间歇灌节水高产机理研究

本试验研究采用灌溉－土壤水分－植物系统－小气候系统理论体系，测定间灌供水条件下土壤水分入渗特性的变化，作物生育性状和农田小气候相互关系，定量地提出间灌节水高产在于土壤表面形成了致密层，沟（畦）土壤表面糙率的降低和适时适量地满足作物各生育期的需水要求。     

地面节水灌溉新技术──间歇灌

中国农科院灌溉所、中国水科院水利所等单位在间歇灌研究和推广方面取得了长足进展。喷灌、滴灌虽属节水灌溉技术，但由于造价高，许多国家难以大面积推广应用。所以近几年一些国家开始研究一种新的地面节水灌溉技术──间歇灌（又称波涌灌或涌灌）。该技术在美国、日本发展很快。间歇灌是由左右转换的间歇间装置（有机械间和电子控制阀两类）控制水流向两组沟（畦）交替供水的灌水技术。它可分为间歇沟灌、间歇畦灌、隔沟间歇灌、分段间歇灌等。由于周期性循环供水，间歇灌具有灌水推进速度快、省水、灌水均匀等优点。间歇灌改善了土壤入渗…     

大棚滴灌系统的运行管理

成功的滴灌不仅取决于合理的设计和正确的施工安装,而且取决于良好的运行管理。大棚滴灌系统的规划设计只解决了保证设计的大棚滴灌系统能在作物全生育期,包括作物高峰耗水期及时地给土壤补充水分,满足作物需要。但在具体运行时,究竟何时灌水,灌多少水,则应根据土壤水分状况和     

非充分灌溉预报决策支持系统的研究

采用FAO-56 Penman-Monteith公式和双作物系数法计算出作物需水量,根据初始土壤含水率和作物生长发育的长度,通过农田土壤水量平衡原理计算出当前的土壤含水率,依此作为判断灌水与否以及预报灌水日期的依据。当土壤含水率下降到土壤水分下限值时就灌水,计算并输出灌水量,当其未达土壤水分下限值时,则预报需要灌水的日...     

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。     

间歇和连续灌溉土壤水分运动的模拟研究

为探明间歇灌溉与连续灌溉过程中土壤水分运动和分布的异同,利用Hydrus-2D软件模拟了地下滴灌和微润灌灌水方式下土壤水分的运动状态。结果表明,在垂直距离滴灌带和微润带5cm处,湿润土壤含水率和水势均基本呈对称分布;灌水15.4h后,地下滴灌条件下垂直向下的土壤水分传输量大于垂直向上的,而微润灌条件下土壤含水率和水势仍呈对称分布;当灌水量相同时,微润灌的湿润面积略大于地下滴灌;地下滴灌饱和含水区域占湿润面积的比值为15.3%,大于微润灌饱和含水区域的占比(12.9%);微润灌湿润土壤水分分布均匀度达81%,大于地下滴灌。     

节水灌溉的土壤水分控制标准问题研究

农田土壤水分散失是在二个表面上进行的，一是土壤表面称之为蒸发，另外是作物表面称之为蒸腾。两者均与土壤水分呈线性相关，即随着土壤水分增大而增大。但土壤水分与光合速率关系研究表明，当土壤水分低于６５～６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率增大，若土壤水分高于６５～６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率降低。光合作用对土壤水分有一阈值反应。这一阈值可考虑为节水灌溉的田间土壤水分控制标准     

灌水流量对涌泉灌及涌泉根灌湿润体影响的研究

为了研究相同灌水量条件下,不同灌水流量对涌泉灌及涌泉根灌湿润体的影响,以及二者的不同之处,进行了室内土壤水分入渗试验和理论分析.结果表明:入渗结束后,涌泉灌的湿润体形状是一个近似半球体,涌泉根灌的湿润体形状是一个近似半椭圆球体;灌水流量对涌泉灌湿润体的形状有显著的影响,流量越大,湿润体形状越扁平,但在一定流量范围内,灌水流量对涌泉根灌的湿润体形状无显著影响;在相同的灌水量和灌水流量条件下,涌泉灌在水平方向的入渗距离显著大于涌泉根灌,在垂直方向上的入渗距离显著小于涌泉根灌;相对于涌泉灌,涌泉根灌不易产生土壤表面积水,水分分布更深,入渗的水量更容易到达作物根区,减少了水分的无效蒸发,有利于作物对土壤水分的吸收.     

初始含水率对涌泉根灌土壤渗透特征的影响

为探索初始土壤含水率对涌泉根灌过程中湿润锋运移和土壤水分分布的影响,合理确定灌水技术参数,配置了5种不同初始土壤含水率,采用室内土箱模拟试验方法,研究了土壤初始含水率对涌泉根灌均质土壤水分扩散的影响.结果表明：涌泉根灌条件下,初始含水率对湿润体形状的影响不大,对其大小有明显影响;土壤表面湿润时间与初始含水率呈递减关系,土壤表面湿润半径、湿润体水平与垂直距离的增长速度均随着土壤初始含水率的增大而增大;土壤初始含水率越大湿润体内水分分布越均匀;试验拟合的根据土壤初始含水率计算地表湿润半径、最大湿润体水平半径与垂直深度的经验公式,计算值和实测值之间误差较小,整体误差分别为0.63%,0.4%,0.83%和0.59%,0.12%,0.73%,可用经验公式推算涌泉根灌土壤水分渗透参数,作为涌泉根灌系统设计依据.     

节水灌溉的土壤水分控制标准问题研究

农田土壤水分散失是在二个表面上进行的，一是土壤表面称之为蒸发，另外是作物表面称之为蒸腾，两者均与土壤水分呈线性相关，即随着土壤水分增大而增大，但土壤水分与光合速率关系研究表明，当土壤水分低于６５￣６９％田持时，随着土壤水分增大光合速率增大，若土壤水分高于６５￣６９％时，随着土壤水分增大光合速率降低，光合作用对土壤水分有一阈值反应。这一阈值可考虑为节水灌溉的田间土壤水分控制标准。     

大田土壤间歇入渗试验方法及其精度提高措施

间歇灌,又称波涌灌,这种新的地面节水灌水技术的出现,使土壤入渗规律的研究分为土壤连续入渗规律和间歇入渗规律两方面的研究。间歇入渗条件下,土壤入渗规律除受连续入渗的影响因素制约外,还受构成其特殊灌水过程的灌水技术参数的影响。影响因素的增加,加之野外土壤条件的时、空变异性,决定了间歇入渗试验工作量大,且具有更大的复杂性。为提高成果精度和工作效率,笔者根据1991年冬季和1992年春季在陕西关中宝鸡峡灌区灌溉试验站进行的141组一维土壤连续和间歇单点入渗试验实践,介绍了用双套环入渗仪进行单点间歇入渗试验的方法,提出了提高土壤间歇入渗试验精度的可行措施,可供参考。     

涌流畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文在分析影响涌流畦灌条件下的间歇入渗的主要因素基础上,通过对大量的田间入渗试验资料的分析整理,成果表明:对同一质地的土壤,土壤容重、土壤温度及表土的致密板结层对土壤入渗特性影响很大,而土壤的前期含水率对土壤的入渗特性影响不大,涌灌的循环率和周期放水时间及周期数对间歇入渗规律影响较大,最后对间歇入渗减少土壤入渗特性的机理进行了初步的分析和讨论。     

间歇组合灌溉下中度盐碱土壤入渗规律

为了进一步揭示咸淡水间歇组合灌溉入渗的影响机制与规律,在室内采用垂直一维积水入渗试验,研究了不同间歇时间、组合次序下的土壤入渗特征;基于实测资料探讨3种常规的入渗模型对间歇组合灌溉在中度盐碱土壤入渗规律的适用性.结果显示:在同一入渗时间下,累积入渗量从大到小依次为间歇组合灌溉(0 min),间歇组合灌溉(30 min), 间歇组合灌溉(60 min), 间歇组合灌溉(120 min),且它们之间的差异随时间的延长越来越具有统计学意义;在整个入渗过程,入渗速率分为初渗阶段和稳渗阶段,且与先咸后淡相比,先淡后咸先到达稳定入渗率;与Green-Ampt模型、Philip模型相比,Kostiakov模型能更加准确地描述间歇组合灌溉的入渗率变化特征,但在Kostiakov模型中,先淡后咸拟合精度低于先咸后淡,说明咸淡水组合次序对模型拟合精度影响较大.     

地下水浅埋下层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt（BC-GA）改进入渗模型,推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性,对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大;供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。     

间歇畦灌灌水技术及其节水机理的试验研究

间歇畦灌是一种节水型改进地面灌水新技术。本文就其影响间歇畦灌灌水质量的技术参数进行了田间正交试验，并对间歇畦灌的节水机理及其影响因素进行了探讨。通过对试验资料的分析研究，得出了获得最大灌水均匀度的技术参数最佳组合方案，发现了间歇畦灌节水主要是由于前次供水期间表层土壤形成致密层、土壤渗吸率下降、田面糙率变小等，在相同条件下，间歇畦灌比连续灌节水２１％，灌水效率提高１８．５％。     

灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮运移特性试验研究

通过室内土壤灌施间歇入渗试验,研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性,并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比。肥液入渗硝态氮主要保存在浅层土壤中,间歇入渗较连续入渗硝态氮锋面运移速度慢,湿润范围内间歇入渗浅层土壤中入渗硝态氮量占总入渗量的比例较连续入渗的高,间歇入渗有利于将硝态氮保持在浅层土壤之中。研究成果为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗盐分、养分等溶质运移规律奠定了基础。     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

波涌灌间歇供水表面密实层特性的实验研究

根据田间试验、前人的研究成果及现代控制理论中“黑箱”理论的思想，作者提出波涌灌入渗的结构模型。进而提出定量描述波涌灌土壤性能变化的指标表面密实层的饱和导水率ｋｓ和糙率ｎ值。利用成层土壤入渗理论推导出求解表面密实层饱和导水率ｋｓ的公式，设计出定量测定有关参数的试验方法，并用入渗仪定量测出有关参数的量值。同时研究了表面密实层饱和导水率ｋｓ与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。建立了表面密实层饱和导水率ｋｓ的求解模型，并且用试验方法定量测出表面密实层的糙度ｎ值，ｎ值约为０．０２５。为波涌灌效果的描述及波涌灌系统模拟奠定了基础。     

Salinity and sodicity influences on infiltration during surge flow irrigation

The interactive influences of water quality and surge-flow irrigation (intermittent application of water) on infiltration into a bare loam soil, packed into a long metal flume, were measured with a laboratory recirculating infiltrometer devised for the experiments. Cumulative infiltration and final infiltration rates were measured over three irrigation episodes using synthetic waters of different qualities. Four water-quality combinations of low and high salinity levels (i.e., electrical conductivity, EC=1.5 and 7.5 dS/m) and low and high degree of sodicity [i.e., sodium adsorption ratio in the range of 5-10 and 25-35 mmol^1/2 l^-1/2] were tested. Results showed that surge-flow cumulative infiltration of low saline waters - especially during the first irrigation episode - was lower than the corresponding continuous-flow cumulative infiltration. Conversely, it was higher for high saline and high saline-sodic waters. Effects of the water-quality treatments on final infiltration rate were similar to and in agreement with the effects on cumulative infiltration. However, the range of the final infiltration rates among surge-flow treatments was larger than with the continuous-flow treatments. Overall, infiltration was higher with surge-flow application of high saline and high saline-sodic waters than with the continuous-flow treatment. The observed contrasting results for the surge effect with the low saline, high saline, and high saline-sodic water-quality treatments were attributed to soil consolidation, formation of a depositional seal layer, and the different levels of irrigation water salinity and sodicity. It was concluded that the "surge effect" phenomena (reduction in soil infiltration caused by surge flow) under brackish (saline, sodic, and saline-sodic) water application was not pronounced and had adverse effects, in comparison to the low saline-sodic water application. Consequently, from theory, practical application of surge-flow irrigation under these circumstances, from viewpoints of infiltration reduction and irrigation efficiency improvements, is questionable.     

Effects of hysteresis on redistribution of soil moisture and deep percolation at continuous and pulse drip irrigation

The infiltration and redistribution of soil moisture under surface drip irrigation considering hysteresis were investigated in two soils (loamy sand and silt loam) of different texture. The effect of continuous versus intermittent application of 1, 2 and 4 l/h to the soils was evaluated in terms of wetting front advance patterns and deep percolation under the root zone. For this purpose, a cylindrical flow model incorporating hysteresis in the soil water retention characteristic curve, evaporation from the soil surface, and water extraction by roots was used. The results show that, compared with continuous irrigation, pulse irrigation slightly reduces the water losses under the root zone in both cases (with and without hysteresis). Also, at the total simulation time, in both types of irrigation, hysteresis reduces significantly the water losses under the root zone. Finally, the effect of hysteresis was found to be greater at higher discharge rate (4 l/h) and consequently at higher water content at the soil surface.