土壤水分在根渗灌条件下的动态变化规律研究

对根渗灌新型节水灌溉技术水分动态变化进行研究,利用Watch Dog 2800水分测试仪的水分传感器SM100进行监测,材料采用直径25 cm的根渗管。分析灌水过程中和停灌后土壤水分动态变化和规律。通过大田试验,结果表明:在根渗灌条件下,水分是以线源入渗土壤,在渗灌速率为87.86 L/(h.m),灌水时间为100 min时湿润锋径向移动速率远小于垂向移动速率,移动过程呈椭圆形分布扩散。根据不同模型拟合的土壤湿润锋的动态变化,认为二次多项式模型的拟合程度较好。     

节点渗灌条件下土壤水分运动规律的研究

通过在室内土槽中的渗灌试验,研究了节点渗灌条件下土壤中的水分运动规律,主要包括灌水过程中土壤水分的入渗过程和灌水结束后土壤水分再分布过程,即土壤水湿润锋的运移及湿润区内的土壤含水率分布状况。根据试验结果,对湿润体的形状及其动态变化、横断面及纵断面上的湿润锋的运移速度和土壤含水率的分布及其动态变化进行了描述,并且探讨了灌水量对土壤湿润状况的影响。     

渗灌管不同埋深对蔬菜保护地土壤盐分的影响

以番茄为供试作物,通过观测渗灌灌水前和灌水后土壤全盐含量的变化,研究了保护地渗灌及其渗灌管埋深对土壤全盐运移及积累过程的影响。试验结果表明,在渗灌管埋深为20～40cm范围内,保护地渗灌灌水后土壤全盐均表现出明显的表聚特性;土层深度、渗灌管埋深、土壤水分含量是影响土壤全盐含量的主要因素。在不同渗灌管埋深处理中以30cm埋深且渗灌管下有防渗槽的处理全盐在表层积累最少,且盐化速度较缓。     

深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟

为探讨深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗特性,采用Hydrus-2D软件,建立深层坑渗灌双灌水器条件下的土壤水分运动模型,并通过机理试验对比分析,推求模型参数.结果表明:水平、垂直向上以及垂直向下3个方向湿润锋的拟合结果和实测结果的误差分别为1.28％,3.73％和4.04％,观测点土壤含水量拟合结果与实测结果的平均误差为9.1％,说明所建模型模拟的湿润锋和土壤含水量精度较高.在此基础上,采用该模型分析了湿润体内的土壤水分运动过程,结果表明,随入渗时间的增加,土壤水分运动速度逐渐变慢.     

单点滴灌模式干旱区枣园土壤水分运移特征分析

在阿克苏佳木试验站枣树果园进行了单点滴灌灌水方式12,16,20L/h滴头流量和4,6,8h滴水时间共9种灌水模式试验,采用土壤含水量连续监测系统(AV-EC5、EM50/R)监测并分析了土壤水分时空运移特征。结果表明,单点滴灌灌水方式下湿润体内土壤含水量的分布从中心向外逐渐减小,土壤水分按点源三维入渗方式运移,湿润层呈扇形剖面;供水停止后土壤水分再分布过程中,土壤湿润峰面不断向外部推移,湿润层土壤含水量开始有所增加,后期湿润体内的土壤含水量普遍降低,高含水区逐渐下移,最后达到相对稳定;滴头流量越大,灌溉时间越长湿润层能达到的深度越深,水平方向水分运移也越远;深层土壤水分持续增加时间也与滴头流量和灌溉时间成正比;试验地土壤水分水平运移速度比垂直运移速度快;当地枣树果园滴灌模式选择16L/h流量8h灌溉模式为宜。     

基于正交试验的玉米最优产量渗灌技术组合分析

【目的】研究不同作物渗灌土壤水分状况与产量效应,为渗灌推广应用提供技术参考。【方法】基于正交试验设计,以渗灌玉米产量为敏感性分析指标,研究渗灌灌溉下播种深度、渗灌埋深、灌水频次和灌水定额对玉米产量影响的敏感性,观测不同处理下土壤水分状况。【结果】渗灌与膜下滴灌土壤水分分布有所不同。渗灌耕作层土壤含水率低,中下层土壤含水率渐增;膜下滴灌耕作层土壤含水率较高,中层土壤有所下降,下层含水率增高。4 200 m³/hm²渗灌定额玉米产量达9 905.56 kg/hm²。渗灌玉米平均产量9 485.10 kg/hm²,比膜下滴灌高出12.7%。【结论】对渗灌玉米产量影响最为显著的是播种深度,其次为灌水频次、渗灌埋深,影响最小的是灌水定额。播种深度20 cm,渗灌埋深30 cm,灌水定额600 m³/hm²,灌水频次7次为渗灌玉米高产最优参数组合。     

渗灌土壤水分运动数值模拟软件设计方法研究

数值模拟是认识渗灌条件下土壤水分运动规律的重要方法之一,其可为渗灌工程的实施提供理论指导。为降低渗灌条件下土壤水分运动数值模拟研究的成本,在渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的设计方法上进行了探讨,分析了软件实现的功能,提出了一种渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的开发模型,并采用面向对象的方法和迭代-增量式的开发过程实现了该软件。本软件能够应用于渗灌条件下土壤水分运动数值模拟,能够模拟土壤初始条件、灌水压力、渗灌管特性和计算区域边界条件对土壤水分运动的影响,能模拟渗灌条件下土壤水分的再分布过程。软件运行可靠、操作方便,具有一定的通用性。     

漫灌方式下幼龄枣树林地土壤水分的运移特征

以枣树林中空地为对照,研究漫灌条件下新疆阿克苏地区幼龄枣树林地土壤水分的运移规律,并用EM50测定土壤含水量的变化,以确定不同灌水量下的枣树林地土壤水分的下渗速率、土壤湿润区间、灌溉周期,为枣树的精准灌溉提供科学依据.结果表明:(1)灌水量为80、120和160 m3·亩-1时,枣树林地土壤最大含水量分别为36.8%、38.7%和39.0%,含水量最高的土层分别在-20 cm、-60 cm和-60 cm范围处.(2)在灌溉过程中,土壤水分的运移速率平均为3.74 min·cm-1.(3)随灌水量的增加,幼龄枣树林地土壤湿润区间也在增大,灌水量为80、120和160 m3·亩-1的土壤湿润区间分别为0~-60 cm、0~-80 cm和0~-100 cm.(4)土壤水分湿润区间和灌水量和灌溉时间存在线性函数关系,表达式为Y=0.347 X1+0.364 X2-65.538.(5)灌水量每增加40 m3·亩-1,相应的灌水周期将延长2~4 d.     

漫灌方式下幼龄枣树林地土壤水分的运移特征

以枣树林中空地为对照,研究漫灌条件下新疆阿克苏地区幼龄枣树林地土壤水分的运移规律,并用EM50测定土壤含水量的变化,以确定不同灌水量下的枣树林地土壤水分的下渗速率、土壤湿润区间、灌溉周期,为枣树的精准灌溉提供科学依据。结果表明:(1)灌水量为80、120和160 m3.亩-1时,枣树林地土壤最大含水量分别为36.8%、38.7%和39.0%,含水量最高的土层分别在-20 cm、-60 cm和-60 cm范围处。(2)在灌溉过程中,土壤水分的运移速率平均为3.74 min.cm-1。(3)随灌水量的增加,幼龄枣树林地土壤湿润区间也在增大,灌水量为80、120和160 m3.亩-1的土壤湿润区间分别为0~-60 cm、0~-80 cm和0~-100 cm。(4)土壤水分湿润区间和灌水量和灌溉时间存在线性函数关系,表达式为Y=0.347 X1+0.364 X2-65.538。(5)灌水量每增加40 m3.亩-1,相应的灌水周期将延长2~4 d。     

插入式渗灌的初步研究

为了了解插入式渗灌灌水器的土壤湿润特性,并确定其插入阻力,通过室内土箱灌水试验,观察、测定了插入式渗灌的湿润锋运移情况及湿润区形状、尺寸等数据资料,同时还通过室内、室外土壤插入试验,对灌水器在不同容重土壤中的插入阻力、插入方法等进行了探讨。结果表明,插入式渗灌的土壤湿润形式类似于点源渗灌和点源地下滴灌,当灌水器出流量为2.0 L/h时,土壤湿润区形状接近球形,在灌水历时为130 min时,土壤湿润区尺寸为:宽×高=30 cm×25 cm;外径15 mm灌水器的插入阻力,在土壤含水率接近饱和时一般不超过15 kg,随着土壤含水率的降低,插入阻力显著增加。试验所用插入式渗灌灌水器的土壤湿润特性和插入阻力,基本可以满足田间使用的要求,但还需进一步降低其插入阻力。     

加工番茄膜下滴灌根系分布规律的研究

研究了根区水分变化对加工番茄根系分布及产量、水分利用效率的影响.结果表明:滴灌条件下,加工番茄根系干物质主要分布在0～30 cm土层内;不同水分处理对根系干物重和根长密度的垂直分布有着显著影响.其中,调亏灌溉处理在60 cm以下土壤根系分布相对较高,且显著高于其它两个处理;根系水平分布的集中区域随土壤含水量的升高逐渐远离滴灌带,适水灌溉和充分灌溉处理根量水平分布无显著差异,但均显著高于调亏处理;研究也表明,灌前0～60 cm土层土壤含水量,以开花初期根区水分保持在60;～65;、开花座果期以75;～80;、结果期保持80;～85;,结果后期又降至60;～65;的田间持水量,根系发育健壮,单株结果数较多,根冠比较高,产量和水分利用效率最高.通过滴灌自动控制根区水分,用根钻法结合DT-SCAN图像分析技术来研究大田加工番茄根系分布规律是一种可靠的方法.     

滴灌小麦根系生理特性及其空间分布

通过管栽滴灌根区水分控制试验,研究不同滴灌条件下,春小麦根系生理特性、垂直分布变化及其产量构成等。结果表明:①孕穗～灌浆初期是滴灌春小麦根系生长的关键时期,此期根系的总根质量和总根长、根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力达最大值。②土壤水分过少,根系过氧化物酶活性降低,脯氨酸含量虽有所增加,但后期下降过快,根系过早衰亡;水分过多,影响根系吸收面积增加,根系活力下降,植株贪青晚熟,经济生产效率低;适宜水分(田间饱和质量含水量的70%～75%)处理能有效促进根系生长及生理功能提高,产量最高。通过滴灌控制小麦根区水分状况,可以实现以水调根,促进小麦高产形成并获得较高的水分利用效率。     

Effects of Soil Water Content on Cotton Root Growth and Distribution Under Mulched Drip Irrigation

The relation between soil water content and the growth of cotton root was studied for the scheme of field water and cotton yield under mulched drip irrigation. Based on the field experiments, three treatments of soil water content were conducted with 90%, 75%θf, and 60%θf （θfis field water capacity）. Cotton roots and root-shoot ratio were studied with digging method, and the soil moisture was observed with TDR （time domain reflector）, and cotton yield was measured. The results indicated that the growth of cotton root accorded with Logistic growth curve in the three treatments, the cotton root grew quickly and its weight was very high under 75%θf because of the suitable soil water condition, while grew slowly and its weight was lower under 90%θf due to water moisture beyond the suitable condition, and the root weight was in between under 60%θf For the three water treatments, the cotton root weight decreased with soil depth, and decreased more significantly in deeper soil layer with the soil moisture increasing. And the ratio of cotton root weight in 0-30 cm soil layer to the total root weight was the highest under 75%θf. The cotton root system was distributed mainly in the soil of narrow row and wide row mulched with plastic film, and little in the soil outside plastic film. The weight of cotton root was the highest in the soil of narrow row or wide row mulched with plastic film under 75%θf. Root-shoot ratio decreased with the soil moisture increasing. The soil water content affected cotton yields, and cotton yield was the highest under 75%θf. The higher soil moisture level is unfavorable to the growth of cotton root system and yield of cotton under mulched drip irrigation.     

沙土底墒与灌水量对玉米苗期生长发育的影响

在玉米盆栽试验条件下,采用二次回归正交设计,建立了沙土苗期土壤水分与株高和干重等参数关系的数学模型,得出了各参数最高条件下的最适宜底墒和最优灌水量。试验结果表明:底墒为13.3%,苗期灌水量为76.6 mm时,株高最高;底墒为11.8%,苗期灌水量为76.3 mm时,总干重最高;底墒为10.3%,苗期灌水量为70.2 mm时,根部干重重量最高;底墒为13.7%,苗期灌水量为138.3 mm时,茎端干重重量最高。     

额尔齐斯河流域灌区薄层砂性土壤水分变化的试验研究

在额尔齐斯河流域地下水位浅埋条件下薄层砂性土壤的灌区内,2002—2003年进行两年田间试验,采用田间垂直入渗试验法计算分层土壤蓄水量,研究大水漫灌下薄层砂性土壤水分变化的规律,分析当地大水漫灌是否合理。试验结果表明,大水漫灌下田间水分利用率为30％～40％,田间土壤水分变化主要发生在根区土壤0～-50cm深度,根区土壤层的蓄水能力为100-125mm。     

不同土壤湿度对膜下滴灌棉花根系生长和分布的影响

 【目的】精量制定膜下滴灌棉花的田间水分管理制度和揭示滴灌棉花的增产机理。【方法】以田间试验为基础,设置90%θf、75%θf和60%θf（θf田间持水量）3个土壤湿度处理,在棉花不同生育阶段采用双向切片法测定棉花根系和根冠比;用时域反射仪测定土壤水分;最终测棉花产量。【结果】3个土壤湿度所对应的棉花根系生长过程呈“S”形变化,但是,由于75%θf处理的棉田土壤含水量始终处于适宜范围内,全生育期棉花根系生长速度快及最终根重大;90%θf处理的土壤水分太充足,根系生长速度缓慢,其根区土壤中根重最小;60%θf处理的根重介于其它2处理的根重之间。3个处理的棉花根重垂直分布呈锥形负指数递减模式,且随土壤湿度提高,深层根重减小幅度大,根系变浅。0～30 cm土层中,75%θf处理的棉花根系所占总根重比例最高。水平方向上棉花根系主要分布在膜下窄行和宽行土壤中,膜外裸地中根重很小;各土壤湿度处理中,75%θf处理下膜下窄行或宽行的根重都比90%θf和60%θf处理的根重大。棉花根冠比随着土壤湿度的增加有减少的趋势。不同土壤湿度处理对棉花产量有不同的影响,75%θf处理下的产量最高。【结论】膜下滴灌条件下土壤水分持续维持较高水平,对棉花根系生长及产量有不利的影响。     

蔬菜精准自动灌溉技术模型应用研究进展

根据蔬菜根层土壤对水分的需求特点分析蔬菜精准自动灌溉技术模型和灌溉指标,提出蔬菜精准自动灌溉技术的关键措施。针对蔬菜自动灌溉技术及设施装备在生产应用中存在的问题,分析了蔬菜精准灌溉技术的理论基础,提出蔬菜灌溉应该在遵循 SPAC 系统模型的水分传输理论基础上,结合蔬菜根层分布特点系统确定菜田土壤墒情监测调控的精准指标,参照蔬菜生长需求及其不同水分条件下的形态特征或生理指标,构建与菜田土壤水分管理相适应的自动灌溉管理决策;指出蔬菜灌溉需要根据蔬菜种类及其生长发育时期建立确保蔬菜优质高效生产的灌溉管理技术方案,结合根层土壤墒情和具体气候环境条件,以及蔬菜产量和品质要求等确定具体的灌溉管理指标。蔬菜自动灌溉控制技术需要建立完善的土壤墒情管理系统装置,制定精准调控土壤墒情管理的指标,建立完善的自动灌溉管理关键措施。应用蔬菜自动灌溉控制技术能适时适量满足蔬菜生长发育对水分的需求,对促进蔬菜优质高效生产、提高水分利用效率、防止水肥流失有重要作用。     

Capillary flow responses in a soil–plant system for modified subsurface precision irrigation

Water movement in a soil–plant system was evaluated based on capillary flow in a modified subsurface irrigation system that incorporates a plant-water measuring device. Water from a reservoir tank located underneath the plant pot was supplied to the root zone through a fibrous medium. Evapotranspiration was measured from the water uptake and evaluations were performed based on soil moisture distribution and mass balance. Potential evapotranspiration was used as a reference for the plant–water uptake. Data were obtained from a test plant provided with the modified subsurface irrigation system. The plant was grown in a phytotron under controlled air temperature and humidity, and a comparison was made for different levels of soil moisture condition. The experimental results confirmed the operational efficiency of the modified subsurface irrigation system for precision irrigation.     

干旱区香梨滴灌灌水技术优化研究

[目的]弄清不同灌水技术下香梨耗水规律,筛选适合干旱地区的果树灌溉技术,为该地区香梨灌溉提供理论依据,进而更好地指导果园适时灌溉,对水分合理利用有重要的指导意义.[方法]通过对新疆巴州灌溉试验站香梨地在不同灌水技术条件下香梨土壤含水量、植株生长及品质和产量的监测,分析香梨地土壤含水量和香梨不同生育期的耗水特征.[结果]单环管和双环管处理在整个土层深度上的土壤含水量低于地表双管处理和对照,与对照和常规滴灌相比,平均低14.8％和9.5％.单环管和双环管与地表双管处理相比,总耗水量分别减少了5.1％和3.1％,各处理品质差异较小,产量差异较大,2012年,地表双管处理的产量为27.2×10^3 kg/hm^2,比对照（20.7×10^3 kg/hm^2）高出31.6％,单环管处理（27.7×10^3 kg/hm^2）比对照高出34.2％.而在2013年,双环管和地表双管处理产量分别为11.6×10^3、8.2×10^3 kg/hm^2,分别比对照（7.1×10^3 kg/hm^2）高出63.0％和15.5％.[结论]在双环管的布置方式下,内圈环管直径100cm,外圈环管直径200 cm,滴头间距30 cm,滴头流量3.2 L/h的处理在香梨长势及产量等指标上优于单环管和地表双管布置方式.     

Effects of Irrigation Water Quality and Drip Tape Arrangement on Soil Salinity,Soil Moisture Distribution,and Cotton Yield (Gossypium hirsutum L.) Under Mulched Drip Irrigation in Xinjiang,China

More and more attention is being focused on saline water utilization in irrigation due to the shortage of fresh water to agriculture in many regions. For purpose of reducing the risks of using of saline water for irrigation, the mechanism of soil moisture and salinity distribution and transport should be well understood for developing optimum management strategies. In this paper, field experiments were carried out at Junggar Basin, China, to study the effects of drip irrigation water quality and drip tape arrangement on distribution of soil salinity and soil moisture. Six treatments were designed, including two drip tape arrangement modes and three irrigation water concentration levels (0.24, 4.68, and 7.42 dS m-1). Results showed that, soil moisture content (SMC) directly beneath the drip tape in all treatments kept a relatively high value about 18% before boll opening stage; the SMC in the narrow strip in single tape arrangement (Ms) plot was obviously lower than that in the double tapes arrangement (Md) plot, indicating that less sufficient water was supplied under the same condition of irrigation depth, but there was no significant reduction in yield. Mulching had not significant influence on salt accumulation but the drip tape arrangement, under the same condition of irrigation water depth and quality, compared with Md, Ms reduced salt accumulation in root zone and brought about relatively high cotton yield.