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.     

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。     

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。     

坐水播种时耕层土壤水分再分布的数值分析

利用朝阳县的旱地土壤取得基本参数后,应用数学模型计算了坐水播种时耕层土壤水分再分布时的土壤湿润状况参数,通过数值分析揭示了坐水播种湿润锋运动和土壤含水率的变化规律。结果显示:湿润锋运动速度和土壤含水率的变化速度都是由快逐渐减慢,所形成的湿润区近似一个球冠体;土壤含水率中的最大值出现在沟底附近;并提出可以用历时7 d的土壤湿润状况参数作为衡量坐水播种灌水质量的指标。     

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.     

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。     

间接地下滴灌下水分及硝态氮的分布运移

【目的】探究在室内环境条件下,间接地下滴灌的水分分布状况以及不同浓度肥液对硝态氮分布运移的影响.【方法】利用室内土箱进行试验,间接地下滴灌的流速为3 L/h,灌水2 h后分析土壤水分分布状况,分别以300(T_4)、600(T_3)、1 000(T_2)、1 300(T_1) mg/kg的4种不同浓度肥液为变量,研究不同肥液浓度下硝态氮在土壤中的淋失和积累情况.【结果】滴灌开始时的水分入渗速度最大,随时间推移持续减小,水平方向比竖直方向的湿润锋运移速度快,最终水平方向的湿润锋运移距离大于竖直方向的湿润锋运移距离;土壤含水率分布为从出水口向四周逐渐降低,出水口附近的含水率最大; T_3、T_4处理下,于出水口处的土壤硝态氮含量较低,在湿润锋边缘出现硝态氮的积累.T_1、T_2处理下,硝态氮的分布与土壤含水率相近,硝态氮的聚积发生在距离出水口较近处,且无湿润体边缘硝态氮积累的现象.【结论】硝态氮的分布情况与土壤含水率的分布和肥液浓度有很大关系,低浓度肥液会造成硝态氮淋洗,土壤水分高的地方硝态氮含量低;高浓度肥液会使硝态氮聚集在出水口附近,土壤水分高的地方硝态氮含量高.     

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。     

滴灌条件下砂壤土枣林的水分入渗及再分布过程

本文研究了水分在砂壤土中入渗和再分布的规律特征,为枣树的合理灌溉及有效节水提供依据。以各径级枣树根系在沙壤土中的分布为依据,运用Decagon公司生产的ECH20土壤水分传感器与48通道的自动数据采集器动态测量其合理的布置,得到灌水期及灌水结束后水分分布的特征值。根据被采集数据的特征值对水分的运移距离、运移时间、运移速率在水平和垂直方向上进行比较,了解土壤水分运移及含水率的变化,绘出灌水结束及水分再分布湿润体模型。结果表明,(1)在灌水初期,不同滴头流量的水分运移距离,运移速率水平方向均大于垂直方向;(2)水分再分布湿润体大于灌水结束时湿润体,而在相同位置灌水结束时湿润体含水率大于再分布湿润体含水率;(3)砂壤土中水分特征值及湿润体分布范围为枣树的灌溉制度提供依据,达到节水目的。     

季节性冻融期土壤剖面含水率变化特征研究

在干旱、半干旱气候区,采用野外田间试验和室内分析相结合的方法,分析了季节性冻融期土壤剖面含水率的变化特征,试验共设裸地(LD)、覆膜地(MD)和茬覆膜地(CMD)3种处理地块。结果表明,季节性冻融期土壤剖面含水率发生了明显的变化,在土壤剖面的不同深度出现了范围不等的含水率高值区和低值区,各处理地块含水率高值区变化的层位、形成时间以及含水率达到相对稳定的深度均不同,其中CMD的聚墒区最大,含水率最高达22%;LD的聚墒区最小,含水率最高达21%,土壤剖面含水率由上到下为增大-减小-保持稳定的动态变化特点。研究结果对干旱和半干旱地区季节性冻融土壤储水保墒及高效利用土壤水资源、确定冬春灌溉合理灌水技术参数提供了参考。     

保水剂对土壤的物理性质与水分入渗的动态影响

保水剂在农业上的应用对于缓解干旱具有重要的意义,但其应用后会发生降解而最终失去保水作用,因此了解其在降解过程中引起的土壤物理性质的动态变化及水分运动的机理,是其能否正确应用的关键,本试验以保水剂在农业应用中的典型用量为基础,研究了保水剂对土壤的物理性质动态影响及一维土壤水分。结果表明,保水剂施入土壤后其性能不断衰减是导致土壤物理性质不断变化的最根本原因;土壤中施用保水剂后土壤的质量饱和含水率明显增加,饱和导水率降低,但随着保水剂性能的逐渐衰减,饱和含水率呈现下降趋势,饱和导水率呈现上升趋势;施入保水剂后土壤的扩散率是一个曲面,并且随着保水剂自身性能的衰减,呈现逐渐扩展的趋势;施用保水剂后土壤入渗的湿润锋前进速度下降,这主要是由于施用保水剂土壤的饱和含水量增加和保水剂膨胀堵塞土壤孔隙造成的;通过对施用保水剂土壤的扩散率和导水率的分时段研究,最终建立施用保水剂土壤的一维水分运动方程,试验证明其可行,且精度在允许的范围内。     

环境因子远程监测技术对枸杞园土壤水分动态变化规律的影响

以宁杞7号为研究对象,设置精准滴灌区(PI)和常规滴灌区(CI)2个水肥处理,研究降雨、土壤温度、滴灌对枸杞园土壤水分动态变化规律的影响,以及不同水肥处理对枸杞产量的影响。结果表明,该地区降雨对枸杞园表层土壤水分影响较大,对50 cm土层土壤水分影响不大;土壤温度与土壤水分成负相关的关系,滴灌水量在短时间内可以调节土壤温度;2种水肥处理土壤水分动态变化规律具有一致性,土壤水分含量主要受滴灌量的影响较大,CI处理土壤水分变化范围为15%～35%,PI处理土壤水分变化范围为5%～20%,CI处理各土层土壤水分明显高于PI处理;PI处理较CI处理增产13.3%,节本增效3.12万元/hm~2。     

盐角草对滴灌条件下积盐范围内盐分的影响

[目的]确定湿润峰、积盐范围及盐角草吸盐能力,控制积盐范围内盐分。[方法]以pH 7.9的水作为灌溉水源,在不同土壤初始含水率、土壤容重及滴头流量的条件下研究土壤湿润体的变化过程。[结果]盐角草吸走部分Na＋、Cl-抑制盐分,积盐范围内土深20cm处的总含盐量降低了0.12 g/kg。[结论]该研究可以为有效地控制滴灌条件下湿润锋边缘积累盐分提供依据。     

变水头边界条件下土壤水分运动数值模拟

本研究提出了一种变水头条件下一维土壤水分运动数值模拟的边界处理方法，采用隐式差分法对基本方程进行差分离散，用迭代法求解非线性方程。在结合室内实验验证模型可用的基础上，分析了变水头条件下不同土壤初始含水率、不同初始水头高度下土壤水分的运动规律。结果表明，土壤初始含水率和初始水头对水分运动都有较大影响，作者提出的变水头边界处理方法可用于水分入渗历时和湿润锋的预测。     

银川北部平原土壤水分运动状态类型及水盐运移机理研究

根据银北平原江南村盐碱地改良试验工作中取得的包气带-地下水系统的土壤水势、土壤含水量、土壤溶液浓度、土壤含盐量、潜水埋深等动态资料,分析研究了试验区土壤水分运移基本类型及水盐运移机理。结果表明,在试验区内,种植区的土壤水盐运移主要受灌溉和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈灌溉-蒸发型,荒地区的土壤水盐运移主要受降水和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈降水-蒸发型。在此基础上,重点分析了种植区在一个年度内的2个大的脱盐阶段和2个大的积盐阶段的土壤水盐运移机理,即春灌前、灌期、秋季和冬灌等阶段水盐运移机理及荒地土壤水盐运移机理。     

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.