星形微管灌水器水力性能试验研究

设计了一种发散式星形微管灌水器,并对其进行了自由出流水力性能试验研究。结果表明:在测试压力范围内,星形微管灌水器流态指数为0.59~0.65,流量偏差系数均在0.09以内,灌水器制造偏差与压力变化无关。通过灌水器流态指数、制造偏差系数对总流量偏差系数的影响的分析表明:在进行水力设计时,选用流态指数大但制造偏差小的灌水器可以满足滴灌均匀度要求,设计的星形微管灌水器具有较高推广价值。     

淹没出流条件下滴灌灌水器水力性能试验研究

在室内将3种类型的灌水器置于自制水槽中,进行了灌水器的淹没出流试验。试验结果表明:灌水器在淹没出流时的出流规律与自由出流相同,但淹没时的流量略小于对应压力下自由出流的流量,其流量变化率多在10%以内;相比之下,低压时流量变化率比高压时大,即在灌水器额定工作压力(10m)附近,淹没出流对其影响较小。统计特征表明,灌水器淹没后出流更加均匀。不同灌水器类型对淹没与否的敏感程度有所差异,微管灌水器最为明显,其次是内镶式,补偿式变化很小。升降压过程中,降压过程的淹没出流对灌水器的流量变化率均小于升压过程。     

低压条件下灌水器水力性能试验研究

在室内对内镶式、微管和补偿式3种灌水器自由出流试验表明：在2-10m压力范围内，3种灌水器的出流规律与常规不尽相同，其中内镶式滴头和微管的流量随着压力的升高，流量增大；补偿式滴头流量相对稳定，但低压时流量相对较大。同时，3种滴头在升压和降压过程中，同一工作压力时，对应的流量有所差异，但流量变化多在5%以内。     

蓄水坑灌条件下新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限研究

灌水下限是果园灌水的重要指标,下限选择是否合理对果树生长有重要影响。以3 a生矮砧红富士为试验材料,研究了蓄水坑灌条件下不同灌水下限对新梢旺长期幼龄苹果树形态指标及叶片光合特性的影响。结果表明,新梢旺长期幼树形态指标随时间推移逐渐增大,但增速逐渐减缓。灌水下限为60%及70%田间持水率时,幼树生长旺盛,灌水下限为50%时,形成了水分胁迫,阻碍了植株的正常生长;随灌水下限的降低,叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率逐渐降低且各处理差异显著,但叶片水WUE逐渐升高;运用主成分分析法,发现在蓄水坑灌条件下,灌水上限为90%时,新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限为70%。研究成果将为试验区域内合理制定蓄水坑灌灌水制度提供理论依据。     

流量与湿润比对湿润体特性影响研究

滴头流量和设计湿润比是滴灌系统设计中的两个重要设计参数,影响土壤湿润范围及作物根系生长。试验采用2种滴头流量和3种设计湿润比,进行了滴灌土壤水分入渗特性试验,观测了湿润锋和土壤含水率变化情况,结果表明:灌水过程中湿润体体积随时间成线性变化,且相关系数R2均大于0.98;灌水结束后,大流量滴头形成的实际湿润比大,平均含水率小,含水率分布更均匀;选取65%和70%田间持水率作为有效含水率下限,大于等于此含水率的湿润体形成的湿润比为有效湿润比,发现灌水结束24h内有效湿润比均为1/2设计湿润比左右,48h较灌水结束24h时有效湿润比有明显的减小;对于作物生长而言,采用有效湿润比代替湿润比,对于指导灌溉系统设计更有参考价值。     

膜下滴灌系统设计

为黑龙江省某国营农场面积约66.67hm2小麦种植区进行膜下滴灌系统设计。首先,介绍了工程概况;其次,计算了滴灌设计的耗水强度、灌水定额和灌水周期,确定了一次灌水延续时间、滴灌的轮灌制度、毛管的极限长度和水头差分配,确立了各级管道的直径和长度,并进行了滴灌管网系统的布置,推算了各级管道的流量,进行了管网的水力计算;最终选择了水泵的型号。膜下滴灌系统为实际生产提供了技术支持和帮助。实践表明,膜下滴灌系统较传统种植方式节水灌溉,平衡施肥,可大幅度提高产量。     

灌水量和生物炭施用量对温室番茄植株叶片叶绿素含量的影响

为明确不同灌水量和不同生物炭施用量对温室番茄叶绿素含量的影响,本试验在三个不同灌水量(0.8ET、1.0ET、1.2ET)处理下设置了四个不同生物炭施用量处理:1%、3%、5%,采用大棚盆栽对比试验研究方法与地表定量浇灌方式进行试验。试验结果表明:在相同的灌水量条件下,生物炭的施加可以促进番茄植株叶片叶绿素积累,并且1%生物炭施用量条件下对叶绿素积累的促进效果最佳;在相同的生物炭施用量条件下,灌水量对植株叶片叶绿素积累起到促进作用,叶绿素随灌水量的增大而积累。     

基于HYDRUS模型筛选滴灌模式下适宜灌水上下限的研究

通过开展不同土壤初始含水率和不同滴头流量的沙壤土室内滴灌试验,率定了土壤水动力学参数,验证了HYDRUS模型的适用性;利用HYDRUS模型模拟不同灌水上下限点源滴灌土壤水分运移过程,分析了不同灌水上下限对实际湿润体与计划湿润体间差异的影响规律。结果表明,以田间持水量为灌水上限时,实际土壤湿润体体积均大于计划湿润体体积,较小的灌水下限有利于将灌溉水控制在计划湿润体内;以50%θFC、60%θFC及70%θFC为灌水下限时控制实际湿润体体积对应的灌水上限分别为81%θFC、85%θFC及86.5%θFC。经模拟验证,适宜灌水上下限滴灌结束时,没有灌溉水分运移到计划湿润体外。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

微灌系统毛管与微管灌水器的水力学计算及设计程序

本文根据管道水力学基本公式和设计新方法,推导出了微灌系统毛管与微管灌水器的水力学计算公式及计算步骤,并阐述了不同地形条件下毛管压力沿长度分布的不同情况。同时还编写了简易的实用设计程序,并示以算例。     

水盐胁迫对向日葵幼苗生长发育的影响

通过不同水平水盐处理的盆栽试验,研究了向日葵幼苗对水分、盐分胁迫的响应。试验结果表明:在含盐量低于0.5%的盐渍化土壤中进行节水灌溉是可行的。幼苗初期灌水方案的选取对其生长影响较小,苗期灌水量维持在(35%～45%)θfc即可。现蕾期的灌水量则制约株高的生长,此段时间适宜灌水水平为(55%～65%)θfc。盐分水平不同对向日葵种籽的萌发时间和出苗率影响不同,含盐量达到0.8%时,则超过其耐盐能力向日葵种子不能萌发。     

不同水分调亏下冬小麦适宜灌水定额研究

通过测坑试验,对比研究了不同灌水控制下限和灌水定额下冬小麦的生长发育、耗水及产量形成的差异。结果表明,分蘖数倍增是拔节以前冬小麦LAI增加的主要动力;各轻旱和中旱处理间的总耗水量差值以及冬小麦苗期耗水量均随灌水定额增加而增大;冬小麦的茎粗和千粒质量受土壤水分及灌水定额影响均不大;各受旱处理的总耗水量和籽粒产量分别较适宜水分处理下降了约11.98%~35.32%和8.87%~31.12%。综合考虑籽粒产量和WUE,选择灌水定额105 mm作为冬小麦受旱条件下的适宜灌水定额。     

灌水量和生物炭施用量对温室番茄株高茎粗的影响

为明确不同灌水量和不同生物炭施用量对温室番茄株高茎粗理化性质的影响,本试验在3个不同灌水量(0.8ET、1.0ET、1.2ET)处理下设置了4个不同生物炭施用量(0%、1%、3%、5%)处理方案,采用大棚盆栽对比试验研究方法和地表定量浇灌方式进行试验。试验结果表明:在不同灌水量情况下,不同生物炭施用量对番茄株高的影响大致相同,对株高的增长具有一定的促进作用,在一定范围内,生物炭施用量越多,番茄株高长势越好;而不同灌水量情况下,不同生物炭施用量对番茄茎粗的影响不同,0.8ET、1.0ET、1.2ET灌水量下5%的生物炭施用量对番茄茎粗的增幅促进作用最大。     

寒地温室豆角耗水规律分析及节水灌溉模式优化

为了探索北方寒冷地区温室蔬菜的耗水规律,基于温室豆角滴灌试验,采用正交试验设计,研究了寒地温室不同生育期不同灌水定额对秋季豆角耗水规律及产量与水分利用效率的影响。结果表明:豆角在苗期耗水模数最高为37.75%,在开花期耗水强度最高为2.83mm/d;苗期灌水量对豆角产量的影响显著,产量及水分利用效率最佳的灌溉模式为:苗期灌水定额为12mm、开花期灌水定额为12mm、结荚期灌水定额为24mm、采摘期灌水定额为6mm,可提高产量7.63%,灌溉水利用效率提高98.26%,达到27.48kg/m3,该节水灌溉模式可实现豆角高产及水分利用高效的统一,为指导北方寒冷地区温室豆角的节水灌溉提供依据。     

土壤质地对地下滴灌灌水器水力要素的影

为研究不同质地土壤中灌水器水力要素的变化规律及其差异,选取灌水器工作压力、土壤容重和土壤初始含水率为因素,分别在粘土、壤土和砂土中采用混合水平均匀设计安排试验.试验结果表明,不同土壤中的灌水器出流规律一致:即当工作压力不变时,灌水器流量在灌水初期略大,而后减小并趋于恒定,这个变化过程仅1～2min;在相同压力下,地下滴灌灌水器流量比地表滴灌小5%～20%,压力越大,二者越接近;灌水器流量随工作压力的增加而增大;土壤因素对灌水器流量有微弱的制约作用,使流量减小.相同条件下,土壤质地越轻,灌水器流量越大;但随着土壤容重和土壤初始含水率的增加,土壤质地越轻,流量减小程度越大.     

引黄灌区畦田灌水技术试验研究

在华北引黄灌区内,大田作物的主要灌溉方式依然是畦灌。由于畦田规格过长过宽,导致灌溉水浪费严重,灌水效率低下。在平原县张庄管道灌溉示范区进行畦田灌溉试验,研究了黄河下游引黄灌区不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。利用地面灌溉水流运动的计算机模拟软件WinSRFR4.1,对不同规格畦田的灌水过程进行模拟,得出畦田灌溉的田间灌水效率和灌水均匀度,研究不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。综合考虑管道灌溉出水口规格与当地耕作农具尺寸等因素,模拟了多种畦长、畦宽、坡度和单宽流量下灌溉方案的灌水效果,结果表明,畦宽1.5m,畦长50~60m,坡度为0.3%畦田灌溉技术改进方案的灌水效率和灌水均匀度均提高到80%以上,灌水性能较优,建议在黄河下游引黄灌区内推广使用。     

滴灌成套设备和低压大流量滴头研制与应用

经过10多年的科学研究,我国在微灌设备研制方面取得了一定进展,先后生产试制了微灌用聚乙烯管材与管件,研制出了一批灌水器和过滤、施肥装置,促进了微灌技术的推广运用。对微管灌水器进行的系列化研究,降低了工程造价,提高了灌水质量。     

痕量灌溉不同灌水量对大棚茄子生长及水分利用效率的影响

试验以大棚茄子为供试作物,以常规滴灌为对照,研究痕量灌溉不同灌水量对茄子生长特性、产量品质和水分利用效率以及土壤水分的影响。结果表明:随着灌水量的降低,植株茎粗呈下降趋势。在不同生长阶段,痕灌灌水定额降比20%处理茄子的茎粗均大于其他处理。痕灌不同灌水量条件下,灌水量对叶片长宽有影响。痕量灌溉在茄子上应用,在保持稳定经济产量的情况下,与常规滴灌相比可节水20%~40%,水分利用效率提高6.27~23.94 kg/m~3,具有很大的节水潜力。滴灌处理的土壤含水量较大。痕灌处理土壤含水量随灌水量减小而减小;含水量分布趋势是随土层深度的增加先增大后减小。     

基于灌水小区的射流三通灌水均匀度试验研究

为探究支、毛管射流三通组合的水力特性,用支管射流三通、普通支管三通与毛管射流三通、普通毛管三通组成了4组灌水小区,对不同总进口压力水头(9.5、12、14、15.5 m水头)和不同滴灌带长度(60、70、80 m)下的射流三通组合进行水力性能研究。试验结果表明:总进口压力相同时,连接射流三通的滴灌灌水器的平均流量要小于普通三通;进口压力和滴灌带长度相同时,Ⅰ号灌水小区灌水均匀度最高,Ⅳ号灌水小区灌水均匀度最低,且Ⅰ号灌水小区灌水均匀系数比Ⅳ号提高了2.56%～3.32%,流量偏差率降低了5.06%～8.20%;滴灌带长度相同时,4种灌水小区灌水均匀系数随进口压力的增大整体呈上升趋势;进口压力相同时,灌水均匀系数随滴灌带长度的增加而减小。该研究结果为新型灌水小区的开发与应用提供理论基础。     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。