微孔陶瓷管道渗灌土壤水分分布特性研究与关键技术参数优化

渗灌是通过多孔介质将灌溉水持续渗入到作物根区土壤的地下节水灌溉技术。以廉价易得的黏土和炉渣为原料，采用注浆成型法制备出一种材料性能优良且绿色环保的微孔陶瓷渗灌管道，重点研究了陶瓷渗灌管道土壤水分入渗特性，并以最优根水匹配为目标，提出了陶瓷渗灌管道工作水头优化算法。研究结果表明：微孔陶瓷渗灌管道流量在1 h内迅速下降后以稳定出流量持续出流，于48 h后达到稳定出流状态，当工作水头由0.25 m增加至0.75 m时，微孔陶瓷渗灌管道稳定出流量由0.157 L/(h·m)增加至0.270 L/(h·m)，稳定出流量与工作水头呈显著的线性正相关关系。湿润体为平行于土壤表面的圆柱体，湿润体剖面上土壤含水量沿湿润锋运移方向逐渐降低，垂直向上、垂直向下和水平方向的湿润锋分别以0.05 cm/h、0.08 cm/h和0.04 cm/h的速率扩散。湿润体内平均土壤含水量随工作水头增加而增大，0.25 m、0.50 m和0.75 m工作水头下湿润体内平均含水量分别为0.243 cm3/cm3、0.348 cm3/cm3和0.406 cm3/cm3。利用所构建的微孔陶瓷渗灌管道工作水头优化算法，对冬小麦、夏...     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

不同灌水量和灌水器埋深下单坑渗灌红壤水分入渗特性及其模拟

[目的]探究灌水量和灌水器埋深对单坑渗灌红壤水分入渗特性的影响.[方法]通过室内土箱试验模拟大田单坑渗灌过程,研究了单坑渗灌红壤在不同灌水量(1、2L和3L)和不同灌水器埋深(10、15cm和20cm)条件下湿润锋运移距离、累积入渗量和土壤含水率的分布规律,并采用交替方向隐式差分法对土壤水分空间分布进行了模拟.[结果]...     

下衬阻水板宽度对地下滴灌土壤水分运移的影响

【目的】提高深埋地下滴灌在作物生长初期的水分供应能力,降低其深层渗漏风险。【方法】设置无阻水板、下衬7.8 cm阻水板及9.4 cm阻水板的点源地下滴灌土槽试验,测定下衬阻水板宽度对地下滴灌土壤湿润锋运移和土壤水分分布的影响程度。【结果】下衬阻水板不影响地下滴灌土壤湿润锋形状,仍近似于扁椭圆形,但改变了地下滴灌土壤湿润模式;下衬阻水板对地下滴灌土壤水分水平方向运移距离影响不大,但明显增加了土壤水分垂直向上运移距离,减小了土壤水分垂直向下运移距离,使得地下滴灌土壤湿润体整体向上层迁移,阻水板越宽,土壤湿润体向上层迁移的越明显。下衬阻水板可以调整土壤湿润体内的土壤水分分布,随着下衬阻水板宽度的增大,浅层(0~10 cm土层)土壤含水率增大,而深层(50~60 cm土层)土壤含水率减小。【结论】下衬阻水板可以促进地下滴灌土壤湿润体及水分向上层土壤集中,有利于保障作物生长初期的水分供应。     

温室内节点渗灌条件下土壤水分运动规律的试验研究

通过温室内的渗灌试验，研究温室条件下采用节点渗灌时土壤中的水分运动规律，主要包括灌水结束时土壤含水率的分布、灌水结束后土壤水分再分布过程，即土壤湿润锋的运移及湿润区内的土壤含水率分布状况。试验结果表明，入渗过程中土壤含水率的分布是以渗灌管为中心向外逐渐减小，并且随着灌水历时的增加其重心逐渐下移。在土壤水分的再分布过程中，水分继续向外扩散，中心含水率减少，整个区域上的湿度梯度变缓。     

地下滴灌条件下湿润体特性的试验研究

滴头流量与灌水量影响土壤湿润体的大小形状等特性,从而影响作物的生长生产.通过室内试验,研究了地下滴灌条件下不同滴头流量不同灌水量对湿润体特性的影响.结果表明:湿润锋运移与滴头流量的时间变化呈正相关;灌水量为5L时湿润体的横向和纵向尺寸达到50 cm;湿润体含水率与滴头的距离具有良好的二次幂函数关系.这对于开展地下滴灌试验与设计具有一定的参考价值.     

地下滴灌土壤水分运移分布规律试验研究

通过地下滴灌的室内试脸,研究了不同滴头流量对土壤湿润体特性的影响.试验采用杨凌粘壤土,滴头流量分别为0.3、0.5、0.7、0.8 L/h,埋深为25 cm.结果表明,湿润体为轮廓线近似于抛物线的不规则形体;湿润锋运移与时间的变化呈显著幂函数关系;滴头流童0.7 L/h为平均含水率由稳态到紊乱态的拐点,该点可以作为地下...     

温室分层土壤条件下滴头流量和间距对湿润体的影响

基于温室田间土壤大多容重分层和不均匀的特点,进行了原状分层、分层筛分均质和筛分均质3种土壤对湿润体影响的对比研究。试验地土壤为粉土(中国制分类),原状分层和分层筛分均质土壤0~20 cm容重为1.44 g/cm3,20~40 cm为1.63 g/cm3,40~60 cm为1.55 g/cm3,筛分均质土壤采用0~60 cm平均容重1.54 g/cm3。滴头流量设2.7 L/h和1.4 L/h二种,滴头间距有30,50,70,100 cm四种,采用剖面法观测土壤含水率和湿润体发展。试验结果表明:①湿润体在现场原状分层土壤、分层均质和均质土壤中有很大的区别,分层筛分均质和筛分均质土壤中均为碗状原状,而分层土壤的湿润体形状在灌水量较小时为碗状,随灌水时间的延长,其形状逐渐变为椭柱体;②土壤容重分层情况对湿润锋的运移影响很大,分层土壤由于20~40 cm容重较大纵向湿润锋发展缓慢,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋分别为27 cm和25 cm,且原状分层土壤灌水量较大时出现0 cm深度处横向湿润锋小于-7~-13 cm深度处湿润锋现象;而筛分均质土壤中纵向湿润锋明显大于分层土壤,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋为32 cm;③原状分层土壤湿润体内平均含水率高于分层筛分均质和筛分均质土壤,但各组均高于田持,土壤含水率均匀度均在82%以上。基于这种结果,建议设计湿润比应根据温室土壤特点和设计灌水量进行现场测试确定,这样更符合实际情况。     

双点源滴灌条件下土壤湿润锋运移规律研究

通过模拟试验,研究了不同滴头流量、灌水量和滴头间距下双点源滴灌水分交汇作用对湿润锋运动规律的影响,结果表明:在交汇界面,湿润锋水平和垂直入渗距离与入渗时间符合多项式关系,在未发生交汇的平面符合幂函数关系。相同条件下,交汇界面处的水分向外扩散距离与距滴灌点源相同距离处未发生交汇的水分扩散距离相比增加了30%,湿润锋前沿处的含水率比其增大了81%。在滴头流量为0.8 L/h、灌溉水量17.0 L条件下,双点源交汇入渗在结束灌水时湿润锋水平和垂直湿润距离分别为31.0 cm和33.3 cm,比单点源入渗分别大1.0 cm和1.3 cm。此外,通过试验发现,增大滴头流量、灌水量或缩小滴头间距均能有效改善土壤湿润体的均匀性。     

渗灌灌溉湿润比对日光温室番茄生长发育和需水规律的影响

采用节点式渗灌番茄栽培小区试验的方法,通过比较番茄株高、茎粗、果实品质和产量以及水分生产效率,探讨了用节点式渗灌方法灌溉温室栽培番茄灌溉湿润比的适宜取值范围。研究结果表明:在砂质粘壤土试验地上,当节点式渗灌管埋深为30 cm、计划湿润层深15~45 cm(厚度30 cm)、灌水控制上限和下限分别设定为土壤水吸力6 kPa(田间持水量)和30 kPa时,将湿润比(计划湿润层湿润土壤体积点总土壤体积比例)设定为0.20、0.35和0.50,并依此计算灌水定额进行灌溉,湿润比0.20处理的番茄株高、茎粗及番茄生物量均明显高于湿润比0.35和0.50处理。但从节水、增产和省工几方面综合考察,湿润比选在0.20~0.35有利于番茄植株生长发育,进而可以达到高产、优质、节水的目的。     

地下滴灌对草坪土壤水分及根系分布的影响

以滴头、滴灌毛管二种地下滴灌灌水器为研究对象,通过田间对比试验,探讨了地下滴灌条件下的土壤含水率、草坪根系空间分布规律。结果表明,滴灌毛管在水平方向的土壤含水率差异显著,而滴头在垂直方向的土壤含水率差异显著。说明以滴头灌溉水平方向土壤含水率水平方向分布偏差小、灌溉均匀性高,而滴灌毛管则适合深层灌溉。在此基础上,结合草坪根系空间分布规律,初步确定了在滴头、滴灌毛管2种灌水器中,滴头灌溉更适合城市绿地草坪,也为草坪地下滴灌技术应用提供了参考依据。     

不同灌水量对南疆棉花墒情及长势的影响研究

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了不同灌水量情况下作物长势与产量影响及土壤墒情变化与分布规律的影响。试验共设了3 300、3 000、2 700、2 400m3/hm2等不同灌溉定额的处理,在各处理试验小区内装土壤墒情传感,并其传感器探头埋在地下10、20、40cm处实时监测不同层面土壤含水量和温度变化,以及同时在相应处取土样采用烘干法测土壤含水率和田间持水量。结果表明:3 300、3 000m3/hm2灌溉定额下,作物长势、土壤含水率和温度变化规律比较好,并与产量的相关性显著最佳状态,灌溉定额对土壤水分与温度灌水前后和灌水周期内变化的影响有明显显著。     

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。     

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。     

储水灌溉及覆膜对土壤水分及小麦出苗的影响

对不同储水灌溉定额和覆膜时期的研究结果表明,储水灌溉可增加0～120cm土层土壤贮水量,适度降低储水灌溉定额,对播种期和出苗期0～10cm土层土壤含水率影响不明显,头水期0～40cm土层土壤含水率与对照之间的差异不显著,春小麦出苗率提高;及早覆膜,有利于提高播种期和出苗期0～10cm土层、头水期0～40cm土层土壤含水率,以及播种至三叶期0～25cm土层地温。春小麦全膜覆土穴播栽培的适宜储水灌溉定额为600m3/hm2,覆膜时期为储水灌溉前覆膜,与对照相比,播种期及出苗期0～10cm土层土壤含水率分别提高7.36%和8.29%,头水期0～40cm土层土壤含水率提高2.78%,基本苗及出苗率分别增加26.34万株/hm2和5.44%,节水900m3/hm2。     

新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分运移变化规律研究

为探讨新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分含量的规律,在棉花不同生育期,采用烘干法,从水平方向和垂直方向上测定棉田土壤水分含量.结果表明,棉花不同生育期垂直方向上土壤含水量的变化随着土层深度的增加均呈增大的趋势;水平方向上土壤含水量的变化,除在35～55 cm土层有波动外,其余各土层基本无变化;不同土层平均土壤含水量随棉花生育进程基本呈二次曲线变化,不同土层平均土壤含水量的变化基本呈"S形变化.     

不同灌水次数对枸杞土壤水分动态变化规律的影响研究

利用时域反射仪,对不同灌水次数下土壤含水量的变化进行了研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水量随深度变化的特征。结果表明：土壤含水量变化的深度一般在0-100cm内,尤其0～60cm土层变化尤为激烈,在100～180cm范围内各处理土壤水分变化不明显,按枸杞土壤水分运移规律将0～180cm土层进行划分,土壤湿度垂直分布分...     

滴灌和微润灌条件下桂西北山区典型土壤水分运移规律分析

为了研究滴灌和微润灌在广西山区主要土壤的水分运移规律,在广西山区选择砂土、壤土和黏土等三种典型土壤,在室内建立并开展土壤水分运移规律试验。试验结果表明:1在地埋黏土、壤土和砂土以及0.10 MPa工作压力条件下,微润管的单米流量分别为0.24、0.31和0.43L/h,为地表出流量的67.6%~98.8%,滴灌管的单米流量为4.17、5.92和6.10L/h,为地表出流量的38.1%~68.2%;2在3种土壤中,滴灌和微润灌的水分运移形状初期为圆形,后期为椭圆形,但砂土的湿润范围最大、壤土次之、黏土最小;3在土箱相同位置,黏土的土壤含水率最大,壤土次之,砂土最小;4根据滴灌和微润灌的土壤水分运移规律,提出滴灌管和微润管在砂土、壤土的适宜埋深为20cm,在黏土的适宜埋深为10cm。