渗灌技术的发展概况及其在保护地中应用

简要介绍了国内外渗灌技术的发展概况.主要分析了渗灌技术应用于保护地生产所体现出的诸多优点以及存在的问题,为渗灌技术的推广应用提供参考.     

蔬菜保护地节点式渗灌管的研制与应用

针对保护地渗灌存在的问题 ,研制了高效节水、经济耐用、性能优良的节点式渗灌管。试验结果表明 ,此种渗灌管节水效率是普通渗灌管的一倍以上 ,生产番茄的灌溉定额为 12 2 5 5～ 12 90m3 hm- 2 ,植株间番茄果实的均匀度达到了0 .75以上 ,单位面积产量 58680～ 59910kghm- 2 ,水资源的效率为 46.44～ 47.88kgm- 3 。     

保护地番茄栽培渗灌灌水指标的研究

通过对大棚番茄栽培渗灌灌水试验,从土壤水分含量、作物长势及果实产量、灌水次数及灌水量几方面进行分析研究,得出在渗灌管埋深30cm和灌水上限土壤水吸力值设定为6kPa时,其灌水下限土壤水吸力值在苗期可控制在25kPa,在开花-果实膨大期可控制在25～40kPa,而每次灌水量以0.93m³/hm²左右时,水分生产效率和番茄的产量均较高     

渗灌灌水控制下限对保护地土壤剖面磷素分布的影响

连续5 a以相同方案于2000～2004年在沈阳农业大学科研基地进行保护地番茄栽培的渗灌试验,其5个处理的灌水控制下限土壤水分吸力值分别为10、16、25、40和63 kPa,灌水控制上限土壤水分吸力值均为6 kPa。 研究结果表明：渗灌及其灌水控制下限能够显著影响不同形态磷素含量在土壤剖面中的分布。具体表现为土壤表层（0～10 cm和 10～20 cm）的土壤全磷、无机磷和速效磷含量均高于其他土层,在30～40 cm土层的含量为最低,灌水对土壤速效磷含量的影响主要发生在0～30 cm土层;有机磷随着灌水向土壤底层发生迁移,其含量在土壤深层40～60 cm为最高;各处理不同深度土层中的磷素均以无机磷为主。因此,灌水可以作为调节土壤中磷素的转化及其有效性的方式。     

塑料袋节水渗灌技术在干旱山区的应用

临县属典型的干旱半干旱山区 ,干旱缺水制约着当地红枣经济林的发展。经多次试验 ,采用塑料袋节水渗灌技术 ,一个蓄水为 30m3 的旱井 ,可袋灌枣树 0 3hm2 ,节水效果显著 ,且每公顷仅需投资 12 37 5～ 135 0元 ,即可增收2 10 0 0元 ,是一项投资低、效益好的技术     

山丘区果园地下陶管渗灌技术的应用研究

１９８６～１９９３年,在山东省临沭县山丘区旱地果园,进行了地下陶管渗灌技术的应用研究,结果表明,每次灌水可在３０～３５ｄ使果树根际土壤的相对湿度保持田间持水量的６０％～８０％,为果树提供了良好的土壤水、肥、气、热条件,从而促进了果树根系及地上部分的生长发育。每年增产苹果７２０４．５０ｋｇ／ｈｍ２,节水２５１４．３０ｍ３／ｈｍ２,增值１０４６４．４５元／ｈｍ２。这一渗灌技术可作为我国北方旱地果园一种新的有效的节水灌溉技术推广应用。     

温室番茄栽培渗灌适宜灌水定额指标的研究

目前水分紧缺是制约保护地蔬菜产量的重要因素,如何在保证产量的前提下合理地提高水分利用效率成为保护地节水措施的重要评价指标。采用日光温室小区栽培试验的方法,对番茄产量、水分利用效率等指标进行比较,探讨了温室番茄栽培适宜的渗灌灌水控制上下限指标。结果表明:在相同灌水控制下限的条件下,番茄的产量随着灌水控制上限的升高有增加的趋势,灌水控制下限取土壤水吸力45kPa、上限12kPa,有利于番茄的生长发育,可以保证高产和节水省工的目标。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0～50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮〉氨态氮〉氨基酸态氮〉氨基糖态氮。在0～80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%～60%之间,只有渗灌处理0～10 cm,10～20 cm及沟灌处理0～10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%～36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。     

微孔管渗灌时土壤水分运动的有限元模拟及其应用

为了深入了解新型微孔渗灌管的灌水性能，提供推广应用渗灌的科学理论和技术依据，建立了含有第3类边界条件的二维微孔管渗灌土壤水分运动的数学模型，采用有限单元法进行了模拟。检验结果表明模型具有较高的精度。模型的仿真应用结果表明：供水水压力、土壤初始含水率、渗管的渗水速率等对渗灌效果都有明显影响。供水压力增大渗灌后土壤湿润范围内的平均含水率增大。初始含水率越高，湿润锋越不明显，总渗水量越小。随着渗管渗水速率的增大，渗管周围将出现饱和区，并存在渗水速率临界值，该值与土壤初始含水率有关。增加渗管的渗水速率可以提高渗灌的灌水效果。     

膜孔灌灌溉入渗量的简化计算方法及验证

为简化膜孔灌入渗量的数值计算,将膜孔入渗量分解为垂直入渗量和膜孔侧渗量,引入单位膜孔周长侧渗量计算膜孔侧渗量。采用HYDRUS-1D/3D软件对土壤垂直一维入渗特性和膜孔入渗特性进行数值模拟,利用模拟结果分析单位膜孔周长侧渗量与垂直一维入渗的影响因素及其入渗系数,结果表明:膜孔直径对单位膜孔周长侧渗量影响微弱,可忽略其对单位膜孔周长侧渗量的影响;土壤质地对相对吸渗率(单位膜孔周长侧渗量的吸渗率与垂直一维入渗的吸渗率的比值)和相对稳渗率(单位膜孔周长侧渗量的稳渗率与垂直一维入渗的稳渗率的比值)影响均较大,相对吸渗率随初始含水率增大而略有减小,减小幅度为5.49%~24.72%,灌溉水深对其影响较小,最大变化幅度为21.80%;相对稳渗率随灌溉水深增大而增大,增大幅度为2.55%~42.76%,初始含水率对其影响微弱,最大变化幅度为2.94%。据此,建立侧向入渗系数与垂向入渗系数间的函数关系式,提出包括膜孔直径、灌溉水深、垂直一维吸渗率和饱和导水率的膜孔灌入渗量简化计算模型,实现由垂直一维入渗参数确定膜孔入渗参数的可能。利用室内垂直一维入渗和膜孔入渗试验及已有文献资料验证所建模型的可靠性,结果表明,所建模型计算值与实测值一致性较好(R2≥0.995,P0.001),平均相对误差在5%左右(4.84%~6.81%)。所建模型仅有2个待定系数,只需垂直一维入渗和膜孔入渗2组试验数据即可推求,试验设计简化,可为准确预测膜孔灌入渗特性提供参考。     

玉米秸秆复合渗灌管研制及渗水性能研究

秸秆地下灌溉是将作物秸秆与土壤混合挤压形成具有渗水能力的复合渗灌管进行田间灌水的一项技术,开发符合灌水要求的秸秆复合管材关系到秸秆地下灌溉的成败。利用自制的秸秆复合管成型机,以秸秆掺量、含水率、螺旋轴转速为参数,在室内进行了基于玉米秸秆的秸秆复合管性能3因素3水平正交试验,研究了秸秆复合管材的成型和渗水性能,分析了秸秆掺量、初始含水率、螺旋轴转速对秸秆复合管材的容重、渗水速率和渗水均匀系数等的影响。结果表明:1)秸秆复合管材的容重在1.278～1.355g/cm~3之间,影响其容重的主要因素是秸秆掺量,随着秸秆掺量的增加,复合管材的容重减小;秸秆掺量为5%,初始含水率为22%,螺旋轴转速为62 r/min时,有利于秸秆复合管成型;2)在0.25 m压力水头自由出流条件下,1 h的秸秆复合管材渗水速率在0.76～1.40 L/(m·h)之间,与常用的微灌灌水器流量相当。秸秆掺量为9%,初始含水率为24%,螺旋轴转速为50r/min时,秸秆复合管材渗水速率最大;3)低压自由出流条件下,秸秆复合管材透水均匀系数在0.13～0.35之间,秸秆掺量为5%,初始含水率为24%,螺旋轴转速为50 r/min时,透水均匀系数最大,仍不能满足灌溉要求;4)综合考虑秸秆复合管材容重、渗水速率及渗水均匀度等因素,秸秆掺量为5%,初始含水率为24%,螺旋轴转速为50r/min时,秸秆复合管材综合性能指标最优。上述结论对秸秆复合管材的研究和开发具有一定的参考价值,有利于推动秸秆资源化利用和田间节水技术的发展。     

由膜孔灌田面灌水参数推求基于Kostiakov模型的点源入渗参数

利用膜孔灌大田灌水试验实测资料,基于水量平衡原理,提出了利用膜孔灌大田水流推进和消退曲线参数推求基于Kostiakov入渗模型的膜孔灌单点源入渗参数的方法,这一方法能简单而有效地求得大田膜孔灌平均入渗参数,有效消除农田土壤空间变异性对单膜孔入渗参数的影响,研究成果为膜孔灌技术要素设计和灌水质量评价提供了科学基础。     

沟灌二维入渗影响因素实验研究

为进一步探明沟灌灌水沟的水分入渗规律,该文研究了沟灌中的灌水沟中水深、沟底宽、沟底导水率及土壤初始含水率等因素对沟灌二维入渗的影响,研究结果表明：减小灌水沟中水深和沟底导水率及增大土壤初始含水率都有利于灌水沟的水平侧向入渗,同时可相应减小垂向入渗;而灌水沟底宽不影响沟的侧向入渗,只影响垂向入渗,底宽减小时,垂向入渗减小。沟底导水率影响最大,计划灌水定额为45 mm,沟底导水率为0时垂向入渗深度较沟底裸露透水时减小41％,明显改善了沟灌入渗体的形状。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

基于SIRMOD模型的畦灌入渗参数估算及灌溉模拟

土壤入渗参数是地面灌溉中制定灌溉制度、评价灌水质量的重要指标。针对现有估算方法存在计算工作量较大、精度不高的现状,根据田间实测资料,利用SIRMOD模型,对小麦畦灌条件下田间土壤入渗参数进行了估算。与用Maheshwari法计算结果较为接近,差异均在2.0%以内。根据估算的土壤入渗参数,应用SIRMOD模型进行了多组合灌溉模拟,在保证灌水质量较高的条件下,得出了在不同亏缺水量时的适宜灌水量和灌水流量,通过田间实例验证表明模拟效果较好。     

基于土壤入渗参数空间变异性的畦灌灌水质量评价

畦灌灌水质量的客观评价是制定合理灌水方案的重要基础。该文假定土壤空间变异性主要体现在入渗系数的变化上,以在杨凌区一级阶地和三级阶地上进行的大田畦灌试验为例,分析土壤空间变异性对畦灌灌水质量的影响,并揭示畦灌灌水质量变化规律。结果表明灌水效率、灌水均匀度和储水效率随入渗系数的变异系数增大均呈现下降趋势,其中灌水效率和储水效率下降幅度较小,而灌水均匀度下降幅度较大。由此说明土壤入渗系数的变异性对灌水均匀度影响最大,而对灌水效率和储水效率影响相对较小。该文的研究方法对畦灌灌水质量评价结果可更好地反映客观实际,从而为制定合理的灌水方案提供依据和技术支持。     

根据水流推进过程预测Horton入渗公式参数和田面平均糙率系数

通过分析畦田水流特征,结合Horton入渗公式,在满宁公式的基础上,根据水量平衡原理建立了利用水流推进过程确定土壤入渗参数和田面糙率系数的方法。同时,利用实验资料对所提出的方法进行了检验,结果表明利用该方法所推求的入渗参数和糙率系数,零惯量模型预测的推进过程和消退过程与实测数据相一致。