滴灌条件下土壤水分运移动态研究

通过对滴灌条件下土壤湿润体、水分分布等观测研究,结果表明:滴灌条件下水分以点源入渗土壤,水平和垂向的湿润锋均随入渗时间的增加而逐渐变大,在入渗开始阶段湿润锋的推进速率较大,随入渗时间的延长,湿润锋的推进速率逐渐变慢。粘质土娄土,在滴灌速率为2.67L/h时,湿润锋径向移动速率远大于垂向移动速率,前者是后者的1.22倍。比较不同模型拟合的滴灌条件下土壤湿润锋的动态变化,多项式模型的拟合程度较好;同时建立土壤湿润体水分含量(Y)与径向距离(L)、垂向距离(H)、实验时间(T)之间的经验关系式。     

根渗灌水分扩散规律研究

通过田间灌溉试验,研究了在根渗灌条件下土壤中的水分扩散规律,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,初步确定根渗灌管间距布置为1.7m,埋管深度50cm,根渗灌系统在粘壤土和粘土的灌溉周期为10d.     

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。     

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.     

土壤容重对海涂垦区粉砂土水分垂直入渗特征的影响研究

为探明土壤容重变异对海涂围垦区粉砂土水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内土柱一维垂直入渗试验,比较分析了围垦区粉砂土和南京菜地黄棕壤不同容重下土壤水分入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明容重对2种试验土壤入渗过程有较大影响,表征土壤入渗能力的稳定入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度均随容重增大递减,呈显著负相关关系。模拟2种土壤入渗过程的考斯加科夫模型中,表征初始入渗速率的参数K值随容重增大递减,而表征入渗能力衰减速度的参数α随容重增大未表现出显著差异。简略的Philip入渗方程的幂级数解可以很好地拟合2种土壤湿润锋深度随时间变化过程,拟合的参数λ和x变化规律表明随着容重的增大,基质势梯度、重力作用都呈逐渐减弱的趋势。采用一维代数模型可以较好的模拟粉砂土入渗剖面含水率分布规律,土壤容重越高,模型的理论值越准确。     

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。     

地下滴灌条件下土壤水分运动研究

[目的]研究地下滴灌条件下土壤水分的运动规律。[方法]利用TDR测定土壤含水率,连续观测得到地下滴灌灌水过程中湿润锋的运移动态、灌水完毕时及24h后的土壤含水率分布情况。[结果]随着时间的延长,湿润锋的进展速度逐渐减小。灌水完毕时含水率等值线的整体分布近似为椭圆形,与壤土水分分布的一般特征相吻合。由于蒸发因素的存在,接近地表部分的土壤含水率为9.2%,小于土壤初始含水率,停止灌溉24h后,除土壤内部的含水率重新分布之外,土壤湿润体的形状和范围也有了较大的改变,水分达到了地表下70cm处,但湿润体在水平方向的运移却不很明显。[结论]该研究初步了解了地下滴灌条件下土壤水分入渗的特征。     

不同残膜含量对淡灰钙土水分入渗过程的影响

为探讨不同残膜含量对土壤入渗性能的影响,以银川平原淡灰钙土为研究对象,设置5组不同残膜量：0（T0）、100（T1）、200（T2）、400（T3）、800 kg·hm^-2（T4）,利用一维垂直定水头入渗法,观测湿润锋运移规律和水分入渗过程,并利用4种入渗模型拟合土壤入渗过程,分析其适用性。结果表明,随残膜含量递增,在同一入渗历时内累积入渗量逐渐减小。当入渗时间为390 min时,与T0相比,T1~T4处理的累积入渗量分别减少4.7%、5.8%、6.3%、11%。在入渗同等时间内,残膜量越高其湿润锋运移距离越短。当湿润锋在土柱完成运移时,T0~T4处理分别耗时390、420、510、600、660 min,即随残膜含量的升高入渗时间延长。T0~T4稳定入渗速率分别为0.27、0.24、0.21、0.19、0.16 mm·min^-1,入渗率随残膜含量的升高而降低。入渗模型拟合的R²大小依次为通用经验模型 > Kostiakov模型 > Philip模型 > Horton模型,通用经验模型适合描述含残膜土壤的水分入渗过程。研究表明残膜对淡灰钙土水分入渗存在抑制作用,其影响程度随残膜量增加而增大。     

涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体试验研究

【目的】探求涌泉根灌土壤水分运移及分布特性,为涌泉根灌理论研究及技术要素确定提供参考。【方法】在20L的灌水量和160~300min的灌水历时条件下,以滴头流量(4,6,8L/h)、滴头间距(30,50cm)为变量,通过变化其中的一个量进行双点源交汇入渗条件下的涌泉根灌试验,测定并分析湿润体水平剖面和垂直剖面湿润锋运移和水分分布的变化规律。【结果】涌泉根灌双点源交汇入渗不同布置方式对水平、垂直剖面湿润锋运移及水分分布有一定影响,不同流量(4,6,8L/h)入渗结束后24h,水平和垂直方向湿润锋分别相差1.5,4.0cm;4.2,2.8cm和6.7,6.8cm。不同滴头间距(30,50cm)入渗结束后24h,水平剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加24.5,11.3cm和17.7,20.3cm,垂直剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加26.0,30.2cm和22.1,36.6cm。灌水量和滴头间距相同条件下,灌水结束时大滴头流量湿润体表层土壤的含水量较高,但深层土壤含水量较小滴头流量低。【结论】在灌水量20L和灌水历时160~300min条件下,涌泉根灌滴头流量和滴头间距对湿润体的运移、交汇时间、土壤含水量均有影响。     

灌水量和入渗压力对大容量渗灌器入渗特性的影响

【目的】掌握大容量渗灌器在不同入渗条件下的土壤水分运动及入渗规律.【方法】利用室内模拟土柱试验,研究了土壤湿润体的形状以及灌水量和入渗压力对渗灌器入渗特性的影响.【结果】距离对称剖面大于9.2cm的湿润体剖面近似为半椭球体;入渗初期在水头的作用下湿润峰的运移速率较快,之后湿润峰处于稳定增加的趋势,湿润峰的运移距离(y)与时间(t)的关系可以用乘幂关系表达y=mtn,拟合相关性达到显著水平.在水分再分布过程中湿润体垂直入渗距离的增加量逐渐大于水平方向的增加量,湿润比降低,在入渗后期重力式梯度占据主要的作用;土壤入渗率分析表明,0.4、0.7、1.0L的平均入渗速率分别为0.025、0.022、0.017L/s;一次灌水量越大的处理平均入渗速率越小.【结论】针对不同土壤的入渗能力和植物的根系生长范围,可通过调节入渗面的出口直径尺寸和灌水量的多少改变湿润比,具有较好的应用前景.     

磁化水在盐渍化土壤中的入渗和淋洗效应

【目的】土壤盐渍化是影响干旱区绿洲农业生产的主要障碍因素,磁化水灌溉改良土壤可以追溯到20世纪60年代。在室内土柱模拟及田间膜下滴灌条件下对比研究不同磁处理水灌溉对土壤水分入渗及淋盐作用的影响,旨在提出一种高效降低土壤盐分的新技术。【方法】采用室内土柱模拟和田间小区滴灌相结合的试验方法,土柱模拟试验磁感应强度设4个处理：分别为0、100、300和500 mT,采用由上向下入渗,入渗至整个土柱2/3处停水、取样,研究不同磁感应强度处理的水对土壤入渗、土壤剖面含水量及盐分运移的影响,小区试验分别为普通水滴灌（CK）、磁化水滴灌(T),磁感应强度为300 mT,试验在测坑内完成,测坑面积6.67 m2,研究滴灌条件下磁化水灌溉对土壤水分渗漏及盐分分布的规律。【结果】土柱试验结果表明,磁化水可加快土壤水分入渗,与对照组相比,300 mT磁处理水可显著提高土壤湿润锋运移速度。在入渗时间为360 min时,0 mT和300 mT的湿润锋深度分别为17.0和18.5 cm;磁化水可加速土壤盐分向下运动,入渗结束后0 mT和300 mT处理在土层28 cm处的电导率值分别为10.9和12.7 mS•cm-1,Cl-含量分别是17.95和25.04 g•kg-1,Na+含量分别是4.61和5.55 g•kg-1,300 mT处理较对照（0 mT）分别增加了16.5%、39.5%和20.4 %。小区试验结果表明磁化水灌溉可显著提高土壤水分渗漏量,CK、300 mT处理（T）第一次承接的土壤渗漏液重量分别为18.8和21.9 kg,磁化水处理较对照处理增加16.5%。灌水结束后,0-100 cm土层的土壤脱盐率总体表现为磁化水处理大于对照处理,但各层脱盐率有所差别。对照和处理土壤表层0-20 cm脱盐率分别为13.8 %和23.2 %,深层土壤80-100 cm脱盐率为11.6%和29.8%。【结论】磁化水灌溉可加速土壤水分的向下运动,加快土壤盐分向下运移,表明磁化水灌溉有利于将更多的盐分淋洗出土体,300 mT磁处理效果最佳。磁化水滴灌为改良盐渍化土壤提供了一种操作简便快速、低投入与高效的方法,为在新疆大面积盐渍化土壤上应用提供了理论依据和技术支撑。     

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。     

滴灌对枣园土壤水分运移和红枣叶片的影响

[目的]通过定位试验,研究大田滴灌条件下枣园土壤水分的分布特征.[方法]土壤剖面水分在土壤中的迁移规律,不同覆盖方式对灰枣果园土壤湿度及枣树叶片水分含量的影响.[结果]在一定灌水量和滴灌流量条件下,土壤垂直湿润峰明显大于水平湿润峰,且随着灌水量的增加呈线性关系,水平湿润峰随时间的变化呈显著的二项式函数关系.上午叶片含水量高于下午,但差异未达到显著性水平.覆盖草帘较覆盖地膜处理土壤水分含量高,变化幅度小.[结论]在综合调控土壤水分分布特征时,必须考虑滴灌技术参数对土壤水分分布的影响.     

土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响

通过室内模拟试验与理论分析,探究4种不同土壤初始含水率条件下深层坑渗灌土壤水分运动规律。结果表明:初始含水率对入渗特性有显著影响。相同入渗时间,初始含水率越大,累积入渗量越小,入渗率也越小;而湿润锋运移距离随初始含水率的增大而增加;初始含水率越大,湿润体也越大,且相同位置的含水率也越大。建立了改进的Kostiakov入渗模型,以及初始含水率与湿润锋运移距离的幂函数关系,对所建模型进行验证,精度较高。     

滴(渗)灌土壤水分移动规律研究初报

对地埋式滴（渗）灌和地表式滴（渗）灌水分移动规律的研究表明，滴（渗）灌水分在土壤中的移动分为两个阶段，第一阶段为水分等速移动阶段，水峰呈现圆形扩散；第二阶段为水分不等速移动阶段，呈现立卵形移动，水分下移速度最快，上移速度最慢，前者为后者的2．2～2．55倍。在本试验条件下，地表式滴（渗）灌的土壤水分蒸发量较地埋式大33％～39．7％，如果滴（渗）灌与地膜覆盖相结合，可减少土壤水分蒸发量的76％～86．8％，能进一步提高水分利用率。     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率，在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验，研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响，入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大，并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体，湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势，在实际生产过程中，应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大，再分布时间越长，土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势，表层土壤NO-3-N含量最大，深度越深NO-3-N含量越低；土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势，而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著，水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。