压力对微喷带水量分布均匀性影响试验研究

试验探究不同压力下微喷带水量分布均匀系数的变化规律,通过公式计算了垂直于微喷带、沿微喷带方向和总面积的水量分布均匀系数,分析不同水头工作压力对不同类型微喷带在水量分布均匀性上的影响。试验对常见的机械打孔的Ф28,Ф32和Ф40微喷带,通过改变微喷带的工作压力值,设置6种不同的微喷带首部工作压力,探究不同结构类型的微喷带在不同的首部工作压力下的水量分布均匀系数。微喷带的水量分布均匀系数与首部工作水头及管径均匀性密切相关,在一定的工作压力范围内,微喷带的灌溉效果能达到最好;随着工作压力的变化,Ф28与Ф40微喷带的水量分布均匀系数变化较平缓,而Ф32微喷带的水量分布均匀系数变化波动大,3种结构类型微喷带的水量分布均匀系数均在工作压力值为32～36 kPa的范围内出现最大值。为保证较好的灌溉均匀度,一定作用压力条件下微喷带存在极限铺设长度;实际使用中,应根据微喷带的具体结构形式设定铺设长度与首部工作压力。     

小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化

针对小麦宽苗带种植模式下满足灌水均匀度目标的最大轮灌面积和微喷灌管网优化投入问题,研究该种植模式下的微喷带铺设及优化布置方法。首先,针对小麦宽苗带种植模式讨论微喷带田间铺设方案;其次通过对微喷带沿程压力损失和出流量进行水力解析,并考虑密植作物遮挡作用,对微喷带出水孔射流轨迹进行数值仿真,建立微喷带铺设约束条件;在此基础上,建立3种常用微喷带单、双向铺设的最大轮灌面积和单位面积管网投资费用目标函数;最后,以山东农业科学院小麦试验示范基地田间管网布置为例,在MATLAB环境下运用遗传算法进行优化求解。优化结果表明:选用喷射角度80°微喷带并且采用微喷带与作物种植方向相垂直,支管与作物种植方向平行的改良铺设方法,可以提高微喷带喷射幅度,有效改善小麦遮挡产生喷水不均匀现象,综合考虑经济性和最大轮灌面积,N63是微喷带首选型号,田间微喷带铺设以双向铺设为优。     

薄壁微喷带组合均匀度及铺设间距试验研究

【目的】研究薄壁微喷带组合均匀度及最佳铺设间距。【方法】选取市场常用的N44 mm微喷带,开展不同压力下微喷带喷洒强度、均匀度和喷洒宽度试验,利用Surfer软件克里金插值法按照水量组合原理对数据进行网格化处理,在1.0~2.0 R(喷洒宽度)范围内,分析微喷带组合喷洒强度、组合均匀度,确定微喷带合理组合间距。【结果】发现单管微喷带喷洒强度随喷洒距离增大呈双峰或单峰分布,喷洒宽度也随压力的增大而增大。组合喷洒强度随铺设间距的增大而减小;组合均匀度随铺设间距增大呈"大-小-大-小"的趋势,当微喷带铺设间距为1.6 R时,组合均匀度达到峰值。【结论】针对市场上常用的折径44 mm微喷带,发现当铺设间距为1.8 R与1.9 R时,组合喷洒强度较小,组合均匀度较大,满足规范要求。     

小麦不同生育期微喷带水量分布均匀性

试验以常用的机械打孔的Ф32微喷带为研究对象,通过调节微喷带的工作压力,研究2种长度微喷带(20,40 m)下春小麦不同生育期水量分布均匀系数的变化规律,通过对不同高度春小麦遮挡下水量分布均匀系数的分析,探究大田试验中微喷带的水量分布均匀性.试验结果表明:作物遮挡会降低微喷带的水量分布均匀性,改变水量空间分布特征,不同作物高度截留的喷射水量不同,通过改变工作压力能改变喷射角度,进而减少作物遮挡对微喷带水量分布的影响,在文中的试验设置条件下,2种铺设长度下的最佳工作压力范围为40~45 kPa;为保证较好的灌溉均匀度,作用压力与微喷带极限铺设长度应合理设置.     

压力对微喷带水量分布的影响研究

微喷带水量分布均匀性是影响微喷灌灌溉质量的重要因素,工作压力是控制微喷带喷洒均匀度的主要参数。以国内常见的一种机械打孔、内径为32 mm和28 mm的微喷带为研究对象,通过压力调节,分析压力对微喷带喷洒均匀度的影响,由垂直微喷带方向和沿微喷带方向上的水量分布情况得到喷洒均匀性最优时的压力值。结果表明,垂直微喷带方向上,Φ32微喷带Φ28微喷带都在压力23 k Pa处水量分布情况最好。沿微喷带方向,压力是逐渐减小的,水量分布情况决定于此处的压力值,使整条微喷带保持良好喷洒均匀度的条件就是让压力值保持在最优均匀度压力值附近。     

不同节水灌溉方式对小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨不同节水灌溉方式对小麦产量及水分利用效率的影响,在通许试验基地进行了节水灌溉方式(滴灌、微喷灌、喷灌和小白龙)及灌水量(45、90、135mm)的大田试验,分别于拔节和灌浆前期灌水。结果表明:小麦收获时土壤储水量表现为滴灌微喷灌喷灌小白龙,总耗水量以滴灌和微喷灌方式下较少;小麦千粒重随灌水量增加有降低趋势,且在微喷灌方式下明显高于其他处理,而小麦群体、穗长、小穗数和穗粒数均以滴灌方式下表现较佳;灌水能增加小麦产量,水分利用效率随灌水量的增加而降低;以滴灌135 mm的产量最高,水分利用效率以滴灌45mm处理为最高。4种节水灌溉方式中,滴灌更有利于增产和节水,其次为微喷灌。     

运用激光雨滴谱仪分析微喷带水量分布特性北大核心

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量,激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度,以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象,通过调节工作压力和喷射角度,运用激光雨滴谱仪测取降雨强度,分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响,并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明,随着喷射角度的增大,灌水强度先减小后增大;压力越大,微喷带单孔喷洒降雨强度越小;垂直微喷带距离0.3、0.6、1.5、1.8、2.1 m处,压力越大,降雨强度越小,降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。     

基于土壤入渗水量分布特性的微喷灌系统组合分析

通过显色示踪方法研究了微喷条件下入渗水量分部模式,在此基础上探讨了微喷组合布置形式。试验结果显示喷洒水量分布为2次曲线情况下,入渗后水量分部符合4次曲线;同时分布峰值位置沿半径方向向外侧偏移,而含水率变化量在垂直方向分布差异性较小。依据实际入渗水量分布情况,采用正方形组合方案对系统的灌溉效率进行评价,组合间距为1.1倍有效喷程时,均匀系数最大。基于入渗水量分布进行微喷灌组合将能有效地提高灌水质量和效率。     

地面灌、喷灌和滴灌的灌溉效率

<正> 喷灌的灌溉效率 喷灌是模仿降雨的灌溉形式。它灌的并非局部土地,其配水效率决定于在复盖面上的喷洒水量分布图形,分布图形是水压力,喷头型式和支管与喷头间距的函数,其灌水效率取决于喷洒强度分布图形和总的喷灌时间。     

基于HYDRUS模型筛选滴灌模式下适宜灌水上下限的研究

通过开展不同土壤初始含水率和不同滴头流量的沙壤土室内滴灌试验,率定了土壤水动力学参数,验证了HYDRUS模型的适用性;利用HYDRUS模型模拟不同灌水上下限点源滴灌土壤水分运移过程,分析了不同灌水上下限对实际湿润体与计划湿润体间差异的影响规律。结果表明,以田间持水量为灌水上限时,实际土壤湿润体体积均大于计划湿润体体积,较小的灌水下限有利于将灌溉水控制在计划湿润体内;以50%θFC、60%θFC及70%θFC为灌水下限时控制实际湿润体体积对应的灌水上限分别为81%θFC、85%θFC及86.5%θFC。经模拟验证,适宜灌水上下限滴灌结束时,没有灌溉水分运移到计划湿润体外。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动模拟

为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程,以土箱试验实测含水率为依据,构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型,并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征,土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明,负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外,基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。     

水分调控对冬小麦根系生长及抗旱性的影响

为了研究干旱半干旱地区土壤剖面深层水分对冬小麦根系生长及抗旱性的影响,采用PVC管土柱法进行冬小麦生长水分调控试验,设计了4个处理,即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的75%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的90%,测定了冬小麦各生育期根系形态指标和地上部分植株体干重的变化,结果表明:灌水总量一定,改变灌水方式、考虑计划湿润层的深层灌溉,能够促进冬小麦根系深扎,至成熟期,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的根长比处理Ⅰ长27~37 cm,总根干重均增加,但根冠比减小,产量增加。适宜的根冠比能更好地协调冬小麦地上部分与地下部分之间生长关系,提高抗旱能力。处理Ⅱ和处理Ⅲ是冬小麦根冠层生长协调、提高抗旱能力较适宜的灌溉方案,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

水肥一体化下不同滴灌带配置对玉米产量的影响

针对水肥一体化下不同滴灌带配置方式对作物产量的影响,结合实际探究了当铺设50 m长滴灌带、设置6种不同首部压力时,毛管首、中、尾部的土壤含水率、干物质质量积累量对作物产量的影响。结果表明:滴灌带类型差异使得土壤的平均含水率在生育期内变化规律有所差异,滴头采用内镶贴片式(N0. 30)时土壤含水率变化规律呈较明显的先下降后上升趋势,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越平缓;滴头采用侧翼迷宫式(L0. 15)时土壤含水率变化趋势平缓,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越显著。L0. 15下全生育期土壤含水率均满足作物生长的需求,可以为作物提供充足水分;流入滴灌带的肥液流速越低、长度越长,附着在管壁的肥料质量越多,尾部作物的肥料利用率越低,致使养分吸收少,作物产量降低。对不同处理下毛管的首、中、尾部产量均匀性进行分析表明,随着滴灌带长度的增加,N0. 30的作物产量均匀性逐渐降低,L0. 15的作物产量均匀性逐渐上升,故不同滴头流量对沿滴灌带长度方向的产量均匀性有一定影响。     

渗灌管首末端压力与茶树根区土壤水分运移关系

为探明渗灌条件下渗灌管首末端压力与土壤水分运移之间的关系,设置了3个试验小区进行不同灌水流量和灌水持续时间的试验.通过连续定点观测茶树根区(纵向30 cm深,横向30 cm宽)土壤含水率的变化和渗灌管首末端灌水压力,研究了渗灌管不同首末端压力下土壤水分运移的变化规律.研究表明:灌水前土壤含水率不仅影响土壤入渗能力,而且决定着土壤水分运移方向;渗灌管首末端压力累积值与灌水持续时间呈线性关系,当茶树根区土壤含水率达到田间持水量时,累积曲线斜率发生突变,可以利用累积曲线斜率发生突变时的灌水持续时间作为控制充分灌水(100%田间持水量)的临界值,避免土壤水分无效渗漏.该研究为渗灌系统控制灌水持续时间及研发智能化渗灌灌溉系统提供了一种参考方法.     

冬小麦冬灌、秸秆覆盖、后期喷生长剂的节水增产效果的研究

试验证明，适时冬灌比早春灌，具有良好的防旱防冻、促根壮蘖增穗作用；小麦越冬期秸秆覆盖能保墒和提高土壤水分的调节能力，为当季小麦生长和套播玉米创造适宜的土壤水分条件；于小麦孕穗和灌浆期喷翠竹生长剂，其增粒增重作用显著。采取冬灌、越冬秸秆覆盖和孕穗、灌浆期喷生长剂等配套措施，可实现保墒与节水相结合，壮苗促蘖增穗与增粒增重的统一，节水增产效果显著。     

干旱区膜下滴灌棉田灌溉制度及土壤水盐运移规律研究

以棉花各生育期适宜土壤含水率上、下限差值为灌水控制指标,设置3水平灌水处理,开展膜下滴灌大田试验,分析研究适宜试验区棉花生长、水分利用效率高的灌溉制度及膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律。结果表明:适宜土壤含水率上、下限差值形成的灌溉制度,决定了土壤水盐运移规律、盐分分布和积累特征。总体表现为:空间上土壤水分分布与滴灌带间距呈负相关系,盐分分布则相反,0~40 cm深度土壤水分在灌后重分布,盐分在滴灌水分的淋洗作用下定向运移,至湿润体边缘积聚。综合分析关键点与主根层的土壤水盐时间序列变化,T2处理(385 mm/18次)主根层0~40 cm深度水分处于棉花生长的适宜含水率范围,并形成淡化脱盐区,对盐分的调控最佳。T2处理棉田产量最高,为6 083 kg/hm~2,水分利用效率为1.05 kg/(mm·hm~2),为适宜的灌溉制度。     

华北冬小麦-夏玉米农田水分动态模拟研究

冬小麦-夏玉米连作是华北地区主要的粮食作物种植模式。根据华北季节性冻土区的特点,将全年划分为作物生长期与越冬期,分别建立了作物生长条件下农田水分运移模型、冻融条件下土壤水热运移模型。前一模型主要包括参照腾发量计算、腾发量分配、作物根系吸水、土壤表面蒸发、土壤水分特征参数和土壤水分运动等子模型;后一模型主要包括冻土水热耦舍迁移、地气水热交换等子模型。应用以上模型对冬小麦-夏玉米连作条件下的土壤水分过程进行模拟,根据北京永乐店试验资料对模型进行检验。模拟了不同降水水平年、不同灌溉处理下的农田灌溉制度及土壤水分过程,分析了降水、灌溉对农田蒸散、土壤水利用、深层渗漏等的影响。