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...     

微润灌管带埋深对土壤水分及青椒生长的影响

为研究微润灌溉管带埋深对土壤水分及温室青椒生长的影响,采用在微润灌条件下的温室种植试验,对不同管带埋深下青椒根区土壤水分分布及青椒株高、产量、灌溉水生产率进行了研究。结果表明:微润管埋深越深,湿润范围内的土壤平均含水率越低,微润管湿润范围越小。管带埋深为20 cm,青椒株高、产量均为最大,最适宜青椒生长发育。管带埋深对青椒株高增长随时间变化符合Logistic模型,拟合效果良好。管带埋深为20 cm时,青椒灌溉水生产率最高。     

微润灌压力水头对土壤水分及青椒生长的影响研究

压力水头是微润灌溉的重要控制指标,为研究其对土壤水分及温室青椒生长的影响特性,设计种植了由3种压力水头与2种管带埋深交叉组成的6组试验作物,并对不同压力水头下青椒根区土壤水分变化以及其株高、产量、灌溉水分利用效率进行了试验研究。结果表明:压力水头为150 cm时,最适宜青椒生长发育;不同压力水头下,青椒株高增长随定植时间的变化曲线可以用Logistic函数进行拟合,拟合效果良好;压力水头为100 cm,青椒灌溉水利用率最高。     

生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响

为了了解生物炭施加对宁南山区黑垆土土壤水分运移特征参数影响,以宁南山区典型土壤黑垆土为研究对象,按0%,1%,2%和3%的比例将土壤改良剂生物炭施加到垂直和水平土柱中,探讨不同施加比例下入渗速率、饱和体积含水量、饱和导水率、饱和扩散率等土壤水分运移特征参数的变化.研究结果表明:生物炭施加比例1%,2%和3%的土壤体积含水量较0%增加了2.98%,6.45%和7.94%,生物炭施加减缓了土壤入渗速率,提高了土壤持水性能;Philip模型比Kostiakov模型更加能反映出不同比例生物炭施加下土壤水分入渗过程;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和体积含水量分别较0%增加了5.05%,8.33%和9.85%,饱和导水率分别减少了45.71%,62.86%和74.28%,生物炭施加提高了土壤持水能力;Van Gencuhten中1%,2%,3%的参数a较0%分别减少了31.90%,29.25%,19.23%;n分别减少了0.28%,0.16%,0.66%;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和扩散率分别较0%减少了58.46%,77.96%和89.28%.生物炭施加改良了土壤结构,增加了土壤体积含水量,提高了土壤持水性能.     

不同生物炭添加量对土壤水分运动过程的影响及模拟研究

针对中国西北干旱区季节性降雨不均匀,土壤蒸发损失大等问题,试图通过生物炭添加改善土壤水分入渗和蒸发过程.采用室内土柱试验,研究6种生物炭质量添加比例[0(CK)、1％(B1)、2％(B2)、3％(B3)、5％(B5)、7％(B7)]对土壤湿润锋运移距离、累积入渗量和累积蒸发量的影响,并验证生物炭添加条件下不同入渗和蒸发...     

低压微润灌灌水均匀性及土壤水分分布特性

采用低压微润灌和滴灌进行西瓜灌溉对比试验,分析不同断面不同土层土壤水分分布特征及灌水均匀性。研究表明:滴灌土壤水分在垂直方向上分层明显,灌后土壤水分主要集中在0~40cm土层,水平方向上土壤含水率随着离滴头距离的增大逐渐降低;微润灌土壤水分在垂直方向上微润带下层土壤含水率大于上层土壤含水率;微润灌呈立体供水状态,微润带左右土壤水分分布特征相似,灌水均匀度较高;微润灌表层土壤形成干土层,起到覆膜作用,减少了表层土壤蒸发,提高了灌溉水利用系数;生育期内,微润灌短时间内各个土层土壤水分动态变化较小,减小了灌溉工作强度;微润灌0~30cm土层土壤含水率变异系数较小;表层土壤含水率变异系数微润灌及滴灌均较大;微润灌土壤主要湿润区在5~30cm土层,土壤水分在5cm和30cm土层相对均匀;滴灌土壤主要湿润区在0~50cm土层,土壤水分在10~40cm土层相对均匀。     

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。     

微润灌条件下广西山区主要土壤水分运移规律研究

微润灌是广西山区近年来得到较大推广的灌溉技术。在广西山区选择砂土、壤土和黏土等3种典型土壤,并开展微润灌在这三种土壤条件下的土壤水分运移规律研究。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0.43 L/h,分别为地表自由出流的38.10%、49.21%和68.25%;2微润管在黏土的水分运移形状基本为圆形,砂土和壤土的湿润形状为上小下大的椭圆形;3同等条件下,水分在砂土的水平和垂直向下运移速率最大,壤土次之,黏土最小;4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;5根据微润管的土壤水分运移规律,提出微润管在砂土、壤土和黏土的适宜埋深分别为10、15和20 cm。     

微润灌管带埋深及压力水头对土壤水分累积入渗量的影响与模拟

微润灌是一种全新的低能耗节水灌溉技术,应用前景广阔。为了揭示微润灌管带埋深及压力水头对累积入渗量的影响,采用室内土箱试验,对不同管带埋深(D5、D10、D15、D20)与压力水头(H100、H150、H200)条件下的水分入渗过程进行了研究。结果表明:不同压力水头处理后的累积入渗量大小表现为:H200H150H100,不同埋深处理后的累积入渗量大小表现为:D5D10D15D20,埋深、压力水头及两者间的交互效应对总累积入渗量的影响均达到极显著水平。微润灌累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型,压力水头与模型入渗系数、入渗指数呈正相关关系,而管带埋深与模型入渗系数、入渗指数呈负相关关系,管带埋深与压力水头间的交互效应对入渗系数和入渗指数存在极显著影响。进一步分析发现,管带埋深、压力水头与入渗系数之间的关系分别符合线性函数和指数函数,而与入渗指数之间的关系均符合指数函数,将其代入Kostiakov模型,建立了管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的微润灌累积入渗量模型DH-K(Kostiakov修正模型)。经验证,DH-K模型的平均相对误差MAPE仅为3.97%,模拟精度较高,可用于微润灌管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的累积入渗量预测。     

微润灌对冬小麦生长和水分利用效率的影响

【目的】探明微润灌对大田密植型作物生长与灌溉水利用效率的影响。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田完全随机试验,通过微润灌与滴灌(地下滴灌、地表滴灌)、无灌溉对比,研究了微润灌对冬小麦生长、旗叶特性、产量及水分利用效率的影响。【结果】微润灌冬小麦株高、干物质质量、群体增长率、旗叶特性、产量、作物水分利用效率及灌溉水分利用效率均高于未灌溉处理,与滴灌对冬小麦生长的影响具有相似性,在灌溉大田密植型作物冬小麦方面具有较强的适用性。与滴灌相比,微润灌节水效果显著,灌水量约为滴灌的3/4,微润灌可延长冬小麦生育期约5 d,也可提高冬小麦株高、干物质量、群体增长率、旗叶特性、产量、作物水分利用效率及灌溉水分利用效率。【结论】为确保冬小麦生长指标及产量达最优,建议实践应用中,在作物关键需水期(抽雄期、灌浆成熟期)应适当增大微润灌工作压力。     

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。     

埋深与压力对微润灌湿润体水分运移的影响

为探明微润灌土壤湿润体特性,设置5个不同埋深,6个不同压力水头,通过室内土箱试验研究了微润灌土壤水分运动规律。结果表明：压力水头是决定微润灌流量的重要因素;微润带埋深显著影响土壤湿润体的形状,湿润锋水平运移距离与宽深比γ均随埋深的增大而减小,垂直运移距离随埋深的增大而略微增大;土壤累计入渗量与埋深呈负相关关系;累计入渗量随灌水时间的变化过程符合Kostiakov入渗模型,建立了不同埋深累计入渗量预测模型,并用实测值进行了验证,实测值与预测值具有较高的相关性;土壤湿润均匀系数与埋深呈正相关,粘壤土微润灌最适埋深为15~20 cm。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响

为了探究生物炭混掺量对不同配比沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响,采用室内土箱模拟试验,设置4个生物炭混掺水平（生物炭、土壤质量百分比分别为0、1%、2%、5%（B0、B1、B2、B5））和4个沼液配比水平（沼液、水体积比分别为0、1∶8、1∶6、1∶4(Z0、Z1∶8、Z1∶6、Z1∶4））,探求小麦秸秆生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤持水性能、土壤饱和导水率和土壤湿润体特征的影响。结果表明：土壤持水性能随生物炭混掺量和沼液配比的增大而提升;Van-Genuchten模型能够准确拟合各处理土壤水分特征曲线;生物炭混掺和沼液灌溉可以增加土壤孔隙度和毛管孔隙度;土壤饱和导水率随生物炭混掺量的增加呈先降低后升高的趋势,随沼液配比的增大而趋于减小;幂函数能够准确描述不同处理湿润锋运移距离与灌水时间的关系;生物炭混掺量为5%时,湿润锋垂直向下运移距离增大,垂直向上和水平方向运移距离减小,存在深层渗漏可能;湿润锋运移距离、湿润体体积、土壤高含水率分布区域面积均在生物炭混掺量为2%、沼液配比为1∶4时结果最优。综合考虑各项指标, 处理Z1∶4B2的生物炭混掺量和沼液配比能够使间接地下滴灌下的粉壤土获得较好的土壤水力特性。     

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。     

基于HYDRUS-3D模型的微润灌溉土壤水分入渗模拟

掌握土壤水分入渗规律对于合理制定灌溉方案、设置灌溉参数和改进灌溉技术有重要意义。为探究微润灌溉条件下土壤水分入渗规律,利用HYDRUS-3D有限元模型对微润灌溉下土壤水分入渗进行了数值模拟,讨论了初始压力水头和土壤质地对土壤水分入渗的影响。数值模拟结果显示：在土壤水分入渗的垂直剖面上湿润体以微润管为中心呈同心圆状向外扩散,扩散速率与初始压力水头呈正相关。模拟试验周期为36h,分3个时间段进行土壤水分扩散速率的计算,0~5h内土壤水分平均入渗速率为1.85cm/h,6~15h内的平均入渗速率为0.79cm/h,16~36h内的平均水分入渗速率为0.59cm/h。土壤含水率最大值出现在微润管周围,向外围呈减小趋势。相同时间内土壤湿润峰运移距离随初始压力水头的增大而增大,微润灌溉下水分入渗速率在3种质地的土壤（砂壤土、壤土、粘壤土）中依次增大,并测得在压力水头为-180cm时整个模拟周期中3种质地土壤的平均水分扩散速率分别为：0.69、0.53、0.46cm/h。研究表明,土壤含水率和水分扩散速率随压力水头的增大而增大,随土壤黏粒含量的增大而减小。     

蓄水多坑入渗条件下土壤水分运动建模与试

针对蓄水坑灌坑内水头高且非恒定和土壤入渗边界复杂的特点,建立了蓄水多坑三维入渗及土壤水分运动数学模型,采用ADI交替方向隐式差分格式结合Gauess-Seidel迭代法对模型进行求解,并进行了试验验证,结果表明计算值与实测值吻合较好,说明所建立的数学模型正确,采用的数值求解方法是可行的.     

入渗水矿化度对点源滴灌土壤水盐运移特征的影响

通过室内试验,初步研究了入渗水矿化度对点源滴灌土壤水盐运移特征的影响,结果表明,在入渗土层深度相同时,入渗水矿化度越高,土壤剖面含水率和土壤剖面含盐量相对越大;在入渗时间相同时,入渗水矿化度越高,湿润锋水平运移的距离越大;在点源滴灌条件下湿润锋水平运移距离随滴水时间的变化规律符合二次函数关系。     

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.