秸秆覆盖畦田灌溉水流特性及灌水质量分析

在陕西杨凌张家岗村覆盖玉米秸秆的冬小麦地进行了畦田规格和灌水技术要素对灌水效率和灌溉均匀度影响的田间试验,并SRFR406软件对秸秆覆盖畦灌的水流推进进行了数学模拟.结果表明,给出的地面灌溉模型及软件可较好的模拟秸秆覆盖畦田水流运动.畦田规格与技术要素的选择对灌水效率及灌水均匀度均有影响.在覆盖秸秆畦田以畦长小于50 m,畦宽2～3 m,单宽流量以6～8 L/(m·s),坡度以3‰～5‰为宜.为提高秸秆覆盖灌水效率,应加强耕作管理,消除反坡.     

地面灌溉水深测量仪的研制及性能测试

对地面灌溉条件下水流扩散过程实时监测是地面灌溉系统田间评价的主要内容,观测数据为相应的数值模拟和系统性能评价奠定了基础。该文介绍了一种研制的梯度式地面灌溉水深测量仪,可在田间任意地点实现地表水深(位)变化过程和水流推进与消退时间的自动监测。室内外测试结果表明：仪器对地表水深(位)动态变化过程的反应灵敏,水深测量精度为±5 mm,但当仪器应用于首次灌溉的田块时,松软地面造成的仪器沉降对水深测量精度可能的影响范围为8±3 mm,在后续使用时就可以忽略仪器沉降的影响。仪器对地面水流推进时间的测定精度相对较高,相对误差小于11%,但测得的水流消退时间与人工观测结果最大相对误差为29%,表明使用仪器进行水流消退时间观测时有一定的条件限制。研制的仪器可基本满足地面灌溉试验中对地表水深(位)进行动态监测的需求。     

地面灌溉土壤入渗参数时空变异性试验研究

基于典型田块的试验观测数据,开展地面灌溉条件下冬小麦生长期间土壤入渗性能时空变异性的试验研究,描述土壤入渗参数的时空变异分布特征,分析各参数间存在的相关关系。结果表明,在冬小麦生长期内,土壤入渗参数的空间变异强度呈持续性减弱趋势,其时间变异性逐渐下降并趋于稳定。土壤入渗性能在冬灌后各时段间的差异并不显著,故在此后的灌溉试验设计与管理或地面灌溉模拟中,可基本无需考虑土壤入渗性能的时间变异性影响。考虑到土壤入渗参数f0和Z180之间存在着强烈的互相关性和非常相近的时空变异分布特征,可借助f0的时空变异分布特点达到描述土壤入渗性能、衡量土壤入渗能力的目的。     

试论初生侵蚀性坡面薄层水流的基本动力特性

从水力学与泥沙运动力学观点,对初生态侵蚀性坡面薄层水流的基本动力特性,如流产;充态、临界水深、阻力系数等几个基本问题,作了半理论性探讨。     

80LLW螺旋离心泵系统水流特性试验

利用三维流动理论,对80LLW螺旋离心泵系统的水流特性进行了试验研究,对泵的不同断面上的不同测点在不同流量工况下的轴向速度、径向速度、切向速度及旋转角速度进行了测定,分析各量的分布特点,进而分析泵内液流的旋流及扭转非对称等特性,说明其产生的原因及对泵的性能的影响。     

地面灌溉技术参数对氮素运移分布影响的研究进展

地面灌溉是应用最广泛的灌水方法,通过优化地面灌溉设计和管理减少水氮淋失,正在成为研究的热点问题,该文对有关成果进行了综述。由于地面灌溉的尺度较大,加之土壤水力参数和溶质运移参数的空间变异,使得地面灌溉施肥条件下溶质(N)运移分布的田间试验研究,无论在技术上还是在投入上都具有一定难度。有关沟灌、畦灌和水平畦田灌溉施肥时水氮分布的田间试验结果指出,肥料(N)分布没有入渗水深分布均匀,且与土壤初始含水率、流量、土壤入渗参数、田面糙率和施肥时机等因素密切相关。在模拟研究方面,文献中报道的模型有纯对流模型、对流-弥散模型、基于活塞流的水平衡模型和传递函数模型等。鉴于地面灌溉条件下水氮运移的复杂性,在水氮运移分布的数学模拟、灌水技术参数和施肥方式对水氮淋失的影响以及灌溉施肥质量评价指标体系等方面尚需要进一步研究。     

喷灌与地面灌溉条件下冬小麦光合作用的日变化研究

为比较不同灌溉方式下作物光合作用日变化的差异,该试验选择晴朗天气,采用LI-6400便携式光合作用仪观测了喷灌和地面灌溉条件下冬小麦灌浆期光合作用参数的日变化。试验结果表明：与地面灌溉条件下相比,喷灌条件下冬小麦旗叶的净光合速率增加,细胞间隙CO₂浓度减小,蒸腾速率和气孔导度除在光合“午休”期间 (12∶00～14∶00) 较大外,在其它时段均低于地面灌溉条件下;喷灌和地面灌溉条件下冬小麦的光合“午休”均是“气孔限制”与“非气孔限制”共同作用的结果,但在喷灌条件下,光合“午休”主要由气孔限制引起的,而在地面灌溉条件下,光合“午休”主要由叶肉细胞光合活性下降导致的非气孔限制引起的。试验结果表明喷灌可以改善叶肉细胞的光合能力,使光合“午休”期间阻碍光合速率进一步提高的主要因素由非气孔限制逐渐转变为气孔限制。     

示踪法测定水流流速的研究

用调和油漆作为水流的标识物,克服了其它染色剂如高锰酸钾溶液等本身的扩散作用,从而比较准确地表征了水流流速的特征;在不同泥沙含量和坡度下的测量结果表明,由于示踪剂的比重大于水的比重,示踪剂的速度可以表示水流速度;速度较小时,测量结果较准确,速度越大,时间测量难度加大,因此误差较大,示踪剂的比重和扩散系数是影响测量结果的主要因素。     

水分调控对两种筋力型小麦品种籽粒淀粉糊化特性的影响

在池栽、防雨条件下,研究了不同灌水对两种筋力型小麦品种淀粉糊化特性的影响。结果表明,两种筋力型品种间淀粉粘度参数差异达0．01显著水平,强筋型品种豫麦34稀懈值、糊化温度低于弱筋型品种豫麦50,而最终粘度、反弹值、高峰粘度和低谷粘度大于豫麦50。水分调控对两种筋力型品种淀粉糊化特性有显著的影响,豫麦50主要粘度参数以灌4水处理和抽穗期灌1水处理较好,灌拔节1水处理较差;而豫麦34以灌1水处理较好,灌4水处理较差,其中拔节期灌1水与抽穗期灌1水差异不显著。分析两品种粘度参数之间的关系,豫麦50主要粘度参数间达显著相关水平,而豫麦34多数粘度参数间相关不显著,在栽培措施上豫麦50比豫麦34具有同步提高淀粉品质的可能性。     

撒施肥料一维畦灌地表水流与溶质运移模型构建与验证

模拟撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移过程可为采用先进的畦灌液体施肥方式提供对比依据。该文基于湍流理论垂向流速线性与对数分布规律及不可压缩流体力学连续方程,构造沿畦长及任意垂向断面的非均布流速场和溶质浓度场,建立起撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移模型,并利用典型畦灌施肥试验结果,检验该模型的模拟效果。结果表明,建立的模型不仅具有在撒施肥料状况下较好模拟地表水流运动和溶质浓度时间变化过程的能力,还具备较佳的水量和溶质质量守恒性,从而为评价撒施肥料下的畦灌施肥系统性能及与其它施肥方式下的畦灌施肥系统性能对比,提供了实用的数值模拟工具。     

滴灌条件下不同根区交替湿润对葡萄生长和水分利用的影响

在干旱缺水的甘肃河西荒漠绿洲区研究了滴灌条件下不同根区湿润方式对葡萄生长和水分利用的影响,结果表明,对传统的滴灌方式适当改进可以实现根系分区交替灌溉;当灌水量减半时,尽管葡萄的生长状况受到了抑制,但交替滴灌处理葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显,而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,在控制局部根区交替供水条件下,葡萄累积茎液流量比常规双侧滴灌处理下降了25%。表明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而提高水分利用效率的目的。     

精细水平畦灌灌水质量及效益评价

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜畦田规格参数,通过不同畦宽下的精细水平畦灌灌水试验,分析了水流运动状态、灌水质量以及成本效益等变化情况。结果表明:(1)畦宽对土壤入渗水深以及灌水质量均有较大影响,畦宽为23m时水流推进时间延长,畦首入渗水深增大,有效水利用效率BWUF和灌水均匀度Du仅有59.78%~77.40%,84.61%~87.02%,灌水效果不佳;畦宽缩小到10~15m时,BWUF和Du分别增加11.96%~20.61%和2.49%~5.95%,灌水质量有显著提高;畦宽缩小到5m时,相对入畦单宽流量增大,大量灌溉水聚集在畦尾,使得畦尾入渗水深增加,畦首入渗不足,导致田面水流分布不均匀,灌水质量降低。(2)通过分析各处理成本构成以及产量效益情况,可以发现农业生产中花费最大的仍然是化肥、种子、地膜等其他费用,占到总种植成本Tc的70%以上;实施激光平地和缩宽等措施后田埂数量增加,导致机械成本较当地对照处理增加0.3~4.6倍,尽管水费略有减少,但Tc仍增加2.72%~9.98%。(3)在开展节水试验时,其节水效果和经济效益通常是矛盾的,节水效果好的方案往往经济效益较差,而节水效果较差的方案其经济效益反而会有所提高,建议在灌区推广节水新技术时按照1095~1665元/hm^2的补贴标准对农民发放节水补贴进而来增加农民积极性。(4)通过分析经济、节水效益不同权重组合下的综合效益函数,初步确定在进行方案优选时,若优先考虑节水可适当缩小畦宽,若优先考虑经济效益可适当放大畦宽,均可使其综合效益达到最大。研究结果可为灌区农业高效可持续发展提供理论依据。     

微喷灌结合滴灌对温室高温环境和作物生长生理特性的影响

微喷灌结合滴灌是指在作物根区滴灌的基础上对作物冠层进行微喷灌来改善作物生长环境的一种灌水方式。为了探明微喷灌结合滴灌（micro-sprinkler irrigation combined with drip irrigation,MSDI）和地表滴灌（surface drip irrigation,SDI）2种灌水方式下温室高温环境及作物生长生理特性的差异及响应规律,该研究以黄瓜为试验对象,于2017年2－6月开展了2种灌水方式下温室环境及黄瓜生长生理特性的观测试验。结果表明：在改变温室环境方面,MSDI灌水方式较SDI可增加温室内相对湿度,降低气温,同时降低叶片温度约4℃;在作物生长生理特性方面,采用MSDI可增加黄瓜株高与茎粗,降低作物茎流速率,促进黄瓜生长;2种灌水方式下黄瓜最大光合效率几乎一致,分别为0.74和0.77,但日平均实际光合效率差异明显,分别为0.57和0.47,MSDI灌水方式下黄瓜叶片日平均气孔导度和光合速率比SDI方式分别高182.8%和92.4%。该研究成果对于合理调控温室高温环境、提高温室作物产量具有重要的指导意义。     

干旱地区喷洒水利用系数的田间试验研究

为了科学地评价喷灌在干旱地区的适宜性,在内蒙古包头春小麦生育期内对喷洒水利用系数进行了监测,结果指出,通过选择适宜的灌溉时间,喷洒水利用系数可以达到0.85以上。对影响喷洒水利用系数的环境因素进行分析后得出,风速的影响最大,相对湿度次之,气温的影响很小;在此基础上建立了喷洒水利用系数与上述3因子之间的回归模型。为了估算整个灌溉季节的喷洒水利用系数,对所研究地区1991～2001年灌溉季节(4～9月份)内的日平均风速进行了统计分析,发现不大于3m/s的日数占灌溉季节总日数的90%以上,因此,选择日平均风速不大于3m/s的时间灌溉可以满足作物的需水要求,这种情况下,整个灌溉季节的喷洒水利用系数可以达到0.83。由此可见,在条件与包头类似的干旱地区,从提高水的利用率的角度出发,发展喷灌也是适宜的     

不同灌溉模式下水分养分的运移及其利用

以玉米为试验材料通过人工控制水分的微区试验,比较了水肥异区交替灌溉与传统均匀灌溉条件下,水分与养分在200cm剖面上的动态迁移规律,并分析了不同灌水模式下的灌溉效率和肥料利用效率。结果表明,在低灌水量(450m3/hm2)水平下水肥异区交替灌溉,施肥区和灌水区之间存在水势梯度差异,NO3-N含量也有差异;灌溉效率和肥料利用效率均高于均匀灌溉。在高灌水量(900m3/hm2)水平下,水肥异区交替灌水与常规均匀灌水差异不显著,但养分离子发生了强烈的淋洗。收获后,交替灌溉的NO3-N残留量比传统灌溉要高,而水分残留量则相反。研究结果发现,交替灌溉在450m3/hm2时的产量与均匀灌溉在900m3/hm2时的产量相差并不大,即交替灌溉可节水一半。秸秆覆盖能影响060cm土壤水分运动,可减少土壤水分蒸发,但对玉米产量影响不大。     

Effects of bentonite on water infiltration in a loamy sand soil

Water loss as deep percolation is considerable in furrow irrigation in light soils due to the high infiltration rate. Application of soil conditioners such as bentonite reduces the infiltration rate and improves irrigation application efficiency (E_a) in these soils. The effects of bentonite application rates (BAR) of 0, 2, 4 and 6 g L^?1 on infiltration of a loamy sand soil were determined in a soil column in the laboratory. The exponent of the Kostiakov infiltration equation was not influenced by BAR. Maximum reduction in infiltration equation coefficient and final infiltration rate (i _f) occurred with 2 g bentonite L^?1 and this reduction was lower on increasing BAR from 2 to 4 and 4 to 6 g L^?1 compared with control. The effect of 2 g L^?1 BAR on infiltration and its effect on the design of furrow irrigation in a field with a loamy sand soil indicated that in the first irrigation after field ploughing and seed planting, longer furrow length, lower deep percolation and higher E_a are obtained.     

波涌沟灌节水机理与效果的试验分析

根据大量的田间入渗及灌水试验资料,分析了波涌沟灌的节水机理并评价了其灌水效果。波涌沟灌的节水性主要是由于在波涌灌溉条件下土壤间歇积水入渗而引起的减渗性,及由此引起的沟道推进流量增大、间歇水流所引起的沟道糙率减小而最终导致推进速度加快。试验分析表明,波涌沟灌较连续沟灌总供水推进速度提高了９％～２２％,灌水均匀度提高了１８％～２３％,灌水定额减小了８．３％～１８．２％。