涌泉根灌肥液入渗水氮运移特性研究

为了提高涌泉根灌模式下水肥利用率,减少氮肥流失与深层渗漏,通过涌泉根灌肥液入渗田间试验,研究了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗湿润体及其水氮运移特性,揭示了涌泉根灌土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液质量浓度的变化关系;建立了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗量和湿润锋运移经验模型;分析了入渗湿润深度范围内肥液质量浓度分别对土壤NO-3-N和NH+4-N含量分布特性的影响。结果表明:肥液质量浓度增大,单位面积累计入渗量随入渗时间增加而增大,并且入渗量和湿润锋运移距离均与入渗时间呈极显著幂函数关系,决定系数分别达到0.98和0.96,均大于临界相关系数rα(0.605 5);入渗再分布阶段,肥液质量浓度41.7 g/L能更好地保证枣树根系水分的吸收,而不同肥液质量浓度对土壤氮素转化率影响有所不同,硝态氮转化率基本不明显,而肥液质量浓度为33.3 g/L时铵态氮转化率最高。     

涌泉根灌土壤湿润体特性试验

为了进一步探明涌泉根灌土壤湿润体特性的变化规律,通过在陕北山地枣树微灌示范基地进行的大田涌泉根灌入渗试验,研究了不同流量条件下涌泉根灌土壤湿润锋运移距离和水分分布的变化规律,结果表明：湿润体水平扩散半径、向上入渗距离、向下入渗深度等随灌水器流量的增大而增大,且均与入渗时间之间呈显著的幂函数关系,其相关系数均高于0.97.提出了涌泉根灌土壤湿润锋运移距离计算式,经试验验证：湿润锋运移距离预测值和实测值的相对误差均小于5%.在上述研究的基础上,建立了涌泉根灌湿润体内土壤平均含水量的计算式,经试验验证：灌后土壤平均含水量预测值和实测值相对误差均小于8%.根据农田灌水的实际需要,假定在涌泉根灌垂向入渗深度与所设定的计划湿润层相等的条件下,建立了涌泉根灌水平扩散半径与计划湿润层之间的计算式,试验结果表明：水平扩散半径计算值与实测值误差小于10%.     

膜孔灌溉三种入渗方式对比试验研究

通过对膜孔灌室内试验研究分析,将膜孔灌分成3种入渗形式。通过对3种入渗试验结果研究,揭示了膜孔入渗的机理,并根据试验分析,分别建立了3种膜孔入渗模型。研究成果可为进一步研究膜孔入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

基于MATLAB的BP网络预测膜孔直径对膜孔交汇入渗的影响

在研究膜孔直径对膜孔单向交汇入渗的影响时，引入人工神经网络BP理论，并用MATLAB编程。在不同的膜孔直径下进行膜孔交汇入渗试验，观测各膜孔直径下单位面积上的入渗量随时间变化；并提出了各膜孔直径下入渗量和入渗时间之间的关系。根据试验，以相等的时间间隔收集训练样本，建立BP网络模型，并对模型进行检验，结果良好。该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

多因素作用下浑水入渗对土壤导水特性的影响

浑水土壤入渗具有复杂的上边界变化过程,其上边界导水能力的变化规律是研究浑水土壤入渗特性的重要基础。为研究浑水入渗形成致密层过程中导水率的变化情况,该研究进行了17组(9组正交试验处理,8组用于模型验证)浑水饱和土柱入渗试验,通过对试验结果进行多元回归构建多因素(浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间)影响下砂土导水率动态模型;并结合浑水饱和土柱入渗特性进行合理假设,分别建立浑水砂壤土和粉壤土饱和土柱导水率动态模型并进行验证。结果表明:浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间对砂土导水率影响极显著(P<0.01),入渗时间为砂土影响导水率变化的主要因素,其次为含沙率和黏粒含量;建立的砂土导水率动态模型决定系数为0.853,均方根误差为0.004 cm/min,表明该模型可客观反映各因素与导水率之间的关系;模型验证试验结果中均方根误差小于0.01 cm/min,相对误差绝对值均值小于7%,说明该导水率动态模型可靠性较高;砂壤土和粉壤土导水率动态模型决定系数分别为0.912和0.930,均方根误差分别为2×10^-3和5×10^-5 cm/min;模型验证中均方根...     

浑水灌溉和有机肥对土壤水分运移、蒸发及淋溶的影响

为揭示浑水含沙率和有机肥对土壤水分入渗和淋溶损失的影响,该研究采用室内一维土柱入渗装置,研究4个浑水含沙率水平（0、4%、8%、12%）和4个生物有机肥施肥水平（0、2 250、4 500、6 750 kg/hm²）对土壤水分运移、蒸发特性及淋溶损失的影响。结果表明：随着浑水含沙率和施肥水平的增大,相同时间内湿润锋运移距离和累积入渗量逐渐降低,且湿润锋运移距离与入渗时间符合幂函数关系。Kostiakov入渗模型可描述浑水灌溉和施肥条件下的土壤水分入渗变化过程（R²>0.9）,随着浑水含沙率和施肥水平的逐渐增大,入渗系数逐渐减小,而入渗指数逐渐增大。浑水灌溉和施肥条件下的累积蒸发量与蒸发时间符合Black和Rose蒸发模型（R²>0.9）,且Black模型的精度比Rose高。与清水入渗相比,浑水入渗可提高土壤中的电导率、有机质含量、淋溶液中的电导率和总溶解性固体物质,同时降低累积蒸发量、土壤的含水率、pH值和累积淋溶液体积。与不施肥相比,施有机肥能减少土壤水分的蒸发,同时还能降低累积淋溶液体积以及淋溶液中的电导率和总溶解性固体物质,增加土壤中的有机质含量和电导率。该研究结果可为浑水灌溉高效利用和合理施用有机肥量提供科学参考。     

浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及分形特征的影响

为探明浑水灌溉条件下泥沙对土壤结构的影响,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,设置4种典型泥沙颗粒级配组成(以粒径小于0.01 mm的物理性黏粒含量d0.01量化,9.87%、20.48%、28.68%、37.39%)和2种浑水含沙率(3%、12%),共8个处理,研究浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明:浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成影响较大,落淤层土壤细颗粒相对含量均低于浑水泥沙,其随着浑水含沙率和d0.01的增加而增加;滞留层土壤颗粒组成与落淤层相反,细颗粒相对含量均高于原土壤,其随着浑水含沙率和d0.01的增加而显著增加;浑水含沙率和d0.01两者的交互作用对滞留层各深度的土壤黏粒和砂粒相对含量影响也均显著。滞留层土壤颗粒分形维数均大于原土壤的分形维数,在0～2 cm范围两者差异最大,随着入渗土层深度的增大,土壤分形维数增加越少;相同土层深度,分形维数随着浑水含沙率和d0.01的增加而增大。     

水分养分协同对冬小麦干物质运转和氮吸收利用的影响

【目的】 研究水分养分协同对冬小麦光合产物运转和氮素吸收利用的调控效应，旨在寻求提高冬小麦水肥利用效率的途径。 【方法】 采用防雨棚下测坑试验方法，于2015和2016年在黄淮海平原河南新乡连续进行了2 年田间试验。试验采用二因子 (土壤水分调亏度和施肥水平) 随机区组设计。3个土壤水分调亏度为轻度调亏、中度调亏和重度调亏，相对含水量分别为田间持水量的60%～65%、50%～55%和40%～45%；3个施肥水平为高施肥水平 (N 240 kg/hm2、P₂O₅ 240 kg/hm2、K₂O 240 kg/hm2)，中等施肥水平 (N 180 kg/hm2、P₂O₅ 180 kg/hm2、K₂O 180 kg/hm2) 和低施肥水平 (N 120 kg/hm2、P₂O₅ 120 kg/hm2、K₂O 120 kg/hm2)。共9个水肥组合，三次重复。利用氮同位素示踪技术研究不同水肥组合对植株氮吸收、分配与利用的影响。 【结果】 在高施肥水平下，中度水分调亏 (50%～55%) 可促进小麦营养器官花前贮藏物质向籽粒再运转；在中等施肥水平下，叶片花前贮藏同化物再运转量以轻度水分调亏为最高；在低施肥水平下，各营养器官花前贮藏同化物再运转量和再运转率随水分调亏度加重呈提高趋势。不同施肥水平下营养器官花前贮藏同化物总运转量对籽粒产量的贡献率随水分调亏度加重呈提高趋势。 【结论】 水分调亏提高了籽粒中来自花前营养器官贮藏物质转运的比例。水分调亏与养分调节相结合可有效调控小麦植株对肥料氮的吸收、积累和利用。低施肥水平 (N 120、P₂O₅ 120、K₂O 120 kg/hm2) 和轻度水分调亏 (60%～65%田间持水量) 组合是本试验条件下节水减肥高产高效方案。      

尿素肥液间歇入渗土壤水氮运移特性试验研究

通过连续和间歇一维垂直入渗试验，研究了波涌灌灌施尿素下铵态氮和硝态氮在土壤和地下水中的迁移转化特性，表明波涌灌间歇入渗较连续入渗有保肥和减小地下水污染等优点，可以有效缓解农业施肥带来的地下水环境污染。该研究成果为进一步研究波涌灌溉水氮运移特性和波涌灌溉对地下水环境的影响奠定基础。     

区域尺度内畦沟灌溉灌水技术要素组合的优化研究

以陕西省杨凌区进行的大田灌水试验为基础,采用SRFR软件对大田灌水试验的灌水质量进行模拟,将实测结果与模拟结果进行了对比。结果表明SRFR软件模拟畦灌和沟灌灌水质量可靠。以SRFR软件为基础,通过改变不同灌水技术要素组合,提出了研究区域内不同条件下畦灌和沟灌灌水技术要素的优化组合。该研究结果可提高现有畦灌和沟灌技术的灌水质量,达到常规地面灌溉的节水目的,同时也可为其它地区制定地面灌溉灌水方案提供方法借鉴。