无压灌溉埋管深度的机理性研究及大田试验

通过室内试验和大田试验,研究了无压灌溉方式下埋管深度对水分运移和作物生长的影响机理。结果表明,在不同埋深时湿润体形状均为球冠,但球冠高度不同;湿润体内含水率均在埋管深度附近达到最大值,并以灌水器所在平面为对称面对称分布;埋管深度对番茄根系的生长分布、早期生物量的积累和后期干物质在果实和茎叶中的分配比例都有影响;埋深10 cm时,番茄的水分利用效率、产量和品质最大,是温室番茄的最佳埋深。     

灌溉水量对无压灌溉水分运移的影响

通过试验,分析研究了不同灌溉水量对无压灌溉入渗过程中水分运移的影响。试验表明,无压灌溉湿润体形状近似为球体,且与土壤类型、气象条件等外界因素无关,提出了用灌溉水量估计湿润体大小的经验方程;湿润体内水平和垂直方向含水率分布规律表明,各层或各深度范围内含水率变化趋势相近,湿润体内固定点处的含水率在灌水过程中几乎不发生变化,灌溉水量的增加只是用来扩大湿润体的大小。研究结果对无压灌溉灌水定额的制定具有重要指导意义。     

作物根区局部控水无压灌溉的土壤水动力学机理

土壤吸力是土壤中水分运动的驱动力。依据土壤水动力学原理提出的根区局部控水无压地下灌溉技术是利用土壤毛管吸力或基质吸力作用,使水分通过输水毛管上的出水孔口进入作物根系层,以满足作物需水,灌溉时不需外加压力。试验表明这种灌水方法是可行的,无压灌溉系统不需任何动力设备为其提供压力,节约了能源。     

无压地下灌溉条件下土壤水分入渗特性研究

通过室内土箱试验,研究了不同供水压力(-3、0、3cm)和灌水器孔径(4、6、8mm)对无压灌溉下累积入渗量、湿润峰动态变化以及土壤含水率分布的影响。结果表明,不同供水压力和灌水器孔径下累积入渗量、土壤湿润体水平向和垂直向最大湿润距离均随入渗时间的增加以幂函数形式增大,湿润体内土壤含水率沿湿润球体半径方向以二次抛物线形式逐渐减小。随着供水压力的增大,相同时段内的土壤入渗量增大,湿润锋的迁移速度也随之变快;在供水压力相同的条件下,大孔径灌水器在相同时段内的土壤入渗量、水平向和垂直向最大湿润距离均比小孔径灌水器情况下的数值要大。在中大灌水器孔径条件下,土壤含水率随供水压力增大而增大,而小孔径情况下差异显著。     

无压灌溉土壤湿润体特征值变化规律与经验解

无压灌溉土壤湿润体形状为球冠,径向和垂向最大湿润距离相等且与时间存在显著的幂函数关系,随着时间的延长,径向和垂向最大湿润距离趋于一定值。湿润体大小与供水压力之间呈抛物线关系,在零压力附近湿润体体积最大。湿润体半径与累计入渗量呈幂函数关系,拟合方程中的系数和指数为一定值,与入渗时间和供水压力无关,在试验条件下,分别为18.467和0.5037。综合以上结果,提出了预测无压灌溉土壤湿润体特征值的经验解模型。     

无压地下灌溉新技术试验

对局部控水灌溉(无压地下灌溉)技术从理论上进行了分析，并给出了其土壤水分运动方程。在大田试验的基础上，研究分析了无压灌溉不同孔径孔口出水规律和根区局部湿润状况。试验结果表明：无压孔口出水规律与孔口孔径、地温和土壤含水量等因素有关；出水孔口孔径和初时土壤含水量对湿润锋推进速度影响较大，孔径和初时土壤含水量越大，湿润锋推进速越快；适宜的出水孔径沿管道长度方向出水均匀，5～35cm深度的土壤含水量变化无明显差异，能够满足作物需水和生理需水要求。     

作物根区无压地下灌溉技术灌水指标研究

作物根区无压地下灌溉技术是一个正在研究开发的新的节水灌溉技术。通过在温室大棚种植黄瓜、番茄,采用不同供水压力和不同灌溉方式试验,研究分析了根区无压地下灌溉对作物根区土壤水分、耗水量、产量和作物品质等指标的影响。研究表明该技术能够满足黄瓜和番茄需水量要求;与传统沟灌相比能够节约灌溉水量30%以上;它并不降低作物产量,反而提高了水分利用率和水分生产率,并使黄瓜和番茄作物品质得到了显著改善。     

基于土壤湿润体特征值的无压灌溉灌水定额模型研究

根据无压灌溉土壤湿润体形状为球冠的特点及湿润体内含水率分布规律,推导出了湿润体特征值模型.该模型表明湿润体特征值仅是灌溉水量的函数,因此可以用该模型计算无压灌溉灌水定额.通过微灌灌水定额计算方程和湿润体特征值模型的比较和联立求解,分别推导出了当湿润体半径(即根据作物根系分布规律来确定湿润体半径大小)为已知条件和湿润比为已知条件时的灌水定额计算方程,并用实例进行了验证.通过求湿润体内平均含水率的方法,解决了大田试验中用张力计监测土壤水分动态变化,从而实现适时精确灌水时张力计具体埋设位置的问题.结果表明,与微灌灌水定额计算方法相比,基于土壤湿润体特征值的灌水定额模型简单,操作性强,误差小,且同时扩大了微灌灌水定额计算方法在无压灌溉技术中的推广和应用范围.     

灌溉量及滴灌管埋深对无膜地下滴灌棉花产量的影响

通过设置灌溉量和滴灌管埋深的二因素三水平田间小区试验,研究灌溉量和滴灌管埋深对无膜地下滴灌棉花产量的影响,以明确在无膜条件下地下滴灌棉田灌溉量和滴灌管埋深的最优指标。结果表明,无膜灌溉量为4 200m3/hm2,滴灌管埋深5cm时,产量最高,为最佳无膜覆盖滴灌量和滴灌管埋深设置,当灌溉量较低时,滴灌管要深埋,反之,则要浅埋。仅从经济效益来看棉花种植采用地膜覆盖更好,但无膜覆盖具有较好的社会效益和生态效益。     

灌溉方法对番茄生长发育及吸收能力的影响

田间试验结果表明 ,在保护地栽培条件下 ,与沟灌相比 ,渗灌、滴灌有利于番茄植株根系生长发育 ,提高植株的根冠比 ,使植株的根系活力增强 ,从而促进根系对土壤中养分的吸收利用。     

灌溉方法对番茄生长发育及吸收能力的影响

田间试验结果表明,在保护地栽培条件下,与沟灌相比,渗灌、滴灌有利于番茄植株根系生长发育,提高植株的根冠比,使植株的根系活力增强,从而促进根系对土壤中养分的吸收利用。     

无压灌溉条件下不同滴灌施氮量对樱桃生长发育及产量的影响

研究无压灌溉条件下不同滴灌施氮量对樱桃生长发育以及产量的影响,为果树水肥科学调控,实现高效节水、高产目标提供理论依据。以樱桃树为试验材料,研究不同出水孔径和施氮量对樱桃生长、生理、产量和灌溉水利用效率的影响。设2个水分水平(出水孔径为8 mm,W1;6 mm,W2和3个施氮水平[N1,N2,N3(200、400、600kg/hm2)]。结果表明:不同出水孔径和施氮量对樱桃树干周、新梢生长量、产量均有显著影响(P0.05),水肥交互作用对灌溉水利用效率和氮肥偏生产力有极显著性影响(P0.01)。樱桃植株的干周和新梢生长量随出水孔径和施氮量的增加而增加。W1处理下的樱桃平均干周生长量、新梢生长量和产量分别比W2处理高15.91%,18.72%和2.5%。W1N1处理的单果重和产量均最大,分别达到9.4g和13 077kg/hm2。综合考虑水肥协同效应、节水节肥及高产等多种因素,W1N1处理能兼顾生长、产量、水分利用效率和经济效益,是比较适宜的滴灌施肥水肥组合。     

间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响

为探讨间接地下滴灌及导水装置埋深(灌溉深度)对南疆极端干旱区矮化密植红枣根系生长分布特征及产量、水分利用率的影响,试验设间接地下滴灌(ISDI)3个导水装置埋深水平,分别为20、27、35 cm,以地表滴灌(DI)为对照,共4个处理,经过2~4 a的田间试验后,采用环状壕沟分层挖掘法对以枣树树干为中心,半径为1 m的90°扇形区域内0~100 cm土层进行根系取样。结果表明,相对于DI,ISDI下各根系分布较均匀,生长方向基本向下延伸;ISDI显著增加了根径小于5 mm根系根长密度,细根(根径小于2 mm)是DI的3倍,但减少了根径大于5 mm根系根长密度,相对增加了20~40 cm土层根系根长占总根长的比率;垂直方向上随着灌溉深度的增加表层根系根长密度相对减少,深层相对增加;水平方向上各处理根系根长密度基本呈现随着与树干水平距离的增加而减小的趋势,但在0~20 cm土层减小的幅度较大,在20~40 cm土层其减小的幅度较小;随着灌溉技术由DI到ISDI及灌溉深度的增加,细根分布基本呈现出由宽浅型向深根型发展的趋势。相对DI,ISDI具有较好的节水增产效果,提高产量及灌溉水生产率最大达20%。建议幼龄期南疆密植枣树的导水装置埋深为27~35 cm。研究为极端干旱区枣树适宜灌溉技术的选择及其技术要素的制定提供依据。     

节水灌溉对精量穴直播超级稻根系生理特征的影响

研究了不同灌水量对精量穴直播水稻培杂泰丰(超级杂交稻)和玉香油占(超级常规稻)2个水稻品种各个生育期根系生理特征的影响,并与移栽常规灌溉进行了比较。结果表明,精量穴直播湿润灌溉在相对于精量穴直播常规灌溉节水23.51%、相对于移栽常规灌溉节水30.46%的情况下,从孕穗期开始精量穴直播湿润灌溉处理根系的每株总根长、每株根总表面积、平均直径、每株根总体积、每株根尖数、根系伤流量和土壤氧化还原电位都明显高于精量穴常规灌溉处理和移栽常规灌溉处理。     

土坝内埋管结构的可靠性分析

采用钢筋混凝土随机有限元方法，对某土损内埋管进行了结构受力和可靠性分析，所得结论符合一般分析规律。该方法克服了传统的材料力学方法的不足，特别是采用了以概率理论为基础的极限状态分析原理，对结构的可靠性分析更具科学性。     

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.     

不同潜水埋深污水灌溉氮素运移试验研究

随着污水灌溉的迅速发展,污水灌溉对土壤环境及地下水的影响日益受到人们的关注。通过污水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下,污水灌溉对土壤及地下水中硝态氮和铵态氮的影响。结果表明:硝态氮的淋溶深度与潜水埋深及灌水量呈良好的正相关;相同灌水水平,地下水中硝态氮浓度与潜水埋深成负相关,地下水埋深2、3、4 m地下水硝态氮分别增加33.99%、15.49%、7.50%;相同潜水埋深,灌水水平越高,土壤中硝态氮淋溶深度越深。     

覆膜深度对滴灌土壤湿润区运移的影响

地膜覆盖对于滴灌土壤湿润区的形状和大小有很大的影响,灌水结束后,测得无膜和覆膜以及不同的覆膜深度的土壤湿润体是不同的。通过灌水试验,研究沙土和中壤土在相同的单滴头流量和灌水量,不同的地膜膜边的埋深条件下,膜边的埋深对于滴灌土壤湿润区的影响机理。试验过程中观测了土壤水平和垂直湿润锋随时间的运移和地膜覆盖以后,土壤水分的运动规律,同时和无膜的土壤湿润体进行对比。     

地下水埋深与土壤含水率对应关系和最优灌溉模式的试验研究

节水高产的浅湿灌溉技术较适合苏南太湖地区的水稻生产。试验选用苏南太湖地区水稻土中有代表性的粘土和重壤土作试验载体,系统地探讨了浅湿灌溉对水稻生理、生态及稻田生态环境的影响,水稻平均比浅水勤灌增产６．１％。经对降水利用率、稻田耗水量、灌水量测定,浅湿灌溉比浅水勤灌分别增加１４．６％和减少１９．２％和３０％,收到了节水高产的效果。对地下水埋深和土壤含水率对应关系的测定,得出,稻田落干时地下水埋深以３０ｃｍ为宜（烤田期除外）。在此范围内,地下水埋深每下降１０ｃｍ,土壤含水率下降１％～５％。据此大田试验,得出了水稻撮优灌溉模式。