容重对红壤土水平一维入渗水分运移特性的影响

[目的]研究水平一维入渗条件下,容重对红壤土水分入渗的影响。[方法]以不同容重的红壤土为研究对象,进行了室内水平入渗试验。[结果]相同时间内容重越大,水分运移的速度越慢,湿润锋运移距离越小,累积入渗量越小;在湿润锋之上,相同容重的土壤含水量差别不大,在相同的入渗距离,土壤容重越大,含水量越小。[结论]建立了红壤土一维水平入渗条件下容重与湿润锋关系模型,改进了一维水平入渗条件下的Philip模型。     

肥液浓度对膜孔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点源室内入渗试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布。揭示了土壤膜孔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经验模型;提出了由清水入渗参数、湿润锋运移参数和肥液浓度分别推求膜孔入渗量和湿润锋运移距离的理论模型,经实测资料验证表明,模型精度较高;随肥液浓度的增大,湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也增大。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。     

土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响

通过室内模拟试验与理论分析,探究4种不同土壤初始含水率条件下深层坑渗灌土壤水分运动规律。结果表明:初始含水率对入渗特性有显著影响。相同入渗时间,初始含水率越大,累积入渗量越小,入渗率也越小;而湿润锋运移距离随初始含水率的增大而增加;初始含水率越大,湿润体也越大,且相同位置的含水率也越大。建立了改进的Kostiakov入渗模型,以及初始含水率与湿润锋运移距离的幂函数关系,对所建模型进行验证,精度较高。     

膜孔单点源肥液入渗运移特性研究

通过单膜孔点源室内入渗试验,研究了膜孔肥液入渗的分布特性与运移规律。研究表明,膜孔肥液入渗湿润体土壤含水率比清水的大;分析了肥液入渗累积入渗量比清水入渗增加的机理;供水入渗过程中,浓度锋运移距离和浓度最大值均随时间的延长而增大;再分布过程中,浓度锋运移距离继续增大,而浓度最大值逐渐减小;膜孔肥液入渗土壤浓度与土壤含水量的关系在不同时间均近似于“S”型曲线。该研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。     

膜沟灌溉入渗规律试验初报

膜沟灌溉是与地膜覆盖技术相结合的沟灌,它将带有渗水孔的地膜敷贴在灌水沟内形成膜沟,灌溉时水在沟内的膜上流动,并通过膜孔渗入土壤。针对膜沟灌溉的累积入渗量、湿润深度随入渗历时变化规律进行了研究。研制了膜沟灌溉入渗试验装置,针对2排3列膜孔布置方案进行了膜沟灌溉入渗试验,观测得到了不同入渗历时的累积入渗量和湿润深度。结果表明,累积入渗量与入渗历时之间的关系符合Kostiakov-Lewis模型,湿润深度随入渗历时的变化符合幂函数关系,因此可用该2个模型描述膜沟灌溉的入渗规律。     

内蒙古砒砂岩土壤水平入渗特性及适用模型研究

本文以内蒙古准格尔旗典型的砒砂岩土壤为研究对象,研究容重及初始含水率变化对砒砂岩土壤水平入渗特性的影响及适用模型。采用室内模拟土柱法,对3组砒砂岩土壤RS(紫红色)、HS(粉红色)和WS(灰白色)分别进行水平土柱积水入渗试验,研究容重为1.30 g/cm~3、1.35 g/cm~3、1.40 g/cm~3、1.45 g/cm~3、1.50 g/cm~3和初始含水率为7%、11%和15%不同梯度对水平入渗规律的影响。结果表明,砒砂岩土壤水平入渗入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系;入渗率、累计入渗量与初始含水率成反比关系,但湿润锋运移速率随初始含水率增加而增大;砒砂岩土壤容重越大,入渗率、累计入渗量越低,湿润锋运移越慢。初始含水率及容重的大小影响砒砂岩土壤水平入渗能力,Philip模型适用于模拟不同容重及初始含水率影响下的水平入渗过程,建立能够直接反映容重与入渗率关系的Philip改进模型,并通过r检验法验证了改进模型具有较高模拟精度。     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率,在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验,研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响,入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大,并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体,湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势,在实际生产过程中,应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大,再分布时间越长,土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势,表层土壤NO-3-N含量最大,深度越深NO-3-N含量越低;土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势,而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著,水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。     

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。     

地埋微润管入渗试验研究

[目的]探明微润管地埋条件下的水分入渗和分布规律,为微润灌溉的工程设计和技术应用提供依据.[方法]设置3m、2m两种压力水头,在室内土槽中进行微润灌入渗试验,观测湿润锋随时间的运移规律及横断面的土壤含水量分布状况.[结果]形成以微润管为中心的圆形湿润体,湿润锋运移距离、推进速度与入渗时间存在良好的幂函数关系;土壤含水率以微润管为中心对称分布,离微润管距离越远含水率越低.[结论]微润管地埋出流条件下的湿润锋运移受重力作用影响较小,湿润锋和土壤含水量以微润管为圆心对称分布.     

膜孔肥液自由入渗中土壤容重对水氮分布和均匀性的影响

通过室内试验,研究膜孔肥液自由入渗中土壤容重对土壤含水率、土壤硝态氮和铵态氮的分布以及均匀性的影响.结果表明:土壤含水率和土壤铵态氮以膜孔为中心逐渐减小,而土壤硝态氮以膜孔为中心先增大后减小;土壤容重越大,土壤含水率、土壤硝态氮和铵态氮在水平方向和垂直方向分布的距离越小,肥液的累积入渗量越小;土壤容重越大,土壤含水率和土壤硝态氮分布的均匀性系数越小,而土壤铵态氮分布的均匀性系数越大.这为研究膜孔肥液灌溉技术奠定了基础.     

不同残膜含量对淡灰钙土水分入渗过程的影响

为探讨不同残膜含量对土壤入渗性能的影响,以银川平原淡灰钙土为研究对象,设置5组不同残膜量：0（T0）、100（T1）、200（T2）、400（T3）、800 kg·hm^-2（T4）,利用一维垂直定水头入渗法,观测湿润锋运移规律和水分入渗过程,并利用4种入渗模型拟合土壤入渗过程,分析其适用性。结果表明,随残膜含量递增,在同一入渗历时内累积入渗量逐渐减小。当入渗时间为390 min时,与T0相比,T1~T4处理的累积入渗量分别减少4.7%、5.8%、6.3%、11%。在入渗同等时间内,残膜量越高其湿润锋运移距离越短。当湿润锋在土柱完成运移时,T0~T4处理分别耗时390、420、510、600、660 min,即随残膜含量的升高入渗时间延长。T0~T4稳定入渗速率分别为0.27、0.24、0.21、0.19、0.16 mm·min^-1,入渗率随残膜含量的升高而降低。入渗模型拟合的R²大小依次为通用经验模型 > Kostiakov模型 > Philip模型 > Horton模型,通用经验模型适合描述含残膜土壤的水分入渗过程。研究表明残膜对淡灰钙土水分入渗存在抑制作用,其影响程度随残膜量增加而增大。     

涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体试验研究

【目的】探求涌泉根灌土壤水分运移及分布特性,为涌泉根灌理论研究及技术要素确定提供参考。【方法】在20L的灌水量和160~300min的灌水历时条件下,以滴头流量(4,6,8L/h)、滴头间距(30,50cm)为变量,通过变化其中的一个量进行双点源交汇入渗条件下的涌泉根灌试验,测定并分析湿润体水平剖面和垂直剖面湿润锋运移和水分分布的变化规律。【结果】涌泉根灌双点源交汇入渗不同布置方式对水平、垂直剖面湿润锋运移及水分分布有一定影响,不同流量(4,6,8L/h)入渗结束后24h,水平和垂直方向湿润锋分别相差1.5,4.0cm;4.2,2.8cm和6.7,6.8cm。不同滴头间距(30,50cm)入渗结束后24h,水平剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加24.5,11.3cm和17.7,20.3cm,垂直剖面水平方向和交汇界面湿润锋分别增加26.0,30.2cm和22.1,36.6cm。灌水量和滴头间距相同条件下,灌水结束时大滴头流量湿润体表层土壤的含水量较高,但深层土壤含水量较小滴头流量低。【结论】在灌水量20L和灌水历时160~300min条件下,涌泉根灌滴头流量和滴头间距对湿润体的运移、交汇时间、土壤含水量均有影响。     

生物质炭输入对盐化灰漠土壤水分运移的影响

【目的】研究生物质炭输入对氯化物—硫酸盐盐化灰漠土水分垂直运移的影响。【方法】轻、中、重盐渍化土壤输入不同量生物质炭,以不添加生物质炭为对照,通过滴加去离子水,观测湿润锋和累计入渗量随入渗时间的变化。【结果】各程度盐渍化土壤不同生物质炭输入量处理,湿润锋垂直运移距离和累计入渗量随入渗时间的持续均显著增大(P﹤0.05);生物质炭输入阻碍水分在中、重度氯化物-硫酸盐盐化灰漠土入渗,低生物质炭输入量(≤4%)促进水分在轻度盐渍化土壤垂直运移;轻、中度盐化灰漠土输入大量(≥6%)生物质炭可增加累计入渗量,重度盐化土壤累计入渗量随生物质输入量增加而降低;不同生物质炭输入量处理间垂直湿润锋深度的累积入渗量变化无规律。【结论】生物质炭输入比例、盐渍化程度及两者的交互效应对土壤水分的入渗效率和累计入渗量均有显著影响:对中度盐渍化土壤入渗速率和入渗量促进作用突出;低量输入对轻度盐渍化土壤水分运移有促进作用;对重度盐渍化土壤累计入渗量和入渗速率均有抑制作用。     

初始含水率对微润灌土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同初始含水率(0%、4%、8%、12%)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,土壤累计入渗量及平均入渗率均随着土壤含水率的升高而逐渐下降,成负相关关系;不同初始含水率湿润体在垂直方向上均处于微润带埋设位置偏下,水平方向上成左右对称关系;土壤初始含水率对湿润锋运移距离及湿润体的大小影响较小;随着初始含水率的逐渐增大,等值线图逐渐变疏,土壤水势梯度降低;初始含水率对湿润体内平均含水率影响较小;土壤脱盐区范围及脱盐率随着初始含水率的增大逐渐降低,两者成负相关关系。     

土壤容重对海涂垦区粉砂土水分垂直入渗特征的影响研究

为探明土壤容重变异对海涂围垦区粉砂土水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内土柱一维垂直入渗试验,比较分析了围垦区粉砂土和南京菜地黄棕壤不同容重下土壤水分入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明容重对2种试验土壤入渗过程有较大影响,表征土壤入渗能力的稳定入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度均随容重增大递减,呈显著负相关关系。模拟2种土壤入渗过程的考斯加科夫模型中,表征初始入渗速率的参数K值随容重增大递减,而表征入渗能力衰减速度的参数α随容重增大未表现出显著差异。简略的Philip入渗方程的幂级数解可以很好地拟合2种土壤湿润锋深度随时间变化过程,拟合的参数λ和x变化规律表明随着容重的增大,基质势梯度、重力作用都呈逐渐减弱的趋势。采用一维代数模型可以较好的模拟粉砂土入渗剖面含水率分布规律,土壤容重越高,模型的理论值越准确。     

灌水量和入渗压力对大容量渗灌器入渗特性的影响

【目的】掌握大容量渗灌器在不同入渗条件下的土壤水分运动及入渗规律.【方法】利用室内模拟土柱试验,研究了土壤湿润体的形状以及灌水量和入渗压力对渗灌器入渗特性的影响.【结果】距离对称剖面大于9.2cm的湿润体剖面近似为半椭球体;入渗初期在水头的作用下湿润峰的运移速率较快,之后湿润峰处于稳定增加的趋势,湿润峰的运移距离(y)与时间(t)的关系可以用乘幂关系表达y=mtn,拟合相关性达到显著水平.在水分再分布过程中湿润体垂直入渗距离的增加量逐渐大于水平方向的增加量,湿润比降低,在入渗后期重力式梯度占据主要的作用;土壤入渗率分析表明,0.4、0.7、1.0L的平均入渗速率分别为0.025、0.022、0.017L/s;一次灌水量越大的处理平均入渗速率越小.【结论】针对不同土壤的入渗能力和植物的根系生长范围,可通过调节入渗面的出口直径尺寸和灌水量的多少改变湿润比,具有较好的应用前景.     

低洼重度盐碱地滴灌垄作模式土壤水盐运移规律研究

目的“滴灌+高垄”模式下盐碱地垄沟栽种的苗木初始成活率高,而一段时间后成活率大幅降低,为研究清楚垄沟苗木死亡原因,开展了“滴灌+高垄”模式水盐运移规律研究。方法田间原土起垄后分别在垄面和垄沟铺设滴灌带,在保证滴头附近不出现大面积明水前提下持续滴灌,根据湿润锋运移和水盐运动情况连续取土样,分析垄体和垄沟盐分运移规律与灌水量之间的关系。结果当灌水量不超过41.4 mm时,水平湿润锋和垂直湿润锋运移距离均随灌水量的增加呈极显著的幂函数关系增加,垄体滴头下方形成一个高土壤含水量、低土壤盐分区,并且随着灌水量的增加,该区向横向和纵向不断扩大。当灌水量达到84.3 mm时,土壤质量含水率等值线由原来的椭圆形转变为倾斜向垄沟方向,垄面滴灌形成的湿润锋与垄沟滴灌形成的湿润锋搭接,土壤盐分在湿润锋搭接处聚集。当灌水量达100.9 mm时,垄体盐分随着灌水量的增加不断向土壤深层和垄沟迁移,盐分等值线图由双“U”型转变为倾斜向垄沟方向,垄体淋洗下来的盐分向垄沟大量聚集。当累计灌水量为171.6 mm时,垄体和垄坡大幅度脱盐,EC_e较初始值降低62.9%。结论垄作滴灌灌溉对垄体和垄沟水盐运移有显著影响,垄沟盐分经历了先降低后增加再降低的过程,垄沟脱盐较垄体脱盐有延迟性。在此条件下对垄沟进行植被构建时,要避开盐分向垄沟聚集的时段,延迟于垄面种植。      

滴灌施肥条件下土壤水分和硝态氮的分布规律

用硝态氮含量为258 mg/L的肥料溶液在土上进行滴灌施肥试验,研究不同滴头流量(2,4,6L/h)、不同灌水施肥量(8,16,24 L)条件下,水分和硝态氮在土中的运移分布规律。结果表明,灌水施肥量为8 L时,随滴头流量增大,滴头周围地表积水区半径增大,水分径向运移距离增大、竖向入渗水量减小;当滴头流量为2 L/h时,随灌水施肥量增大,水分径向和竖向运移距离增大,径向运移距离增大幅度较竖向明显。滴灌施肥条件下硝态氮在土壤中的运移受对流作用控制;湿润体内土壤硝态氮含量随距滴头径向距离增大而减小,随距滴头竖向距离增大而增大,在竖向湿润锋附近有硝态氮累积现象;随滴头流量增大,硝态氮在土壤中的径向运移距离增大,0~25 cm土层滴头径向25 cm范围土壤硝态氮平均含量增大;随灌水施肥量增大,滴头径向15 cm范围0~15 cm土层土壤硝态氮含量增大1、7.5~30 cm土层硝态氮含量减小,过度增大灌水施肥量会导致土壤湿润锋附近硝态氮淋溶下渗。     

沼液穴灌土壤水分运移的交汇入渗特征

通过室内试验研究不同沼液浓度(原液与水的体积比为1∶4、1∶6、1∶8、CK)和穴孔直径(3、5、7 cm)对沼液穴灌土壤水分运移交汇入渗特征的影响。结果显示:相同入渗时间内,累积入渗量随沼液浓度的增大而减小;相同沼液浓度条件下,土壤水分累积入渗量随穴孔直径的增大而增大,土壤水分入渗速率随入渗距离的增大而减小;在相同穴孔直径及入渗位置,沼液浓度越大,土壤入渗速率越小;在相同入渗位置,随穴孔直径的增加,土壤入渗速率逐渐增加;Kostiakov入渗模型准确描述了累积入渗量随入渗时间增加而增加的关系,且模型拟合系数R2均大于0.99;沼液浓度相同时,土壤含水率为22%等值线以上的面积随着穴孔直径的增加而增大;土壤含水率为22%等值线以上的面积随沼液浓度的减小而增大。综合分析结果表明,沼液穴灌交汇入渗速率、累积入渗量及土壤含水率分布受沼液浓度、穴孔直径的影响。     

局部控制地下浸润灌溉土壤入渗特性研究

通过室内试验,对局部控制地下浸润灌溉不同处理下的土壤水分运动进行了观测分析,并用幂函数对不同处理下湿润锋入渗距离及入渗速率与入渗时间之间的关系进行了拟合,用Kostiakov入渗模型建立了局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系,同时确定了局部控制地下浸润灌溉合理的技术要素组合范围。结果表明,所有处理条件下湿润锋的推移及土壤入渗速率与入渗时间均呈显著或较显著的幂函数关系;Kostiakov入渗模型能准确地描述局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系;局部控水浸润灌溉合理的技术要素组合为:淹没高度为7-9 cm,适宜开孔率为14%左右,灌水下限不低于70%田间持水率。