerihun等［33］通過(guò)考慮畦灌入滲過(guò)程，得到了如下一維表達(dá)式：

式中：C為地表溶質(zhì)濃度，g／m3；i為入滲率，m／min；Dx為縱向彌散系數(shù)，m2／min；h為水流深度，m；q為單寬流量，m2／min；t為時(shí)間，min。

通過(guò)耦合地面灌溉水流運(yùn)動(dòng)模型、飽和－非飽和帶水分運(yùn)移模型和地面灌溉溶質(zhì)運(yùn)移模型，相關(guān)學(xué)者構(gòu)建了畦灌溶質(zhì)運(yùn)移模型。隨著Karpic?Crockett方法、Crank?Nicholson有限差分格式、分裂算子方法、三次樣條插值特征法等多種方法逐步應(yīng)用到模型求解，畦灌溶質(zhì)運(yùn)移模型運(yùn)行的穩(wěn)定性和求解的準(zhǔn)確性得到了較大提高［41－42］。Abbasi等［35］采用零慣量模型和對(duì)流－彌散溶質(zhì)運(yùn)移方程構(gòu)建了一維地表施肥模型，由于畦灌和溝灌符合一維地表水流和溶質(zhì)運(yùn)移的假設(shè)，因此該模型應(yīng)用于封閉畦灌和溝灌具有良好效果；Ebrahimian等［43］將該模型應(yīng)用于交替溝灌模擬情景也取得了良好的效果。Strelkoff等［44］通過(guò)將一維零慣量模型與SRFR地表灌溉模擬模型耦合開(kāi)發(fā)了地表施肥模型，該模型假設(shè)非反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)通過(guò)水流運(yùn)移，且不考慮物質(zhì)的混合、分散或化學(xué)擴(kuò)散，其模擬結(jié)果與Perea?Estrada［45］采用對(duì)流－彌散模型進(jìn)行滲透肥料分配模擬的結(jié)果一致。毛威［46］提出了3種保證質(zhì)量守恒的區(qū)域尺度飽和－非飽和水分及溶質(zhì)運(yùn)移耦合方案，根據(jù)兼顧迭代效率與計(jì)算精度的耦合方案開(kāi)發(fā)了區(qū)域尺度飽和－非飽和溶質(zhì)運(yùn)移模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。Zhu等［47］構(gòu)建了完全耦合的擬三維飽和－非飽和水分及溶質(zhì)運(yùn)移模型，該模型采用一維Richards方程描述非飽和帶水分運(yùn)動(dòng)，將三維流速場(chǎng)分解為水平向二維運(yùn)動(dòng)和垂向一維運(yùn)動(dòng)，該方法收斂性較強(qiáng)、質(zhì)量可控、結(jié)果良好，但編程及求解過(guò)程復(fù)雜，難以應(yīng)用。Zhang等［48］為了較好地模擬地表水流動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移，耦合了一維全水動(dòng)力學(xué)模型和帶有深度平均溶質(zhì)濃度的對(duì)流－彌散溶質(zhì)運(yùn)移方程，該模型在模擬不同施肥時(shí)機(jī)的重復(fù)施肥試驗(yàn)中具有較好的效果，在此基礎(chǔ)上Xu等［49］耦合了二維全水動(dòng)力學(xué)模型和對(duì)流－彌散溶質(zhì)運(yùn)移方程，該模型在寬畦或稻田中也有較好的應(yīng)用效果。

Abbasi等［35］通過(guò)地表施肥模擬模型對(duì)畦灌技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，結(jié)果表明灌溉流量、土壤入滲參數(shù)和施肥時(shí)機(jī)對(duì)肥料分布均勻度的影響較大，而肥料溶液濃度和分散系數(shù)對(duì)肥料分布均勻度的影響較小。Playán等［37］的研究表明，施肥時(shí)機(jī)和灌溉流量是影響肥料分布均勻度的關(guān)鍵變量，施肥時(shí)間短會(huì)導(dǎo)致肥料分布均勻度低。Ebrahimian等［11］通過(guò)耦合一維零慣量模型和二維對(duì)流－彌散溶質(zhì)運(yùn)移方程，以玉米生長(zhǎng)季硝態(tài)氮損失量為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)灌溉流量、灌溉時(shí)間、施肥時(shí)機(jī)和施肥時(shí)長(zhǎng)4個(gè)變量進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明僅通過(guò)優(yōu)化施肥開(kāi)始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，就可以減少50%的硝酸鹽損失。許迪等［50］利用構(gòu)建的畦灌撒施與液施溶質(zhì)運(yùn)移模型，通過(guò)設(shè)置不同畦長(zhǎng)、土壤質(zhì)地、畦面微地形和入畦單寬流量等畦灌技術(shù)參數(shù)組合方案，以施肥均勻度和施肥效率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討了適宜的畦灌施肥技術(shù)參數(shù)組合（見(jiàn)表 1）。

表1 不同畦灌施肥技術(shù)參數(shù)組合及其施肥性能

4 結(jié)論和展望

畦灌技術(shù)參數(shù)對(duì)肥料溶質(zhì)運(yùn)移、分布和淋失有顯著影響，人工撒施時(shí)采用沿畦長(zhǎng)方向逐漸遞減的變量撒施方式或非滿成施肥方式，可以顯著提高施肥均勻度。灌溉施肥時(shí)采用全程均勻施肥或灌溉后半程施肥，有利于提高施肥均勻度。合理的畦長(zhǎng)、田面坡度和改口成數(shù)組合能夠降低灌溉本身造成的肥料淋失，提高施肥性能。相關(guān)學(xué)者構(gòu)建了適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的畦灌溶質(zhì)運(yùn)移模擬模型，基于模型的運(yùn)行穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和計(jì)算效率進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)數(shù)值模擬探討了適宜的畦灌施肥技術(shù)參數(shù)組合。畦灌條件下肥料運(yùn)移分布過(guò)程十分復(fù)雜，盡管相關(guān)學(xué)者從性能指標(biāo)、田間試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方面開(kāi)展了大量的研究工作，筆者認(rèn)為以下問(wèn)題尚需開(kāi)展進(jìn)一步研究。

（1）目前，畦灌溶質(zhì)運(yùn)移相關(guān)模型的研究一般都采用保守型溶質(zhì)溴離子進(jìn)行驗(yàn)證，利用溴離子作為示蹤劑模擬氮素運(yùn)動(dòng)狀況和時(shí)空變化分布趨勢(shì)雖然較為準(zhǔn)確，但缺乏氮素的轉(zhuǎn)化過(guò)程，與實(shí)際施用氮肥產(chǎn)生的效果相比仍有差異。陸垂裕等［51］研究了不同類型氮素在二維飽和－非飽和土壤中運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)模型，概化和簡(jiǎn)化了氮素集合體劃分，給出了氮素轉(zhuǎn)化、對(duì)流、彌散、揮發(fā)、作物吸收、深層滲漏和礦化等轉(zhuǎn)化運(yùn)移方式和控制方程。對(duì)于不同溶解度或氮素形態(tài)的肥料，應(yīng)當(dāng)有區(qū)別地構(gòu)建相應(yīng)的溶質(zhì)運(yùn)移模型，提高模型的適用性。

（2）我國(guó)北方部分地區(qū)存在季節(jié)性凍融期，冬小麥在冬灌時(shí)施底肥后需經(jīng)歷凍融期，凍融情況下土壤水分的遷移、土壤水與地下水的交互作用受多種勢(shì)能影響，溶質(zhì)亦存在遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，部分地區(qū)還會(huì)經(jīng)歷反復(fù)凍融，整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜。相關(guān)研究目前未見(jiàn)報(bào)道，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。

（3）目前，田間試驗(yàn)和數(shù)值模擬幾乎均為針對(duì)單季作物優(yōu)化施肥均勻度、施肥效率、作物產(chǎn)量等指標(biāo)進(jìn)行的，對(duì)于涉及多季作物施肥性能的田間試驗(yàn)和數(shù)值模擬未見(jiàn)報(bào)道。如我國(guó)北方冬小麥－夏玉米輪作區(qū)，在夏玉米生長(zhǎng)期間，灌溉或降水量較小且分布不集中，當(dāng)季施肥除了被作物吸收外大部分殘留在30～60 cm土層，部分殘留肥料會(huì)被下季冬小麥吸收。因此，構(gòu)建適用于多季作物的溶質(zhì)運(yùn)移模型，從農(nóng)業(yè)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的角度分析多季作物的畦灌技術(shù)參數(shù)優(yōu)化組合是未來(lái)尚需開(kāi)展研究的方向。