基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动模拟

为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程,以土箱试验实测含水率为依据,构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型,并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征,土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明,负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外,基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。     

喷灌条件下土壤水分运动状况分析

喷灌条件下土壤的水分运动状况包括两个过程 :①土壤水分的渗吸和再分布过程 ;②土壤水分的蒸发过程。1　土壤水分的渗吸和再分布过程1.1　土壤水分的渗吸过程渗吸过程的强弱决定喷灌水分进入土壤的数量。它不仅关系到对当季作物的供水数量 ,而且也关系到土壤深层水分的贮量。1.1.1　土壤渗吸与土壤导水率喷灌条件下土壤入渗属于非饱和土壤的无压入渗过程。这种入渗过程的推动力 ,主要是基模吸力 (即吸附力和毛管力 )。重力虽有一定的作用 ,但与基模吸力比较 ,其作用很小。故在非饱和入渗过程中 ,土壤水分总是由土壤吸力低 (湿润 )的地方向…     

“喷头水力性能及喷灌条件下土壤水分空间分布特性的研究”通过鉴定

由中国农业科学院农业气象研究所李久生研究员主持完成的教育部留学回国人员科研启动基金“喷头水力性能及喷灌条件下土壤水分空！司分布特性的研究”子1998年11月25日通过农业部组织的专家鉴定。来自中国科学院、中国水利水电科学研究院、清华大学、中国农业大学和中国农科院的专家认真审查了课题提供的技术文件后认为，该课题属十应用基础研究，选题符合当前喷灌技术发展的需要，研究内容是国际喷灌学术界关注的重要问题；课题对非圆形喷嘴水滴运动的数学模拟。喷头转动均匀性以及喷灌条件下土壤含水率的空间分布特性和冠层对喷洒水量分布…     

设施栽培中渗灌技术研究现状与发展趋势

归纳总结了渗灌对设施栽培作物生长环境及产量的影响、设施栽培渗灌系统的主要设计参数及灌水指标,分析了目前研究中存在的问题。提出了今后应将设施栽培条件下土壤、作物、室内、外空间环境作为一个连续体建议,研究不同渗灌条件及不同土壤类型中连续体内的传热、传质特性;研究渗灌调控土壤水分的技术参数以及各种设施栽培作物的渗灌灌水指标及灌水制度;研究湿润地区设施栽培渗灌调控土壤水分的技术等。     

温棚土壤湿度自动控制节水喷灌技术

水资源缺乏而农业用水量增加严重制约了我国农业生产的发展,节水灌溉是促进和保持农业可持续发展的重要途径。根据土壤水分运动的原理和作物灌水与土壤水分分布的特点,提出了一套温棚土壤湿度自动控制节水喷灌系统的设计方案,并设计了系统的主要技术参数。该系统符合我国农业生产实际特点,具有理论和实践指导意义。     

喷灌均匀系数研究现状及发展趋势

喷灌作为一项先进的节水灌溉技术,有着广阔的发展空间,其均匀系数是表征灌水质量的基本参数之一。从喷灌均匀系数的表征方法、测算方法、土壤水分均匀系数以及均匀系数对作物影响等4个方面,分析了喷灌均匀系数研究的现状及发展趋势。结论如下,鉴于不同均匀系数表征方法的统计特性和实质,应根据实际需要酌情选用,并可充分利用计算机技术提高...     

喷灌灌水与施肥对春小麦水分动态及产量的影响

为了探索河西走廊春小麦适宜的喷灌灌溉施肥制度,以当地畦灌模式为对照对比分析了不同灌水方式、灌溉施肥水平下土壤水分动态分布及产量效应并对春小麦产量进行了回归分析.研究了喷灌条件下灌水前后土壤水分分布动态、不同生育期内土壤含水率变化特征及不同灌水量水平下土壤水分下渗状况,分析了不同灌水、施肥水平对产量及产量构成要素的影响.结果表明,喷灌灌水定额为75 mm时,有部分水分下渗至春小麦主要根系活动层以下,但较畦灌量小;喷灌灌水定额在45~60 mm时,灌水后大部分水分储存在0~40 cm土层;春小麦整个生育期内,中等灌溉水平40~80 cm土层土壤水分变化不明显;春小麦产量及其构成要素对灌溉量响应大于施肥量,灌溉量过大时,产量有下降趋势;喷灌条件下,中等灌溉、追肥水平下产量较畦灌高1105%,节水增产效果显著.另外,根据产量拟合方程并结合水分利用效率,喷灌中等灌水、施肥水平为该地区适宜发展的灌溉施肥制度.     

喷灌条件下土壤水分分布的数值模拟研究

现有试验研究结果表明,喷灌水量在土壤中的分布比其在地面的分布要均匀得多。通过建立三维土壤水分运动数学模型来模拟喷灌条件下土壤水分运动情况,并用经济解法对方程进行求解。使用编制的程序进行实例计算的结果表明,喷灌水量在土壤中的分布要比在地表的分布均匀得多。喷灌水量在土壤中分布的均匀性与初始的土壤水分分布均匀性有较大的关系。     

吉林玉米喷灌的研究

玉米是吉林省的主要粮食作物,每年播种面积占粮豆面积的40～50％。它的产量对我省粮食产量影响很大。玉米是喜水喜肥的作物,生产实践与科学试验表明,灌水是玉米增产的有效措施.喷灌是灌水的新技术,几年来(1974年～1980年),在研究玉米喷灌效果基础上,我们着重研究了喷灌条件下玉米需水规律和丰产规律,提出玉米高产的长相指标和适宜土壤水分指标,以及喷灌灌溉制度,玉米产量达1200～1300斤/亩。为玉米高产提供了喷灌技术。     

喷灌条件下土壤水分入渗的数学模拟

采用摇臂式喷头喷灌时,地表处于蒸发和入渗的交替变化过程。在室内模拟了单喷头喷洒时土壤水分的运移过程。试验结果显示,当上边界条件同时考虑蒸发和喷灌时,模拟的土壤水分分布与用平均喷灌强度模拟的结果相比更接近于实测的土壤水分,但是2种情况模拟的土壤水分分布区域一致。水量平衡计算显示,随着喷灌时间的增加,2种方法模拟的土壤含水量相差较小,逐渐接近实测值。     

动态水压坡地喷灌系统多目标技术参数优化

动态水压供水能够有效提高坡地喷灌水量分布均匀性.为优选出满足喷灌质量要求且经济投入较少双重目标的动态水压坡地喷灌技术参数,以喷头间距、布置方式和动压参数(基础水压、振幅)等需要优化的技术参数为投入指标,以喷灌强度、喷灌均匀度、初始投资和年运行费为产出指标,应用数据包络分析法(DEA)评价决策单元(DMU)有效性,并对非有效DMU进行改进;结合对抗型交叉评价对技术参数做优劣排序,构建了动态水压坡地喷灌技术参数的优化方法.以雨鸟R5000喷头为研究对象,在苜蓿种植面积为1 hm²的坡地上(坡度为10%)进行喷灌系统田间工程设计,最终优选出交叉评价效率最大的动态水压坡地喷灌技术参数:喷头宜采用间距为8 m的正方形布置,基础水压为300 kPa,振幅为50 kPa.     

地下渗灌研究进展

地下渗灌是一种地下微灌方法,通过埋设于地下的渗灌管将灌溉水引至地面下一定深度的土壤中,再利用土壤毛细管作用实现对作物根区直接供水,该灌水方法与“地下滴灌”的灌水过程实质相同。地下渗灌可有效改善土壤环境质量,利于作物生长,是一项发展前景广阔的高效节水灌溉技术,开展地下渗灌的研究对于推动高效节水农业发展具有重要意义。从地下渗灌条件下土壤水分运移规律、灌水技术参数、灌溉制度、渗灌管堵塞的影响及调控等方面,对相关研究进展和存在问题进行综述,提出了今后的研究方向,供节水灌溉研究领域的学者参考。综述认为,与地下渗灌技术的生产实践相比,对其机理方面的研究相对滞后,限制了该技术的深入推广应用,主要表现在：地下渗灌条件下土壤水分运移规律尚不够清晰;堵塞问题依然是目前阻碍地下渗灌技术应用与发展的限制性因素;地下渗灌配水系统优化设计问题尚需进一步研究。建议今后开展各种不同渗灌条件下的水分入渗数值模拟分析;选取合适的处理水平,研究渗灌灌水效果的主要影响因素,寻求最优灌水技术参数组合;针对地下渗灌条件下作物灌溉制度开展研究,形成一套合理完善的灌溉制度与试验方法;对于渗灌管出流规律、堵塞机理以及进入地下渗灌系统时...     

小麦中后期田间微喷灌土壤水分运移模拟分析

针对小麦中后期微喷灌湿润区域分布特点,探讨了小麦专用微喷带在不同灌溉影响因素下小麦中后期根区土壤水分运移与分布规律。通过试验测量了微喷带在不同灌溉压力下灌水强度,将有效湿润区域划分为4个子区域,得出不同灌水强度作为灌溉边界条件。考虑小麦根系吸水情况下,建立微喷灌土壤水分运动方程及求解条件。利用HYDRUS-2D模型进行微喷灌数值模拟,通过对比分析模拟结果和试验数据,证明数值模拟能够有效反应土壤含水率分布情况。对微喷带在不同灌溉压力、不同灌水下限和不同铺设间距影响因素下进行模拟分析,结果表明:在灌溉压力0.15 MPa时,有效湿润区域大且水分分布满足小麦根系需求;以田间持水量的60%作为小麦灌水下限,有利于降低微喷带铺设成本、节约灌溉水量和提高灌水利用率;在铺设间距440 cm时,根部土壤水分分布呈一条均匀带状且均匀度都在90%左右。本研究可为小麦专用微喷带铺设与运行提供合理作业参数,同时为小麦节水灌溉提供理论参考。      

膜下滴灌结合暗管排水技术改良新疆盐碱地效果综述

膜下滴灌技术的大面积推广和应用,为新疆乃至西北干旱地区作物高产提供了强大的技术支撑。应用在盐碱地改良中,膜下滴灌“有灌无排”模式仅调节耕层盐分分布,并不能将盐分排出土体,长年灌溉容易引起爆发式积盐的风险,而暗管排水是目前公认的改良盐碱地最直接、最有效的方法。目前,将膜下滴灌与暗管排水有机结合形成的新型灌溉技术,充分利用膜下滴灌良好的抑蒸增温、节水抑盐等优势,同时利用暗管将淋洗盐水及时排出土体,使盐碱化土层产生新的水盐平衡,已在新疆盐碱地区开发利用中得到长足发展。本文重点分析并总结了新疆灌区膜下滴灌结合暗管排水系统的设计参数及土壤水盐运移规律,并综述了土壤理化性质及作物产量对该灌排技术的响应研究,以期为新疆盐碱地农业可持续发展提供理论依据和技术指导。     

大型喷灌机试验提纲(征求意见稿)

本提纲是为了考察国内外大型喷灌机具对地区的适应性。为国家批量生产不同类型的大型喷灌机具提供科学依据。其试验方法参照《一九七五年喷灌技术讨论会纪要与建议》和《农业机械试验鉴定方法》有关规定进行。一、技术参数及记录技术参数的测定包括确定大型喷灌机的技术状态,结构设计的合理性、使用保养的     

非充分灌溉研究现状及存在问题

介绍了非充分灌溉研究的理论基础，阐述了非充分灌溉研究中的作物-水模型及其敏感指标、土壤水分不足条件下作物蒸发蒸腾量的计算方法和有限水量在作物生育期内的最优分配问题，最后提出了对非充分灌溉问题的几点看法。     

滴灌系统的设计依据分析

滴灌系统的设计依据分析Ｉ─—ｐａｉＷｕ滴灌系统是根据作物需水量要求，把水直接遭到作物根层，与地面灌溉和喷灌相比，它是最有效的灌溉方法。滴灌均匀度不仅取决于水力设计，而且与滴头制造偏差、滴头堵塞状况、作物种植密度、根层深度、滴头间距和滴水点土壤水分分布...     

用最优分割聚类法确定土壤水分胁迫阈值

把最优分割聚类法应用到非充分灌溉条件下土壤水分胁迫阈值的计算,利用作物生理生态突变特征和最优分割理论,提出了确定非充分灌溉标准的方法。并以河南省长葛市1999～2002年田间试验资料为基本数据,应用该方法分析计算了土壤水分胁迫对冬小麦和夏玉米生理生态影响的阈值,对非充分灌溉制度研究和设计具有参考价值。     

细滴喷灌

为了提高喷灌的质量,给农作物生长创造良好的环境条件,国外在研究一种新的喷灌技术——细滴喷灌。所谓细滴喷灌,就是喷灌的水滴直径很小,小至0.1～0.5毫米,使水滴能够留在农作物的叶面上,慢慢地蒸发掉,而不致滚滑下来。这样,可使白天天热时叶面凉爽,使地面空气的湿度提高,大量地减少作物的叶面蒸腾水量。细滴喷灌要求均匀度高,使水滴分布均匀,并在作物的整个生长期内定期进行。它可以增进作物的光合作用,降低蒸发蒸腾消耗的水量,保护作物不受霜冻及冬季死亡,抗卸干风,防治病虫害等等。苏联从1972年以来一直在进行细滴喷灌的试验研究。取得了一些研究成果,并总结出初步的细滴喷灌方法,主要是: 1.细滴喷灌应在作物生长期内晴天高温     

茶树喷灌防霜中植株储水/冰量动态变化与影响因素研究

喷灌是园艺作物有效的防霜技术之一。为确定茶树喷灌防霜需水量和节约水资源,需研究喷灌过程中植株的储水/冰量动态变化及影响因素。本文设计了一种防滴落、茎杆水收集及称量组合装置,可直接精确获取整株茶树的储水/冰量;试验分析非冻结和冻结、微量和摇臂2类喷头条件下储水/冰量变化的异同;最后探究了冻结下微量喷头喷灌时长对储冰量和茎杆水量的影响。研究结果表明,非冻结条件下,茶树储水量变化经历积累、动平衡和干燥3个阶段;冻结条件下的储冰量随喷灌进行持续增加,并在停喷后较长时间内保持不变,即积累和保持阶段,随后依次经历融化流失和干燥阶段;相同喷灌压力和时长下,微量喷头的储水量和储冰量分别是摇臂喷头的1.2倍和2.0倍;微量喷头喷灌时长对最大储水量无明显影响,约为0.22 kg,最大储冰量则随喷灌时长的增加而显著增加,1.5 h的储冰量是0.5 h的2.9倍。微量喷头作用的茎杆水量,在非冻结和冻结条件下也较高,分别是摇臂喷头的3.0倍和2.7倍。本文研究了茶树植株表面储水/冰量变化及影响因素,改进了灌木类植物冠层截留量的测量方法,为提升防霜效果和实现精准喷灌奠定了基础。