黄瓜根系对连续亏缺复水交替灌水的响应

为了探究黄瓜根系生长对不同阈值亏缺复水连续交替灌溉的响应规律,对2013年春茬桶栽黄瓜进行了不同亏缺和复水阈值连续交替灌水处理。结果表明,亏缺处理抑制了根系生长,根系总长与根体积显著减少,根毛生长受到抑制,根冠比升高,根系活力升高,复水有利于根系生长与根毛的生成,根冠比显著降低并保持较高的根系活力;综合得到复水有效缓解水分胁迫对黄瓜根系造成的伤害,并得到最优亏缺复水灌水方式是重度亏缺中水复水处理和轻度亏缺中水复水处理。     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律，本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验，研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律；同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型，用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析，结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内；土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小，再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3，120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围；24 h土壤铵态氮质量浓度最大，且随着时间的推移逐渐减小，到120 h时减少了40%；各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大，且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大，其中观测点1，3，6，8，5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437，0.467，0.451，0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3，差值均小于0.05 mg·cm^-3；48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小，垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果，可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

机翼型闸墩量水闸门水力性能试验研究

针对特设量水设施缺少调控功能和传统闸门测流精度低的问题,设计一种以机翼形量水槽作闸墩的新型量水闸门,根据测流原理分析确定试验观测参数,采用水力性能试验的方法,对不同流量Q、不同闸门开度e条件下量水闸门的过流流态变化及流量公式进行研究。结果表明:1)机翼型闸墩量水闸门各流态闸前水流平稳,上游水深和水翅最高点随流量增大而升高,随开度增加而降低;上游水面线的变化随流量增大而变小,随开度增加而变大。2)闸墩的流线体型使得堰孔流的判别阈值(闸门相对开度)发生改变,判别阈值随流量的增大而降低,而后趋于平稳,最低为0.75,高于平底坎平板闸门的判别阈值0.65。3)拟合得到新型量水闸门堰流及闸孔出流的流量公式,与实测流量对比,相对误差小于5%。本研究提出的机翼型闸墩量水闸门既实现测控一体的功能,又保证流量的精准测量,可为灌区量水设施应用及研发提供参考。     

现状水资源条件下灌溉用水优化模型研究

根据可供农田灌溉的水资源量和作物需水规律,以灌区净效益最大为目标,建立了确定灌区小麦、玉米、果树等3种主要作物适度灌水量的优化模型,并以陕西省桃曲坡灌区为例,计算确定了现状水资源承载力条件下,该灌区小麦、玉米、果树的适度灌水量。结果表明,在50%降雨频率年,小麦、玉米、果树的适度灌水量分别为1144.5,1577.85和850m3/hm2;在75%降雨频率年,小麦、玉米、果树的适度灌水量分别为607.5,1591.8和1725m3/hm2。     

田间便携式平底短喉道量水槽水力特性试验

为了探索研究灌区田间进水口的水量计量,该文在巴歇尔量水槽的基础上设计制作了一种体型简单、成本低的田间便携式平底短喉道量水槽,喉口宽度51 mm、长度774 mm,便于携带和田间安装;通过试验研究了该量水槽的水力性能,观测了24种流量下量水槽内11个控制断面的水位,拟合得到自由出流和淹没出流条件下的水深与流量公式,与实测流量对比,平均相对误差和最大相对误差均在10%以内,满足灌区田间量水精度要求;分析了不同流量下佛汝德数、断面比能沿槽身各控制断面的变化规律,确定临界水深断面位于该量水槽喉口段的中部偏后段;分析了槽内水头损失情况,得知该量水槽最大水头损失占上游总水头的12.10%,相较于长喉道量水槽较小,自由出流条件下槽内水头损失小于淹没出流条件下0.02倍上游总水头。该研究为田间进水口量水设施在中国北方灌区末级渠系的进一步应用提供参考。     

泥沙粒径及压力对滴头抗堵塞性能的影响

根据滴灌实际运行情况,采用分段粒径浑水持续灌溉的试验方法,分析了泥沙颗粒粒径及进口压力对迷宫式流道滴头的流量、均匀度及堵塞的影响。结果表明:在粒径小于0.125mm的泥沙颗粒中,较小颗粒的制紊效应要大于较大颗粒的制紊效应,泥沙颗粒粒径及进口压力均是影响灌溉均匀度的因素;含沙量较低时(0.5g/L),粒径是影响滴头堵塞的主要因素,在0.030 8~0.125mm粒径范围内,粒径较小时更容易引起堵塞,进口压力不同时容易引起堵塞的敏感粒径范围不同,压力为0.15及0.105MPa时,敏感粒径为0.045~0.075mm,进口压力降至0.075MPa后,敏感粒径为0.0308~0.045mm;连续灌溉条件下压力不是影响滴头堵塞的主要因素。     

种植年限对渭北旱塬苹果园土壤孔隙结构及水力特征的影响

为研究不同种植年限对苹果园土壤孔隙结构及其土壤水力特性的影响,采用时空转换的方法,选取渭北旱塬2 a、13 a及33 a苹果园开展土壤结构与水力特征测定,利用压汞法获取原状土壤孔隙结构特征。以20 cm及40 cm为界将果园0～100 cm土壤划分为耕作表土扰动层、潜在犁底层与心土层。结果表明：渭北旱塬苹果园20～40 cm土壤容重较高、导水能力差且水分对作物有效性较低,有形成犁底层的可能,且随植果年龄增加果园土壤容重呈增加趋势;同一果园中大孔隙（>75 μm）与中孔隙(30～75 μm)土壤百分含量最大值出现在表土层,占比分别为7.63%~10.32%及10.94%~13.14%;微孔隙(5～30 μm)土壤最大百分含量出现在心土层,占比为30.60%~47.85%;极微孔隙(0.1～5 μm)与超微孔隙(<0.1 μm)土壤含量最高值出现在潜在犁底层,占比分别达37.36%~52.55%及13.15%~19.08%。在频繁受到耕作扰动的表土层,2 a、13 a及33 a果园土壤之间各级孔隙占比非常接近;在不易受到耕作扰动的心土层,大孔隙与中孔隙土壤都表现出随耕作种植年限的增加而增加的趋势。土壤容重与其大孔隙含量呈显著负相关,与超微、极微孔隙土壤含量呈正相关,饱和导水率与容重呈显著负相关;5～30 μm微孔在土壤的导水及持水方面均有重要作用,其比表面积与田间持水量呈显著正相关,其孔体积分数与饱和导水率呈显著正相关;VG模型参数n与土壤大孔隙及中孔隙含量呈显著负相关。随耕作种植年限增加,果园土壤有机质含量每5 a降低0.425 g·kg^-1,田间持水量每5 a降低0.8% cm³·cm^-3。研究建立的土壤水力参数回归预测模型可为苹果园高效用水提供参考。     

涌泉根灌入渗特性影响因素

采用4种流量、3种开孔率及2种开孔长度进行了室内涌泉根灌土壤水分入渗特性试验研究.结果表明:涌泉根灌条件下,土壤水分除受重力势、毛管势以外还受套管内积水水头作用;湿润体内高含水区的范围随流量增大明显变大,但随着水分分布的梯度变大,均匀性降低;开孔长度增大后湿润体等值线水平向靠近入渗面进行收缩,垂向向上伸长,高含水区变化显著,等值线整体呈向上偏移趋势;套管开孔率增大使得湿润体内水分分布相对越均匀.     

肥料种类与浓度对灌水器堵塞特征的影响及防堵策略

为降低堵塞风险,延长灌溉系统使用寿命,提高灌溉施肥均匀度,研究通过3种滴灌带（管）水肥一体化长周期堵塞试验,测试尿素、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵、磷酸二铵在不同浓度（0、0.4、0.8、1.0、1.2 g/L）滴灌时各灌水器堵塞性能,结合场发射扫描电镜、EDS表面能谱分析和X射线衍射仪等物质分析方法,探究肥料种类及浓度对灌水器堵塞及堵塞物质累积的影响,并揭示水肥一体化滴灌灌水器化学堵塞形成过程。结果显示：不同肥料种类、浓度对迷宫灌水器造成的影响不同。随着浓度增加,尿素灌溉下侧翼迷宫滴灌带相对流量下降速率加快,存在堵塞风险;磷酸二铵灌溉下,发生明显堵塞;片状滴灌带相对平均流量和灌溉均匀系数随灌水次数增加而降低,且降幅随肥液浓度增大而增大。堵塞物干质量都随着灌水次数的增加而增加,与灌水器的相对流量和灌溉均匀系数随着灌水次数的增加而降低的趋势吻合。随着肥液浓度的升高,水流剪切力对堵塞物质影响越小。因此,磷酸二铵的施肥浓度以不超过1.2 g/L为宜。研究可为控制滴灌系统化学堵塞、延长灌水器使用寿命提供依据。