微润灌多重变水头下土壤水分动态演变与数值模拟

为研究水头多重调控下微润管出流与土壤水分运移规律,进行了不同水头调控模式下微润灌入渗试验,设置调增(0→1 m(水头由0 m调节到1 m,以下类推)、0→2 m、1→2 m)和调减水头(1→0 m、2→0 m、2→1 m),研究微润管出流、湿润体及含水率变化规律;将微润管假定为多孔介质重黏土,利用HYDRUS 2D模型对水头多重调控下微润管出流和土壤水分运移进行了模拟,据此分析了多重变水头情景下微润灌土壤水分动态规律。结果表明,水头调节显著改变累积入渗量、入渗率与时间关系曲线,累积入渗量曲线呈折线型,曲线斜率随着调增或调减而有规律增减;水头调节导致入渗率发生骤增或骤降,稳定入渗率与水头存在线性正相关关系。调增水头时湿润锋内含水率骤升,正向反馈显著;水头调减后管周含水率微弱下降后逐渐回升。将微润管模拟为质地黏重的多孔介质,基于HYDRUS 2D模型较好地模拟了微润管出流及水分运移,优度较好(决定系数R²≥0.90,纳什效率系数(NSE)大于等于0.70,相对标准偏差(RSR)趋近于0)。构建了多重水头调控模式(0→1→2 m、0→2→1 m、1→0→2 m、1→2→...     

矿化度对微润灌土壤入渗特性的影响

采用室内土箱模拟试验的方式,研究了5种矿化度条件下微润灌土壤水分的入渗特性。试验结果表明:矿化度对湿润体形状影响小,微润灌湿润体横剖面呈近似圆形;矿化度对湿润体体积影响较大,矿化水湿润体体积大于清水的湿润体体积。当矿化度为3 g/L时,微润灌湿润体湿润锋运移速率最大,湿润锋运移速率与时间呈幂函数关系。矿化水可增加微润灌的累计入渗量,但累计入渗量与矿化度之间不是单调关系,当矿化度为3 g/L时,累计入渗量达到最大,土壤平均含水率也最大。     

微润灌水头压力对温室番茄生长及水分利用效率的影响

【目的】探明微润灌条件下温室番茄适宜的水头压力,提高水分利用效率。【方法】以滴灌灌溉为对照(CK),设置水头压力1 m(T_1)、1.5 m(T_2)、2 m(T_3)、2.5 m(T_4)4种试验处理,研究了微润灌条件下不同水头压力对土壤水分分布、番茄生长、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。【结果】微润灌水头压力显著影响土壤含水率和湿润区范围,与滴灌处理相比,微润灌处理土壤含水率始终处于较高状态,形成持续稳定的水分环境;T_1、T_2、T_3、T_4处理定植100 d的土壤含水率较定植20 d的下降24.9%、21.54%、19.18%和16.93%,水头压力越高,下降幅度越小,土壤水分环境越稳定;定植初期,滴灌土壤水分环境对植株生长有利,番茄生长较好,随着生育期的延长,微润灌地埋优势充分发挥,后期微润灌番茄生长明显优于滴灌处理;在整个生育期内,番茄株高及茎粗的生长量、生长速率均随着水头压力的提高逐渐增大;番茄在开花坐果期和结果盛期耗水量较大,苗期和结果末期耗水量相对较低,全生育期T_1、T_2、T_3、T_4处理耗水量分别为192.3、216.4、235.8、262.3 mm,水头压力越高,耗水量越大;各处理水分利用效率表现为CK相似文献   

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.     

不同水头压力的微润灌对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,以南疆盐碱土微润灌为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同水头压力(1、1.5、2、2.5 m)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,水头压力较低,水分水平扩散距离较小,土壤湿润区形状明显为椭圆形,随着水头压力的增大,水分水平扩散距离与垂直入渗距离逐渐接近,湿润区形状呈现由椭圆形向圆形转化的趋势;不同水头压力下湿润区位置均表现为在水平方向上以微润带埋设位置为中心,呈左右对称关系;垂直方向上土壤湿润区主要集中在微润带以下位置;提高水头压力,可以有效增大土壤湿润区面积及湿润体内土壤含水率;不同水头压力下均表现为以微润带为中心,形成土壤脱盐区,土壤盐分聚集在湿润锋附近;低水头处理,湿润区内土壤得不到有效淋洗,土壤脱盐区面积较小及脱盐率相对较低;高水头处理,盐分随水分运移至表层和深层土壤,扩大了土壤脱盐区面积,并且提高了土壤脱盐率,水头压力越高,该现象越明显。     

微润灌溉技术下大棚小葱生长动态试验研究

将微润灌溉技术应用于大棚种植试验中,设置了5种不同的处理来探究微润灌溉条件下微润管埋深与压力水头对小葱株高、产量以及土壤水分分布的影响。其中,常规浇灌作为对照,当做一组处理。结果表明:在小葱生长期内,各处理日均用水量和株高都随生育期的进行先增大后减小;微润管埋深对土壤水分分布影响较大,而压力水头对水分分布影响较小;微润管的埋深和压力水头对小葱生长、产量有较大的影响,且埋深比水头对小葱生长状况的影响更为明显;微润管埋深为4 cm的处理在长势与产量方面优于埋深为7 cm的;微润灌溉条件下,小葱的长势与产量较优于常规浇灌;微润灌溉较常规浇灌略微节水。     

毛管埋深对地下滴灌线源入渗土壤水分运移影响研究

通过室内试验,对地下滴灌土壤水分分布进行了观测分析。结果表明,在流量和灌水量一定的情况下,无论是在水平方向还是垂直方向上,随着毛管埋深的增加,湿润锋运移的速度减慢,且湿润锋在垂直方向和水平方向的运移距离也随着埋深的增大而减小。对于同一埋深而言,滴头二侧的含水率分布对称;对于不同的埋深,埋深越大,在距滴头一定距离内,含水率越高,并且随着滴灌带埋深的增加,湿润体饱和区域在不断增大,特别是在垂直方向上。     

初始含水率对微润灌溉线源入渗特征的影响

为探明微润灌土壤湿润体特性的变化规律,以扰动均质土壤为研究对象,采用室内模拟试验的方法,分析了不同初始含水率(2.1%,5.6%,8.0%,10.1%)条件下微润灌土壤湿润锋运移距离和水分分布的变化规律.结果表明:土壤初始含水率对微润灌溉线源扩散有较大的影响,湿润锋推进速率、地表湿润时间随着初始含水率的增大而增大,并与灌水时间呈幂函数关系;湿润体形状受初始含水率影响非常小,其横断面为近似圆形;一定灌水时间内,累计入渗量、平均入渗率与初始含水率呈正相关性,且到达稳定入渗率的时间与初始含水率呈负相关性,湿润锋推进速率与初始含水率呈正相关关系,扩散系数与初始含水率成指数递增关系,不同初始含水率的不同方向土壤水分扩散指数介于0.50~0.60之间;湿润体内水分呈同心圆分布,含水率梯度随着初始含水率的增大而减小;微润灌均匀系数随初始含水率的增大而增大.研究结果可为微润灌溉技术推广应用提供理论依据.     

微润管埋深对设施黄瓜土壤水肥分布及生长和产量的影响

为获得微润灌溉技术在设施黄瓜生产中的适宜参数.于2018-2019年考虑微润管埋深进行设施黄瓜微润灌溉试验,设置15、25和35 cm等3个试验水平,以当地设施蔬菜普遍应用的沟灌作为对照,研究了微润管埋深对设施黄瓜土壤水肥分布及生长和产量的影响.结果表明,相比沟灌,微润灌溉能够有效节水节肥的同时更有利于黄瓜的生长以及产...     

不同水头和土壤容重下微润灌湿润体内水盐分布特性

为探明微润灌溉施肥的湿润体内水盐分布规律,开展不同压力水头和土壤容重下室内微润灌溉入渗试验。设置3个水头(H1.0:1.0 m、H1.5:1.5 m和H2.0:2.0 m)和3个土壤容重(D1.00:1.00 g/cm~3、D1.15:1.15 g/cm~3和D1.30:1.30 g/cm~3),以质量分数0.3%的硝酸钾溶液为入渗溶液,研究微润灌湿润体内水盐空间分布规律和变异特征。结果表明:微润管入口水头和土壤容重对湿润体内含水率、NO_3~--N与K~+含量均值影响显著。同一土壤容重下,H1.5和H2.0与H1.0相比,湿润体剖面面积增大13.50%~21.61%,湿润体内含水率、NO_3~--N与K~+含量均值分别增大3.69%~10.71%、7.80%~10.95%和7.29%~17.49%,均匀系数分别增大7.65%~18.63%、5.22%~13.63%和9.34%~21.89%;同一水头下,D1.15和D1.30与D1.00相比,湿润体剖面面积减小5.76%~9.21%,含水率、NO_3~--N含量均值分别减小15.73%~21.54%、8.08%~10.97%,而K~+含量均值增大34.89%~64.79%,三者均匀系数分别减小9.02%~11.45%、4.04%~7.25%和7.09%~11.54%。K~+在微润管周围分布较集中,K~+聚集分布面积约占湿润体剖面面积的40.80%~61.41%。微润灌湿润体内含水率、NO_3~--N和K~+含量均值与至微润管的水平距离符合四参数Log-logistic模型。     

生物炭对微润灌土壤水分运动的影响

生物炭可以改善土壤的持水能力,通过室内土箱模拟试验,研究了不同生物炭添加量对微润灌累计入渗量、湿润锋运移距离和湿润体含水率的影响。结果表明,添加生物炭能显著降低微润灌累计入渗量,抑制微润灌土壤水分的向上运移,促进微润灌土壤水分的侧向和向下运移。土壤中添加生物炭后,提高了微润灌湿润土壤的含水率,且随着生物炭添加量的增加而增大。生物炭改良土壤后可以提高微润灌的节水能力。     

供水水头和灌水器对负压灌溉土壤水运移的影响

研究了不同供水水头（H）（0.5、0、-0.5、-1、-2m）及不同孔径的负压灌水器（3～4、5～6μm）对负压灌溉出水量及土壤水分运移的影响。试验结果表明,不同处理中,湿润锋运移规律相似,湿润体近似为椭球体。当灌溉时间相同时,湿润体体积随供水水头的减小而减小。累计入渗量、最大水平和垂直湿润距离随高程差呈幂函数变化。灌...     

微咸水微润灌溉下土壤水盐运移特性研究

为探明土壤水分和盐分在利用微咸水进行微润灌溉条件下的运移情况,采用室内土箱模拟试验方式,设置2.0、2.5、3.0、3.5、5.0 g/L 5种不同矿化度处理,以蒸馏水处理作对照,共入渗72 h。结果表明:入渗结束时在不同方向上的最大运移距离随矿化度增大呈先增大后减小趋势,在3.0 g/L处理下达到最大值,且微咸水处理的湿润锋运移距离均大于蒸馏水处理;将累积入渗量代入Kostiakov入渗公式,入渗系数随矿化度的增大呈先增大后减小趋势,入渗指数不断减小;土壤电导率以微润带为轴心向四周不断增大,在湿润锋处达到最大值,脱盐区与湿润体形状相关,呈圆环状分布;入渗结束后土壤剖面平均含盐量与蒸馏水处理之间无显著性差异,脱盐半径随矿化度的增大呈线性递减趋势;利用微润灌进行灌溉,土壤盐分存在表聚和底聚现象,且表层积盐更为严重。     

供水压力对微孔陶瓷渗灌土壤水分运移的影响

为探明供水压力对微孔陶瓷灌水器灌水条件下土壤水分运移规律的影响,通过室内土箱模拟试验,研究了3个压力水平下的微孔陶瓷灌水器灌水时的土壤水分入渗特征。研究结果表明,微孔陶瓷灌过程中,供水压力是决定土壤水分初始入渗速率和累计入渗量的关键因素,且供水压力越大,土壤水分初期入渗速率越大,最终累计入渗量也越大;微孔陶瓷渗灌形成的湿润体轮廓为上下不对称的椭球体,湿润锋在各方向上的运移距离与时间呈幂函数关系,其中入渗向上距离水平距离向下距离,供水压力越大,水平最大入渗半径距离灌水器底部距离越远;供水压力对土壤含水分分布影响较大,供水压力越大,灌水器周围含水率越高,高含水率区域越大。在各供水压力水平下,微孔陶瓷渗灌形成的湿润体大小和含水率均能满足作物根系吸水需求。     

温度对土壤水分运动影响的研究

通过室内实验 ,分析了不同温度条件下水平入渗的湿润锋运移位置及累积入渗量与温度的关系 ,认为湿润锋运移位置和累积入渗量均随温度升高而增大 ;在一定温度范围内 ,湿润锋运移位置和累积入渗量与温度成幂函数关系 ;并建立考虑温度影响的湿润锋运移模型和累积入渗量模型 ,经实测资料进行验证 ,结果良好。     

土壤质地对坡地土壤水分运动与转化特征的影响研究

通过室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土、安塞黄绵土和神木绵砂土的水分迁移特征。结果表明,随着土壤粘粒含量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数、径流量和泥沙量呈增加趋势,入渗率和累计入渗水量呈减少趋势。3种土壤降雨入渗率均可用Kostiakov公式拟合,塿土、黄绵土和绵砂土坡地的平均入渗率分别为0.32、0.83和0.88 mm/min。湿润锋运移速度应该与土壤砂粒百分含量和土层含水量的增量呈正相关关系。为了提高雨水利用率,减少水土流失量,建议加强塿土坡地的保护性耕作措施。     

覆膜开孔蒸发条件下土体高度对水盐运移的影响

通过不同高度土体在不同覆膜开孔率条件下的室内蒸发试验,研究了土体高度变化时水盐分布的差异与相互联系.试验结果表明,不同高度土体的单位深度累积蒸发量与时间变化符合Gardner理论关系,单位深度累积蒸发量与时间和土体总高度存在二元线性函数关系;单位深度累积蒸发量和单位膜孔面积单位深度累积蒸发量均与土体高度和覆膜开孔率存在较好的函数关系;土体高度越小,单位深度含盐量和盐分浓度变化幅度越大,土体高度是影响盐分上行的影响因素之一;覆膜开孔限制土壤水分蒸发速度进而影响土体盐分表聚,因此减小覆膜开孔率可以有效减少土体盐分表聚.     

土壤质地和供水水头对负压灌溉土壤水分运移的影响研究

负压灌溉是在水源高程低于灌水器高程时实现灌溉,供水水头为负值,无需提水加压设备,自动补给灌溉.试验研究了不同土壤质地(黏壤土和沙土)和供水水头(h=0.5、0、-0.5、-1、-2 m)对负压灌溉湿润峰动态变化和累积入渗量的影响.试验结果表明:各处理的湿润锋开始时运移较快,等时间线较稀疏,随着灌溉时间增加,运移变慢,等...