滴灌条件下土壤水分运移动态研究

通过对滴灌条件下土壤湿润体、水分分布等观测研究,结果表明:滴灌条件下水分以点源入渗土壤,水平和垂向的湿润锋均随入渗时间的增加而逐渐变大,在入渗开始阶段湿润锋的推进速率较大,随入渗时间的延长,湿润锋的推进速率逐渐变慢。粘质土娄土,在滴灌速率为2.67L/h时,湿润锋径向移动速率远大于垂向移动速率,前者是后者的1.22倍。比较不同模型拟合的滴灌条件下土壤湿润锋的动态变化,多项式模型的拟合程度较好;同时建立土壤湿润体水分含量(Y)与径向距离(L)、垂向距离(H)、实验时间(T)之间的经验关系式。     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率,在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验,研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响,入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大,并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体,湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势,在实际生产过程中,应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大,再分布时间越长,土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势,表层土壤NO-3-N含量最大,深度越深NO-3-N含量越低;土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势,而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著,水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。     

肥液浓度对膜孔入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单点源室内入渗试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布。揭示了土壤膜孔入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移经验模型;提出了由清水入渗参数、湿润锋运移参数和肥液浓度分别推求膜孔入渗量和湿润锋运移距离的理论模型,经实测资料验证表明,模型精度较高;随肥液浓度的增大,湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也增大。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。     

磁化水在盐渍化土壤中的入渗和淋洗效应

【目的】土壤盐渍化是影响干旱区绿洲农业生产的主要障碍因素,磁化水灌溉改良土壤可以追溯到20世纪60年代。在室内土柱模拟及田间膜下滴灌条件下对比研究不同磁处理水灌溉对土壤水分入渗及淋盐作用的影响,旨在提出一种高效降低土壤盐分的新技术。【方法】采用室内土柱模拟和田间小区滴灌相结合的试验方法,土柱模拟试验磁感应强度设4个处理：分别为0、100、300和500 mT,采用由上向下入渗,入渗至整个土柱2/3处停水、取样,研究不同磁感应强度处理的水对土壤入渗、土壤剖面含水量及盐分运移的影响,小区试验分别为普通水滴灌（CK）、磁化水滴灌(T),磁感应强度为300 mT,试验在测坑内完成,测坑面积6.67 m2,研究滴灌条件下磁化水灌溉对土壤水分渗漏及盐分分布的规律。【结果】土柱试验结果表明,磁化水可加快土壤水分入渗,与对照组相比,300 mT磁处理水可显著提高土壤湿润锋运移速度。在入渗时间为360 min时,0 mT和300 mT的湿润锋深度分别为17.0和18.5 cm;磁化水可加速土壤盐分向下运动,入渗结束后0 mT和300 mT处理在土层28 cm处的电导率值分别为10.9和12.7 mS•cm-1,Cl-含量分别是17.95和25.04 g•kg-1,Na+含量分别是4.61和5.55 g•kg-1,300 mT处理较对照（0 mT）分别增加了16.5%、39.5%和20.4 %。小区试验结果表明磁化水灌溉可显著提高土壤水分渗漏量,CK、300 mT处理（T）第一次承接的土壤渗漏液重量分别为18.8和21.9 kg,磁化水处理较对照处理增加16.5%。灌水结束后,0-100 cm土层的土壤脱盐率总体表现为磁化水处理大于对照处理,但各层脱盐率有所差别。对照和处理土壤表层0-20 cm脱盐率分别为13.8 %和23.2 %,深层土壤80-100 cm脱盐率为11.6%和29.8%。【结论】磁化水灌溉可加速土壤水分的向下运动,加快土壤盐分向下运移,表明磁化水灌溉有利于将更多的盐分淋洗出土体,300 mT磁处理效果最佳。磁化水滴灌为改良盐渍化土壤提供了一种操作简便快速、低投入与高效的方法,为在新疆大面积盐渍化土壤上应用提供了理论依据和技术支撑。     

膜孔单点源肥液入渗运移特性研究

通过单膜孔点源室内入渗试验,研究了膜孔肥液入渗的分布特性与运移规律。研究表明,膜孔肥液入渗湿润体土壤含水率比清水的大;分析了肥液入渗累积入渗量比清水入渗增加的机理;供水入渗过程中,浓度锋运移距离和浓度最大值均随时间的延长而增大;再分布过程中,浓度锋运移距离继续增大,而浓度最大值逐渐减小;膜孔肥液入渗土壤浓度与土壤含水量的关系在不同时间均近似于“S”型曲线。该研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。     

插入式地下滴灌对土壤入渗和水盐分布的影响

【目的】研究插入式地下滴灌对盐碱土壤入渗与水盐分布的影响。【方法】采用室内土柱试验,以阿拉尔灌区春季返盐的盐碱土土壤为研究对象,比较分析不同滴头流量与滴头埋深,对土壤湿润峰运移和湿润体内部水分及盐分的影响规律。【结果】相同入渗时间和滴头流量条件下,地下滴灌比地表滴灌湿润峰深度、湿润面积、湿润体内土壤平均含水量和脱盐深度增加。与CK处理相比较,T₁处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加20.89%和18.01%;T₂处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加45.78%和19.06%。T₁和T₂处理土壤湿润体内含水量平均值分别增加2.48%和1.37%。土壤脱盐深度由10 cm增加至25 cm。增加滴头埋深和流量,能够增加土壤持水效率,T₁～T₄处理0～25 cm土层土壤持水效率分别为2.56%、3.82%、9.81%和13.35%。滴头流量较小,随滴头埋深增加,土壤盐分表聚。T₂处理0～5 cm土层深度土壤积盐率为67.98%。若增加...     

地表滴灌条件下滴灌量对土壤水分入渗、再分布过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行了原位土的单点源滴灌试验,研究不同滴灌量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明:滴灌过程中,当滴灌量较小时,湿润体呈平卧半椭球体分布,随着滴灌量的增大,湿润体呈直立半椭球体分布,湿润体的形状大小受到滴灌量和土壤质地的影响,湿润锋水平运移距离与入渗时间存在显著的对数函数关系;湿润体再分布时间为滴灌停止后的12 h内,滴灌过程中土壤含水率以及土壤含水量变化率在滴头正下方40 cm处达到最大值,滴灌量(Q)≥72 L时,水平再分布距离不再随着滴灌量增大而增加;土壤质地以及土壤层的分布直接影响到含水量变化率。     

局部控制地下浸润灌溉土壤入渗特性研究

通过室内试验,对局部控制地下浸润灌溉不同处理下的土壤水分运动进行了观测分析,并用幂函数对不同处理下湿润锋入渗距离及入渗速率与入渗时间之间的关系进行了拟合,用Kostiakov入渗模型建立了局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系,同时确定了局部控制地下浸润灌溉合理的技术要素组合范围。结果表明,所有处理条件下湿润锋的推移及土壤入渗速率与入渗时间均呈显著或较显著的幂函数关系;Kostiakov入渗模型能准确地描述局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系;局部控水浸润灌溉合理的技术要素组合为:淹没高度为7-9 cm,适宜开孔率为14%左右,灌水下限不低于70%田间持水率。     

地下滴灌条件下土壤水分运动研究

[目的]研究地下滴灌条件下土壤水分的运动规律。[方法]利用TDR测定土壤含水率,连续观测得到地下滴灌灌水过程中湿润锋的运移动态、灌水完毕时及24h后的土壤含水率分布情况。[结果]随着时间的延长,湿润锋的进展速度逐渐减小。灌水完毕时含水率等值线的整体分布近似为椭圆形,与壤土水分分布的一般特征相吻合。由于蒸发因素的存在,接近地表部分的土壤含水率为9.2%,小于土壤初始含水率,停止灌溉24h后,除土壤内部的含水率重新分布之外,土壤湿润体的形状和范围也有了较大的改变,水分达到了地表下70cm处,但湿润体在水平方向的运移却不很明显。[结论]该研究初步了解了地下滴灌条件下土壤水分入渗的特征。     

土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响

通过室内模拟试验与理论分析,探究4种不同土壤初始含水率条件下深层坑渗灌土壤水分运动规律。结果表明:初始含水率对入渗特性有显著影响。相同入渗时间,初始含水率越大,累积入渗量越小,入渗率也越小;而湿润锋运移距离随初始含水率的增大而增加;初始含水率越大,湿润体也越大,且相同位置的含水率也越大。建立了改进的Kostiakov入渗模型,以及初始含水率与湿润锋运移距离的幂函数关系,对所建模型进行验证,精度较高。     

夹砂层土壤入渗过程水盐运动规律室内模拟试验研究

[目的]研究夹砂层土壤入渗过程的水盐运动规律。[方法]通过室内土柱模拟试验,观测了灌水条件下夹砂层和均质土壤的水分入渗过程并分析了夹砂层土壤的盐分运动规律。[结果]灌水之后,土壤表层所含的部分固态盐溶解,并与原有的土壤溶液一起随着水分下渗,在下层形成盐峰。土层深度越大,盐峰形成越晚。盐峰过后,土壤盐分迅速下降,进入脱盐阶段,脱盐达到一定程度后,土壤盐分趋于稳定。84 h后无砂层土壤盐分最高土层为90 cm土层,夹砂层土壤盐分最高土层为70 cm土层。180 h后无砂层土壤盐分最高土层仍是90 cm土层,但与84 h的盐分最高值相比有所下降,而夹砂层土壤盐分最高土层为70和90 cm 2个土层。276 h后盐峰下移至110 cm土层。[结论]该研究为滨海盐碱地改良和利用提供了理论依据。     

土壤水分在根渗灌条件下的动态变化规律研究

对根渗灌新型节水灌溉技术水分动态变化进行研究,利用Watch Dog 2800水分测试仪的水分传感器SM100进行监测,材料采用直径25 cm的根渗管。分析灌水过程中和停灌后土壤水分动态变化和规律。通过大田试验,结果表明:在根渗灌条件下,水分是以线源入渗土壤,在渗灌速率为87.86 L/(h.m),灌水时间为100 min时湿润锋径向移动速率远小于垂向移动速率,移动过程呈椭圆形分布扩散。根据不同模型拟合的土壤湿润锋的动态变化,认为二次多项式模型的拟合程度较好。     

深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟

为探讨深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗特性,采用Hydrus-2D软件,建立深层坑渗灌双灌水器条件下的土壤水分运动模型,并通过机理试验对比分析,推求模型参数.结果表明:水平、垂直向上以及垂直向下3个方向湿润锋的拟合结果和实测结果的误差分别为1.28％,3.73％和4.04％,观测点土壤含水量拟合结果与实测结果的平均误差为9.1％,说明所建模型模拟的湿润锋和土壤含水量精度较高.在此基础上,采用该模型分析了湿润体内的土壤水分运动过程,结果表明,随入渗时间的增加,土壤水分运动速度逐渐变慢.     

考虑水分再分布的沟灌入渗模拟与春小麦垄作沟灌合理垄宽

垄作沟灌技术具有显著的节水增产作用,但在春小麦种植中应用尚缺乏参数设计方面的理论支撑。本研究采用粉砂质粘壤土与粘土两种典型土壤实测水分运动参数和HYDRUS软件,模拟了梯形灌水沟不同垄宽情况下的土壤水分运动和停水后水分再分布,研究了不同灌水量时湿润锋推进过程和水分再分布后的湿润体变化,分析了设计灌水定额下适宜作物生长湿润体范围,提出了粉砂质粘壤土和粘土宜采用的合理垄宽为20～50 cm和20～35 cm,这一结果为干旱区春小麦垄作沟灌技术推广提供了技术支撑。     

盐溶液对土壤入渗特性的影响(英文)

[目的]分析盐溶液对土壤入渗特性的影响,为进一步研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供参考。[方法]以NaCl、CaCl2溶液为主要试验材料,利用室内一维垂直土柱积水入渗试验,研究不同种类、不同浓度的盐溶液对土壤入渗能力的影响。[结果]溶液浓度对水分入渗性能有一定影响,2种溶液入渗率、累积入渗量及湿润锋推进距离的变化表现为50mg/L>100mg/L>10mg/L;溶液浓度相同情况下,不同溶液对水分入渗的影响表现为:NaCl溶液对土壤入渗特性的影响比CaCl2溶液显著,相同时间内,NaCl溶液的累积入渗量和湿润锋推进距离均大于CaCl2溶液;CaCl2溶液相较于NaCl溶液,入渗相同水量所需要的时间长,入渗率较小。入渗率、累积入渗量和湿润锋动态变化符合Philip入渗模型。[结论]该研究仅对室内土柱盐溶液入渗情况进行了分析探讨,涉及浓度较低、范围较小,虽在一定程度上为研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供了参考,但仍需进行更大空间和更大浓度范围的试验研究和探讨工作。     

盐溶液对土壤入渗特性的影响

[目的]分析盐溶液对土壤入渗特性的影响,为进一步研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供参考。[方法]以NaCl、CaCl2溶液为主要试验材料,利用室内一维垂直土柱积水入渗试验,研究不同种类、不同浓度的盐溶液对土壤入渗能力的影响。[结果]溶液浓度对水分入渗性能有一定影响,2种溶液入渗率、累积入渗量及湿润锋推进距离的变化表现为50 mg/L>100 mg/L>10 mg/L;溶液浓度相同情况下,不同溶液对水分入渗的影响表现为:NaCl溶液对土壤入渗特性的影响比CaCl2溶液显著,相同时间内,NaCl溶液的累积入渗量和湿润锋推进距离均大于CaCl2溶液;CaCl2溶液相较于NaCl溶液,入渗相同水量所需要的时间长,入渗率较小。入渗率、累积入渗量和湿润锋动态变化符合Philip入渗模型。[结论]该研究仅对室内土柱盐溶液入渗情况进行了分析探讨,涉及浓度较低、范围较小,虽在一定程度上为研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供了参考,但仍需进行更大空间和更大浓度范围的试验研究和探讨工作。     

参数平均方式对层状夹砂土壤积水入渗数值模拟的影响

为研究非饱和土壤水分运动方程中参数的平均方式对层状土水分运动数值模拟的影响,采用有限差分方法对Richards方程进行离散,并用MATLAB软件编程模拟层状夹砂土柱的薄层积水入渗过程。对差分网格中半节点参数的8种不同平均方式进行了数值模拟稳定性和精度的比较。结果表明:不同平均方式下湿润峰到达某一深度的时间与该处的土壤含水量增速呈负相关关系;间接算术平均和调和平均下的土壤含水率数值振荡较大;几何平均和三点平均2种方式下入渗率、累积入渗量和湿润锋误差相对较小。综合分析,几何平均和三点平均更适合层状夹砂土情况下薄层积水入渗过程的数值模拟。     

Straw layer burial to alleviate salt stress in silty loam soils: Impacts of straw forms

Salt stress can be alleviated by straw layer burial in the soil, but little is known of the appropriate form of the straw layer for optimal regulation of soil water and salinity because of the uncontrollability of field tests. Here, the following four straw forms with compaction thickness of 5 cm buried 40–45 deep were studied: no straw layer(CK), segmented straw(SL, 5 cm in length), straw pellet(SK), and straw powder(SF). The three straw forms(SL, SK and SF) significantly delayed the infiltration of irrigation water down the column profile by 71.20–134.3 h relative to CK and the migration velocity of the wetting front under SF was the slowest. It took longer for the wetting front to transcend SK than SL but shorter for it to reach the bottom of soil column after water crossed the straw layer. Compared with CK, the average volumetric water content in the 0–40 cm soil layer increased by 6.45% under SL, 1.77% under SK and 5.39% under SF. The desalination rates at the 0–40 and 0–100 cm soil layers increased by 5.85 and 3.76% under SL, 6.64 and 1.47% under SK and 5.97 and 4.82% under SF. However, there was no significant difference among straw forms in the 0–40 cm soil layer. Furthermore, the salt leaching efficiency(SLE, g mm~(–1) h~(–1)) above the 40 cm layer under SL was 0.0097, being significantly higher than that under SF(0.0071) by 37.23%. Salt storage under SL, SK and SF in the 40–45 cm layer accounted for 4.50, 16.92 and 7.43% of total storage in the 1-m column profile. Cumulative evaporation under SL and SF decreased significantly by 41.20 and 49.00%, with both treatments having the most significant inhibition of salt accumulation(resalinization rate being 36.06 and 47.15% lower than CK) in the 0–40 cm soil layer. In conclusion, the different forms of straw layers have desalting effects under high irrigation level(446 mm). In particular, SL and SF performed better than SK in promoting deep salt leaching and inhibiting salt accumulation on the soil surface. However, SL was simpler to implement and its SLE was higher. Therefore, the segmented 5 cm straw can be recommended as an optimum physical form for establishing a straw layer for managing saline soils for crop production.     

滴灌对枣园土壤水分运移和红枣叶片的影响

[目的]通过定位试验,研究大田滴灌条件下枣园土壤水分的分布特征.[方法]土壤剖面水分在土壤中的迁移规律,不同覆盖方式对灰枣果园土壤湿度及枣树叶片水分含量的影响.[结果]在一定灌水量和滴灌流量条件下,土壤垂直湿润峰明显大于水平湿润峰,且随着灌水量的增加呈线性关系,水平湿润峰随时间的变化呈显著的二项式函数关系.上午叶片含水量高于下午,但差异未达到显著性水平.覆盖草帘较覆盖地膜处理土壤水分含量高,变化幅度小.[结论]在综合调控土壤水分分布特征时,必须考虑滴灌技术参数对土壤水分分布的影响.     

微孔渗灌土壤水分运动的数值模拟及其应用

建立了含有第3类动边界条件的二维渗灌土壤水分运动数学模型,模型得到了试验的验证,具有较高的精度。模型计算结果表明:供水压力、管壁透水系数和初始土壤水势对土壤水分运动的影响具有显著差异。随着供水压力和管壁导水系数的增大,湿润区范围、湿润区内土壤平均含水率和累积渗水量均相应增加。初始土壤水势越高,湿润区范围、湿润区内土壤平均含水率越大,但累积渗水量却越小。最后结合保护地试验,确定了保护地番茄渗灌栽培的最佳渗灌管设计埋深。