基于水量平衡原理的畦灌下渗水形状系数变化规律研究

以往水量平衡模型应用中,通常认为在同一次灌水过程中的下渗水形状系数为恒定值,使模型精度受到一定影响。基于此,本试验以水量平衡原理为基础,结合量纲分析,研究了畦灌过程中的下渗水形状系数变化规律并提出了估算其值的经验计算式。结果表明,同一次畦灌过程中下渗水形状系数并非恒定值,而是随灌水时间和水流推进距离等因素变化的。结合已有文献资料验证,结果表明采用水量平衡模型模拟畦灌水流运动过程,同时考虑动态的地表储水形状系数和下渗水形状系数取值,可有效提高模型的计算精度。同时也表明采用本文所建经验计算式估算畦灌下渗水形状系数值是可靠的。     

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗NO-3-N运移特性的影响

通过室内入渗试验,研究了不同浓度的膜孔肥液单向交汇入渗NO3--N的分布特性。研究表明,不同肥液浓度的膜孔入渗湿润体膜孔中心和交汇界面中心垂向土壤NO3--N的浓度锋运移距离与土壤水分运动的湿润锋一致;肥液浓度越大,相同入渗时间的NO3--N浓度锋运移距离越大,土壤NO3--N浓度最大值越大,相同深度处土壤NO3--N浓度也越大。建立了肥液交汇入渗湿润体膜孔中心和交汇界面中心垂向土壤NO3--N浓度分布特征与湿润体深度之间的分段函数模型,经实测资料验证表明,该模型精度较高。入渗供水过程中,NO3--N浓度锋运移距离和浓度最大值随时间的延长而增大;再分布过程中,NO3--N浓度前锋运移距离随时间延长而增大,而NO3--N浓度最大值逐渐减小。     

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单向交汇室内入渗试验,研究了不同浓度的膜孔肥液单向交汇入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布.提出了土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移距离经验模型.经实测资料验证,模型精度较高;肥液浓度越大,相同时间的湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也越大.     

不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性研究

根据室内浑水膜孔灌自由入渗试验资料,对比分析了浑水与清水膜孔灌自由入渗的区别,研究了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性及浑水膜孔灌自由入渗与浑水垂直一维入渗之间的关系;建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数与不同膜孔直径的关系;提出了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、稳定入渗率模型、单位膜孔面积侧渗量模型和湿润锋运移模型。结果表明,浑水膜孔灌自由入渗随着膜孔直径的增大,单点膜孔累积入渗量逐渐增大,单位膜孔面积累积入渗量和单位膜孔面积侧渗量逐渐减小;不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量的入渗系数K和入渗指数α都随着膜孔直径的增大而减小,单位膜孔面积侧渗量的入渗系数Kc随着膜孔直径的增大而减小,侧渗量入渗指数αc随着膜孔直径的增大而增大;在相同入渗时间内,随着膜孔直径的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐增加。     

沙管深度对盐碱土膜孔灌土壤水盐运移的影响

通过室内不同沙管深度的盐碱土膜孔灌自由入渗试验,研究了沙管深度对盐碱土土壤水盐运移的影响。结果表明,相同入渗时间,累计入渗量随着沙管深度的增加而增加,并与入渗时间呈幂函数关系;不同沙管深度的湿润锋运移距离随着时间延长而增大,与入渗时间符合幂函数关系;相同入渗时间,湿润锋运移距离随着沙管深度的增加而增大;随着距沙管中心距离的增加,不同沙管深度的土壤含水率减小,电导率值增大;随着沙管深度的增加,脱盐区范围逐渐增大。以上研究结果可为盐碱土改良措施提供合理依据。     

土壤初始含水率对浑水膜孔灌自由入渗特性影响

为揭示土壤初始含水率对浑水膜孔灌单点源自由入渗的影响,通过开展不同初始含水率的室内浑水膜孔灌试验,研究了土壤初始含水率对浑水膜孔灌自由入渗特性、减渗特性以及土壤含水率分布的影响,并建立了基于土壤初始含水率和累积入渗时间的浑水膜孔灌自由入渗模型和减渗模型。研究表明:当浑水的含沙率和膜孔的直径一定时,随土壤初始含水率的增大,相同时间内的单位膜孔面积累积入渗量呈逐渐减小的趋势,初始含水率为4.96%,7.43%,10.07%和12.40%的分别较风干条件下的减少了19%,33%,45%和56%,减渗效果明显。通过对含水率分布特征研究发现,在靠近和远离膜孔的部位含水率变化梯度较大,平均含水率梯度达到了2%/cm,而中间部位含水率变化较小,平均含水率变化梯度仅为0.65%/cm。     

膜孔灌对玉米不同生育期农田土壤硝态氮运移的影响

通过农田小区膜孔灌灌水施肥试验。研究了玉米不同生育期膜孔灌和畦灌农田土壤氮素运移特性。结果表明：膜孔灌土壤硝态氮主要分布在膜孔附近,膜孔中心垂直剖面土壤硝态氮分布比较均匀,畦灌的分布则比较集中。膜孔灌灌水定额越大,土壤表层硝态氮季节性减小越快,硝态氮减小的土层越深,深层80～100era硝态氮累积量越大,而畦灌的分布则比较集中。收获时,膜孔灌处理整个土壤剖面硝态氮含量为97．7mg·kg^-1,畦灌处理为114．55mg·kg^-1,膜孔灌在提高土壤氮素利用率的同时减小了硝态氮的淋洗。这一研究成果为提高膜孔灌水肥利用率奠定了科学基础。     

大型灌区节水改造项目评价方法研究

采用模糊综合评估方法对大型灌区节水改造项目进行综合评估,针对模糊综合评估权重确定问题,运用博弈论方法确定模糊综合评估指标权重,将层次分析法和简单相关系数法主、客观赋权法相结合,使得到的综合权重与单一权重向量之间的偏差最小,从而达到消除单一权重法的片面性,并使得权重更为合理.该方法操作简洁,便于实际应用.以陕西关中九大灌区为例进行研究,结果表明,博弈论方法确定权重的模糊评估方法运用到灌区节水改造项目综合评估研究中是切实可行的.     

膜孔直径对浑水膜孔灌土壤水氮运移特性的影响

通过对西安粉壤土进行4种膜孔直径(6,8,10,12cm)的浑水膜孔肥液自由入渗室内试验,观测并分析了湿润锋运移距离、累积入渗量、湿润体内水分分布以及NO_3~--N和NH_4~+-N运移特性的变化规律。结果表明:膜孔直径对浑水膜孔灌土壤水氮运移特性具有较为显著的影响。不同膜孔直径的浑水膜孔灌肥液自由入渗累积入渗量符合Philip入渗模型;湿润锋运移距离与入渗时间呈极显著的幂函数关系;在相同的入渗时间内,膜孔直径越大,湿润锋运移距离越大,单位膜孔面积累积入渗量越小,同一位置处土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量越大。入渗400min内,在膜孔中心附近区域NO_3~--N和NH_4~+-N含量较高,湿润体内土壤NO_3~--N主要集中分布在距膜孔中心15cm范围内,而NH_4~+-N主要集中分布在距膜孔中心8cm范围内。     

水肥耦合效应对设施豇豆生理特性的影响

为了探究设施豇豆对不同水肥耦合效应的响应,在滴灌施肥条件下试验研究了水肥耦合对温室豇豆生长、生理、产量和品质的影响,从而制定出高产、优质、高效的滴灌施肥制度.试验采用二因素三水平完全组合设计3个灌水水平、3个施肥水平,共9个处理,分析了水肥耦合对豇豆光合特性、品质及水分利用效率的影响.结果表明:滴灌施肥对豇豆株高和茎粗的影响具有统计学意义,适宜水肥配比有利于植株生长,高水高肥则引起“徒长”,进而影响后期产量与品质的形成;随着生育期的推进,净光合速率、气孔导度及蒸腾速率都呈双峰曲线型变化趋势:苗期温度低,光合作用较弱,增加水肥有利于光合指标的提高,伸蔓期光合强度增强,中水高肥处理效果最佳但与中水中肥之间的差异不具有统计学意义;结荚期豇豆光合能力达到最大,并随着水肥梯度增大而先增后减,趋势变化平缓,水肥需求量最大;豇豆产量与水分利用率均随着灌水施肥定额增加而先增后减,中水中肥处理的产量最高,临界值为28 598 kg/hm²,水分利用率高达95.33 kg/m³,并且水分利用率对水分的敏感度高于肥料,水肥交互作用对其影响不具有统计学意义;综合品质指标分析,中水中肥处理各指标效果表现最好,并且能够控制硝酸盐含量增加,维生素C、可溶性糖及可溶性蛋白的质量比分别达到285.3 mg/kg,90.48 g/kg,52.82 mg/g.