基于实时控制灌溉系统的温室黄瓜土壤水分传感器合理埋设位置研究

为研究实时控制灌溉系统中温室黄瓜的土壤水分传感器合理埋设位置,将传感器距滴头水平距离与距滴头垂直距离结合后设定6个处理,采用相同的水分上下限,根据水分传感器测定的土壤含水率指导控制灌溉,分析了不同处理黄瓜的生长指标、光合指标、灌水指标、产量及品质指标,系统研究了土壤水分传感器合理埋设位置。结果表明,传感器埋设位置为距滴头水平距离10cm,距滴头垂直深度10cm时较合适。     

地下滴灌带不同埋深对马铃薯产量和灌溉水利用效率的影响

为了探索马铃薯地下滴灌带的适宜埋设深度,田间布置了5个埋设深度,埋深分别在地下10、20、30、40、50cm深度,研究同一土壤水分控制条件下(地面20cm深度土壤基质势下限控制在-30kPa),马铃薯出苗、产量和灌溉水利用效率对地下滴灌的响应。结果表明,与埋设深度为10cm和20cm的处理相比,当埋设深度大于30cm后,马铃薯的出苗进程整体滞后4d,但对最终出苗率无影响;埋设深度为20~30cm时马铃薯的产量和块茎质量大于100g的占比显著高于其他处理(P0.05);最大灌溉水利用效率出现在埋设深度为20cm的处理。在马铃薯出苗后控制地下20cm处土壤基质势不低于-30kPa的情况下,地下滴灌带的最佳埋设深度为20cm。     

线区域尺度土壤水分实时测量方法研究

提出了一种线区域尺度的土壤水分测量方法,设计了基于频域振荡法实时检测植物根区尺度土壤水分信息的传感系统。系统由土壤水分传感器、PVC套管、电动机牵引系统以及控制器组成,控制器控制电动机牵引传感器在套管中往复运动,可以实时获取240 cm长度上的土壤体积含水率信息。土壤水分传感器的动态响应时间为32 ms,稳定性测试结果的标准差为0.006 1 V,与时域反射(TDR)土壤水分传感器测量结果的相关性决定系数达到0.989,满足区域性土壤水分实时检测的要求。野外试验证明:当传感系统埋设深度为30 cm时,与相距10 cm平行埋设的BD-Ⅲ型土壤水分传感器(精度为±2%)测量结果的均方误差小于0.5%,能够测量到因降水导致的土壤水分变化,验证了系统的有效性。     

水分传感器埋设深度及个数对墒情精度的影响

在灌溉预报过程中,要利用土壤水分传感器监测土壤墒情,同一剖面土壤水分传感器埋设数量越多,测墒精度就越高,在实际应用时,就要求减少土壤水分传感器的埋设数量以降低系统的成本,并保证一定的测墒精度。选取4个试验区,在0～100 cm土层深度内,采用取土烘干法测得5个测试深度土壤水分数据。分析了0～60和0～100 cm土壤剖面平均含水率与监测点含水率的相关关系,并设置了1个监测点和2个监测点不同组合的对比,分别计算了各种情况下土壤剖面平均含水率与监测点含水率的相关系数(R2)、平均相对误差(δR)以及均方根误差(RMSE)。研究结果显示:一个监测点时,40 cm深度的含水率能较好地反映0～60 cm土壤剖面平均含水率,R2达到0.95以上; 0～100 cm土壤剖面平均含水率用60 cm深度含水率反映,R2能达到0.93。两个监测点时,20/50 cm处的含水率与0～60 cm土壤剖面平均含水率的相关性最高,R2为0.994; 0～100 cm土壤剖面平均含水率与40/70 cm处的含水率相关性最高,各试验区平均的R2为0.965。     

马铃薯地下滴灌灌溉计划的拟定方法研究

为了探寻马铃薯地下滴灌合理的灌溉计划拟定方法,进行了田间试验,试验布置了-10(D1)、-20(D2)、-30(D3)、-40(D4)、-50cm(D5)5个滴灌带埋设深度,研究同一土壤基质势控制条件下土壤水分的变化规律。结果显示,滴头横向距离0cm附近、20cm深度处的土壤基质势的变化趋势可以代表距离滴头横向距离0~70cm、深度为0~50cm土层内土壤基质势变化规律。可以将负压计埋设于滴头横向距离0cm附近、20cm深度处,监测马铃薯根系层土壤水分状况,制定灌溉计划。     

地下滴灌不同埋深对番茄产量和灌溉水利用效率的影响

为了探索番茄地下滴灌的适宜埋管深度,田间试验布置了5个不同埋管深度,滴灌管分别埋设在地下10、20、30、40和50cm深度,研究同一土壤水分控制条件下(地面20cm深度土壤基质势下限控制在-30kPa以上),番茄品质、产量和灌溉水利用效率对地下滴灌的响应。结果表明,埋管深度在40~50cm时番茄果实中的Vc含量显著高于其他处理;埋管深度在30cm时番茄果实中的可溶性糖含量和糖酸比最高、口味最佳;埋管深度在30cm时,番茄产量和灌溉水利用效率显著最高。综上可见,在番茄缓苗后控制地下20cm处土壤基质势不低于-30kPa的情况下,地下滴灌的最佳埋设深度为30cm。该研究可为指导番茄地下滴灌提供参考。     

番茄地下滴灌灌溉制度拟定方法研究

为了探寻番茄地下滴灌合理的灌溉计划拟定方法,进行了田间试验,试验布置了-10cm(D1)、-20cm(D2)、-30cm(D3)、-40cm(D4)、-50cm(D5)五个毛管埋设深度,研究了同一土壤基质势控制条件下番茄根系的分布范围及土壤水分的变化规律。结果显示,可以将负压计埋设于滴头横向距离0cm附近、20cm深度处,监测番茄根系层土壤水分状况,制定灌溉计划。     

基于土壤含水率垂向变化规律的水分传感器布设

对苜蓿地进行了土壤含水率连续采集试验.通过相关性分析,发现不同深度处的土壤含水率序列具有较高的线性相关性,层间距离越近相关性越高.用R型谱系聚类法,对8个土壤深度处的土壤含水率数据进行了聚类分类,给出了具体的分类方法.通过分析发现,分为3类时,在10、20和50cm处埋设土壤水分传感器.就能较好地监测0～100 cm的土壤水分状况.     

红枣不同灌水万式对土壤水分与产量影响研究

对注灌和滴灌不同灌水处理下土壤水分、树径相对生长和产量研究表明：注灌土壤水分主要分布在30～50cm之间,滴灌主要在0～40cm之间;注灌能减少土壤表层蒸发和抑平土壤水分变化,使红枣根区30-40cm土壤保持稳定的供水能力;注灌较滴灌可改善红枣营养生长和生殖生长进程,促进营养生长和加快营养生长向生殖生长转换;注灌较滴灌...     

南疆成龄核桃滴灌条件下根区土壤水分运动数值模拟

【目的】探究南疆滴灌成龄核桃根系分布和根区土壤水分运动规律,为南疆成龄核桃灌溉制度的确立提供科学指导。【方法】以阿克苏地区进行地表滴灌的成龄核桃树为研究对象,基于Hydrus 2D软件进行地表滴灌条件下的土壤水分数值模拟研究。【结果】①水平方向根系主要分布在0～120 cm范围,垂直方向主要分布于0～60 cm范围。②滴灌带应布设于距树60 cm处;中水处理灌后垂直向浸润可达到60 cm,且均匀度87%。;③Hydrus 2D模型率定和验证精度较高,RMSE介于0.016～0.022cm~3/cm~3范围,Re介于0.04～0.12范围,R~2介于81.03%～97.19%范围,表明模型模拟土壤水分运移较可靠。【结论】在研究不同灌水定额条件下成龄核桃树的根系分布和土壤湿润区结合Hydrus2D模型,得出成龄核桃的滴灌带应布设于距树60cm处,灌溉定额为450m~3/hm~2的中水处理作为成龄核桃果树地表滴灌的指导灌溉定额。     

地下滴灌条件下棉花土壤水分运移田间试验研究

在棉花大田实地测量的基础上,对地下滴灌条件下棉花不同生育期内土壤含水量进行分析,同时对实际应用效果进行监测,结果表明:地下滴灌影响土壤水分变化深度主要为20~60 cm,棉花根系主要集中在15~50 cm。通过对棉花常规地面沟灌、膜下滴灌和地下滴灌土壤水分变化试验研究分析和应用效果监测,棉花地下滴灌节水增产效果显著。     

葡萄分层地下滴灌滴头布设深度优化

为解决不同树龄葡萄根系的差异使得地下滴灌系统在布设应用中存在的困难,采用室内试验和HYDRUS-2D数值模拟相结合的方法,以宁夏和关中葡萄产区为例,研究了2种土质条件下分层地下滴灌土壤水分运动规律,提出了分层地下滴灌带最佳布设深度.研究结果表明,HYDRUS-2D模拟值与试验实测值具有良好的吻合度.地下滴灌带的埋深直接影响土壤水分的分布,2种土质下湿润体内部处于最佳含水率区间的土壤体积随滴头间距的增加而增大.通过适当增大浅层滴头埋深并减小深层滴头埋深可减小表层水分无效损耗.从避免水分无效消耗以及提高湿润体与根系匹配效果等角度出发,建议关中地区葡萄单滴头灌溉且适宜滴灌带布设深度为20 cm;宁夏贺兰山地区滴灌带布设深度以15 cm和45 cm为宜.     

贺兰山东麓砂质酿酒葡萄园土壤水分分布研究

针对贺兰山东麓砂质酿酒葡萄园漏水漏肥,水分利用率低等问题,采用田间试验,分别设置沟灌、单管滴灌和双管滴灌的方式,研究土壤水分分布及葡萄需水规律,从而制定适宜的灌溉制度。结果表明,沟灌水分下渗基本在70cm内的根系分布层,灌溉后期含水率低,灌溉周期为13d;双管滴灌水平侧渗区域主要集中在20～45cm的葡萄毛根活动区域,垂直入渗在在60cm根系分布区内,灌溉周期为9d;单管滴灌垂直下渗速率高于侧渗速率,灌溉周期为7d。单管滴灌方式便于大规模的葡萄机械化管理,最佳水分管理方式为增加单次灌溉时间让单次灌水量达到450m3/hm2。     

Soil moisture distribution patterns under surface and subsurface drip irrigation systems in sandy soil using neutron scattering technique

This study was carried out at the experimental field station of the Atomic Energy Authority in Anshas, Egypt, by the aim of assessing the soil moisture status under surface and subsurface drip irrigation systems, as a function of the variation in the distance between drippers along and between laterals. Moisture measurements were carried out using neutron moisture meter technique, and water distribution uniformity was assessed by applying Surfer Model. The presented data indicated that the soil moisture distribution and its uniformity within the soil profile under surface drip was to great extent affected by the distance between drippers rather than that between laterals. Generally, the soil moisture distribution under using 30-cm dripper spacing was better than of that under 50 cm. Under subsurface drip irrigation, the allocation of the irrigation system was the factor that dominantly affected the moisture trend under the studied variables. Installing the system at 30 cm from the soil surface is the one to be recommended as it represents the active root zone for most vegetable crops, beside it leads to a better water saving in sandy soils than that allocated at 15 cm depth.     

极端干旱区滴灌葡萄适时控制灌溉试验研究

以常规滴灌为对照,研究了适时滴灌条件下监测点土壤含水率、葡萄生长过程及产量的特征。结果表明,粘壤土条件下,与40cm和60cm监测点土壤含水率相比,20cm深度监测点土壤含水率具有代表性好、灵敏性高、达到设计土壤含水率下限的时间间隔比较合理的优点,可作为该地区葡萄适时控制灌溉的理想深度;适时滴灌条件下,葡萄的叶面积指数、地上净生物量、叶片生理指标和产量均略低于常规滴灌,但水分利用效率高于常规滴灌。     

蔬菜大棚墒情传感器垂向埋设位置研究

针对当前国内外墒情传感器分层布置的习惯及降低传感器埋设量的愿望,研究了蔬菜大棚墒情传感器在垂向上的代表性问题。以江苏省宿迁市宿城区番茄大棚为例,利用Hydrus-1D模型分别模拟番茄苗期、开花坐果期和盛果采摘期灌水之后15 d内的根系层内含水率分布变化的情况。根据模拟结果,将40 cm的主要根系层平均分为10个土层,通过对灌水后各个土层含水率与根系层平均含水率进行显著性检验,进一步将无显著性差异土层内各测点的含水率与根系层平均含水率进行比较。结果表明,10~16 cm深度区域的土壤含水率基本能够代表根系层的平均含水率。因此,蔬菜大棚内单个墒情传感器应当埋设在10~16 cm的深度范围。     

地埋滴灌点源入渗土壤水分运动规律实验研究

通过室内砂土中进行地埋滴灌的实验,对地埋滴灌在砂土中的适应性进行初步研究,为田间试验布置提供依据。通过分析湿润锋的推移速率、特征点的土壤含水率变化规律,发现湿润锋推移速率先是径向大于垂向,随着灌水时间和灌水量增加,水平方向和垂向的湿润锋和含水率趋于平衡。根据对比滴灌带埋深15和20 cm特征点的含水率变化情况,得出埋深15 cm节水效果更好,更利于作物生长。实验还得出湿润比能作为滴灌灌水参数的指标,由于作物种植的间距和作物根系深度之比基本小于1.0,因此在田间实际灌溉中湿润比应控制在1.0左右。     

防堵塞地下滴灌系统设计与性能试验分析

为解决滴灌过程中地下滴灌系统的堵塞问题,设计了新型防堵塞地下滴灌系统并阐述了其工作原理、设计要求,分析并确定地下滴灌系统水压为15~25 kPa,出水孔间距为300 mm,防护管内壁与毛管的外壁距离为40 mm时,灌水均匀度可达到85%以上;通过该系统对酿酒葡萄赤霞珠生长的影响试验结果表明,防堵塞地下滴灌与膜下滴灌、普通滴灌相比能保持20~60 cm深度土壤含水率的稳定性,明显提高植株根冠比,增加有效根表面积,加快根系周转与更新,进而增强植株根系对水分和养分的吸收能力。     

滴灌紫花苜蓿根层水分稳定同位素特征分析

为了明确滴灌紫花苜蓿根层水分运移,进一步阐明滴灌节水机理,采用液态水稳定氢氧同位素技术,分析了滴灌紫花苜蓿根层水分稳定氢氧同位素分布特征。结果表明,紫花苜蓿根层水分稳定氢氧同位素在下层富集,且随土壤剖面深度的增加同位素富集量有增加的趋势。滴灌条件下,紫花苜蓿根层发育有较多细根,可迅速而高效地利用灌溉水,灌溉后紫花苜蓿对灌溉水的利用不明确偏向于某一深度土层,根层内各土层土壤水均有利用。灌溉前土壤干旱时,滴灌紫花苜蓿以30 cm上下土层土壤水作为主要水分来源的概率较高。     

覆膜滴灌条件下灌水量对玉米根系分布特征的影响

根系生长决定了植物吸收养分和水分的能力,在作物生长中扮演了重要的角色。为了探讨水分差异对玉米根系分布规律的影响,在民勤试验站进行了不同灌水量对覆膜滴灌玉米0~100cm土层根系质量、根径及根长的影响研究,结果表明,灌水量对膜下滴灌玉米根系特征产生了重要影响:灌水量越大,其根系所占百分比和根径越大;同一生育时期,各处理不同土层根重变化较大,但其变化规律基本一致,均随着土层深度的增加,根重逐渐减小,0~40cm土层所占的重量百分比较大,同时0~40cm土层平均根径及根长也较大。试验为探索覆膜滴灌条件下玉米根系分布特征提供一定的参考,为完善覆膜滴灌灌溉制度提供一定的指导意义。