不同施肥方式对垄沟灌溉水氮分布的影响

采用室内土箱试验,研究了垄沟施肥、垄底施肥和垄顶施肥方式和垄沟灌溉对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响.结果表明,土壤水分最先从沟部入渗,垄沟表层土壤剖面迅速吸湿,在土壤水分再分布过程中,垄部土壤剖面含水量明显增加;但不同施肥方式对土壤水分含量不存在显著影响;土壤N03--N的分布与水分的分布类似,施肥方式对土壤N03--N含量存在显著影响,垄顶施肥和垄底施肥可以有效减少土壤N03--N的淋溶,至40 cm土层深度土壤N03--N含量仅为7 mg·kg-1左右,在剖面上的分布较为集中;然而,由于土壤表面的吸附作用,土壤NH4+-N在施肥区累积,出现峰值,再分布过程中垄顶施肥处理比垄底施肥处理土壤NH4+-N含量高.     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下,当滴头流量增加时,湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大,水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大;湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系;湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大,但是持续的运移时间没有垂直方向上的长;土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加,距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大,当q≥8 L·h^-1时,滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

压力水头与土壤容重对微润灌溉水分入渗的影响

为探究微润灌溉条件下水分在不同压力水头、不同容重土壤中的入渗情况,通过室内土箱模拟试验,分别设置h=2.0、1.5、1.0 m的压力水头,土壤容重γ分别为1.20、1.30、1.40 g·cm~(-3),测定累计入渗量、湿润锋及土壤含水率3个指标。结果发现,水分累计入渗量与压力水头为正相关关系,与土壤容重为负相关关系;微润管在空气和地埋出流情况下的流量与压力水头均为线性增函数关系,相同压力下,微润管的空气出流量明显大于地埋流量,微润灌溉系统更适宜采用地下埋管方式;湿润锋是以微润管为中心的近似圆形,水平运移距离与垂直向下运移距离均大于垂直向上运移距离,重力对微润灌条件下水分运移有一定的作用,但该作用随着土壤容重的增加逐渐减小;湿润锋运移距离与时间的关系近似为幂函数关系,入渗指数约为0.5;土壤容重越大,水分在土壤中的入渗速率越小,土壤对水分的蓄持能力越弱;经计算,微润灌溉的灌水均匀性符合要求。     

微咸水灌溉下滴头流量及灌水量对压砂土壤入渗及水盐分布的影响

为探讨滴头流量及灌水量对微咸水灌溉条件下覆砂土壤入渗规律及水盐分布的影响,开展室内土槽试验研究了微咸水灌溉下相同灌水量时3种滴头流量(0.85、1.70、3.40 L·h^-1)及相同滴头流量下3种灌水量（5.88、6.60、10.00 L）对压砂土壤湿润锋迁移以及灌溉后土壤水盐分布特征,以期为压砂地合理利用微咸水提供理论依据。结果表明：滴头流量越大,湿润锋在水平和垂直方向上运移距离越大,湿润锋水平和垂直入渗距离与入渗时间存在幂函数关系。供试土壤在0.85 L·h^-1和3.40 L·h^-1滴头流量下湿润体稳定的垂直/水平的比值为1.1,而1.70 L·h^-1滴头流量下其比值为0.9。覆砂条件下高含水率及低盐分区出现在距滴头较远的区域,并随着滴头流量增加逐渐向滴头靠近;随灌水量增加该区域范围不断扩大,土壤水分及盐分分布模式则越接近无覆砂条件模式。因此,砂层覆盖改变了微咸水滴灌条件下土壤水分、盐分的分布规律。     

土壤密实度对单点源入渗土壤水分再分布影响研究

滴灌点源供水条件下土壤入渗湿润体变化特征值及其影响因素的研究,是正确设计滴灌系统和对田间作物水分进行高水平管理的前提和基础。文中通过田间膜下滴灌单点源入渗试验,运用AUTOCAD和SURFER软件分析研究土壤密实度对滴灌点源入渗结束24h后湿润体特征值及水分分布规律的影响。结果表明,单点源湿润体特征值随土壤密实度的增大,水平方向距离增大的幅度要比垂向大;水平方向湿润体土壤剖面含水率与水平距离呈二次函数关系,相关系数均为0. 95以上,垂直方向湿润体土壤剖面含水率与垂直距离呈线性函数关系,相关系数均为0. 97以上;土壤密实度的大小对土壤水分再分布后的土壤含水率等值线的疏密程度产生影响,此结论将对下一步研究复杂的双点源交汇入渗以及滴灌点源入渗参数预测模型有理论指导意义。     

膜孔灌肥液自由入渗硝态氮运移特性试验研究

以KNO3为入渗溶液,模拟研究了硝态氮在膜孔灌肥液自由入渗条件下的运移过程.结果表明,在湿润蜂运移的范围内,沿着膜孔水平方向和垂直方向,硝态氮前锋运移速率受土壤含水量的影响较大,并随着土壤含水量的增加而增加;硝态氮前锋运移速率与运移距离有很好的相关性,并随着运移距离的增加呈幂函数衰减变化.硝态氮前锋浓度随着运移距离的增加而升高,其变化趋势呈指数曲线关系,且在湿润锋(土壤干湿交界)面上达到最大值;硝态氮前锋浓度随土壤含水量的增加呈幂函数递减,两者的相关系数也达到了极显著水平.     

基于HYDRUS-2D的雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟

为了解雨水集聚深层入渗(RWCI)系统土壤水分的入渗规律,设置不同灌水量(10 L、21 L和36 L)和RWCI设计坑深(40 cm和60 cm)的室内土箱试验,观测不同灌水量与不同水头变化情况土壤含水率变化和土壤湿润锋在径向和垂直方向上运移过程,依据非饱和土壤水动力学理论,建立HYDRUS-2D变水头边界条件土壤水分二维入渗模型。通过与实测数据对比,结果表明模型模拟值和实测值具有较好一致性:垂向湿润锋相对均方差(R_E)、平均绝对误差(MAE)和纳什系数(NE)分别为0.019、0.011 cm和0.994,径向湿润锋R_E、MAE和NE分别为0.018、0.851 cm和0.977,土壤含水率R_E、MAE和NE分别为0.188、0.016 cm~3·cm~(-3)和0.916。相比于设计深度为40 cm的RWCI系统, 60 cm RWCI系统在不同灌水量下能够更有效地增加果树根系分布层的土壤含水率,增加土壤水分入渗深度;相同灌水量下RWCI系统设计深度的径向湿润锋分布间无明显差异,而垂直方向的分布具有明显差异;RWCI系统在相同的设计深度下,随着灌水量增大湿润锋在垂向与径向的运移距离差异逐渐增大。     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗—再分布过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行了原状土的树下单点源滴灌试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下(滴头流量分别为8、12、16 L·h~(-1))地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明:1停止灌溉时湿润锋呈平卧半椭球体分布,随着滴头流量的增加湿润锋的分布范围逐渐增大,停止灌溉后12 h内各滴头流量下土壤中的水分运移均存在再分布过程,水分再分布后湿润锋呈直立半椭球体分布,湿润体的形状大小受到滴头流量及灌溉总量的影响,湿润锋水平、垂直运移距离与入渗时间存在显著的幂函数关系,决定系数(R~2)均大于0.95;2滴灌初期湿润锋在水平、垂直方向上的运移速率随着滴头流量的增加而增大,随着灌水历时的延长逐渐降低,滴头流量越大入渗距离比也就越大,并且随着灌溉时间的推移入渗距离比值逐渐减小,三种滴头流量下入渗距离比由最初的2~2.27逐渐减小到0.8~0.97;3随着滴头流量的增大湿润体的体积不断增大,湿润体含水量也随之增大,距离滴头越近含水量等值线越密,外围含水量等值线较稀疏,滴头正下方约40 cm处土壤含水量增加值达到最大,再分布后含水量等值线变为稀疏,水平扩散半径增加值较小,垂直方向再分布距离较大。     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响，采用一维垂直土柱入渗试验，研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响，并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率，提高土壤保水能力，且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量，在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况，灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加，且两者结合使用时S增幅更大；由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述，使用微咸水灌溉并配施生物...     

不同流量对滴灌土壤湿润体特征的影响

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,地表滴灌湿润体特征值的变化规律及滴灌结束时的水分分布规律。结果表明:湿润体的水平和垂直扩散距离均与时间有显著的幂函数关系,相关系数均大于0.99;湿润体的体积及湿润体内土壤含水率的分布同时受滴头流量和灌水量的控制,相同灌水量情况下,湿润体体积随滴头流量的增加而变小,平均含水率变大;并且建立了预测湿润体特征值和湿润体体积的经验模型。     

Effects of biochar on water movement characteristics in sandy soil under drip irrigation

Biochar addition can improve the physical and hydraulic characteristics of sandy soil. This study investigated the effects of biochar on water holding capacity and water movement in sandy soil under drip irrigation. By indoor simulation experiments, the effects of biochar application at five levels (0%, 1%, 2%, 4%and 6%) on the soil water retention curve, infiltration characteristics of drip irrigation and water distribution were tested and analyzed. The results showed thatbiochar addition rate was positively correlated with water holding capacity of sandy soil and soil available water. Within the same infiltration time, with an increasing amount of added biochar, the diffusion distance of the horizontal wetting front (HWF) tended to decrease, but the infiltration distance of vertical wetting front (VWF) initially declined and then rose. The features of wetted bodies changed from "broad-shallow" to "narrow-deep" type. The relationship between the transport distance of HWF and VWF and the infiltration time was described by a power function. At the same distance from the point source, the larger was the amount of added biochar, the higher was the soil water content. Biochar had a great influence on the water content of the layer with biochar (0-200mm) and had some effects at 200-250mm without biochar; but had less influence on the soil water content deeper than 250mm. For the application rate of biochar of 4%, most water was retained within 0-250mm soil layer. However, when biochar application amount was high (6%), it would be helpful for water infiltration. During the improvement of sandy soil, biochar application rate of 4% in the plow layer had the best effect.     

间歇供水条件下点源入渗规律研究

对间歇供水和连续供水方式下的杨凌粘壤土点源入渗进行了室内对比研究。结果表明:间歇供水地表点源入渗水平和竖直方向的最大入渗距离与入渗时间存在显著的幂函数关系;在灌水定额相同的条件下,大滴头流量(4L/h)间歇滴灌与小滴头流量(2L/h)连续滴灌相比较,间歇供水能有效增加水平湿润距离,同时垂向入渗距离降低15%;对应于同一灌水量,采用30min、60min和120min等3种间歇周期对点源入渗的水平和垂向入渗距离无明显影响。     

微咸水不同入渗水量土壤水盐运移特征研究

通过室内微咸水积水入渗土壤水盐运移模拟试验,分析了不同灌水量下湿润锋、土壤含水量、土壤含盐量、盐分浓度及Na 、Cl-浓度等的变化特征。研究结果表明,入渗水量与湿润锋呈线性关系,脱盐深度与湿润深度的比值近似为0.342。此外研究结果也显示上层土壤盐分浓度与入渗水矿化度密切相关,因此灌水量大小不仅影响湿润范围,而且直接决定上层土壤盐分含量。     

灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响

通过肥液(KNO3溶液)室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下灌水定额对波涌灌溉土壤间歇入渗特性的影响.结果表明,在试验条件下平均入渗速度随灌水定额的增加而减小;灌水定额越大平均周期减渗率越大;土壤含水率增幅随灌水定额的增加而增大;灌水定额越大,土壤水分向下运移越深,进入地下水中的水量越多,越容易造成地下水污染和水资源浪费.     

负水头供水条件下土壤水分一维入渗规律的研究

将土壤供水头压力控制为负值,测定了垂直入渗、毛管上升和水平入渗3种情况下的土壤吸水过程.发现随供水吸力的增加,垂直入渗、毛管上升和水平入渗过程中湿润峰前进速度和入渗速度的相对差异变小.将入渗速率等于潜在蒸发速率时的湿润厚度定义为临界湿润厚度,计算了潜在蒸散宰为5 mm/d时不同负水头下壤土的临界湿润厚度;确认了垂直、毛管和水平入渗下湿润峰位置与入渗量的关系,将湿润蜂位置-累计入渗量曲线的斜率,印巴湿润土体内入渗水分所占的容积百分数定义为湿润系数,提供了所测壤土的湿润系数-负水头曲线;建立了负水头供水过程中土壤含水量空间分布模型;观察到湿润锋含水量与供水吸力闸的依赖关系.     

滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1~2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期则随时间的延长而缓慢减少。土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移。在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大于水平方向;灌溉结束24 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展。