广西赤红壤甘蔗田间滴灌带合理布设参数确定

赤红壤是广西蔗区主要土壤类型之一,为探讨赤红壤蔗区滴灌条件下土壤水分运动规律,该文在试验基础上,利用HYDRUS-3D建立了双点源土壤水分运动数学模型,通过对照试验和模拟情况表明,HYDRUS-3D能较好地模拟试验土样的湿润锋运移规律和土壤含水率变化规律。在此基础上,利用HYDRUS-3D建模分析滴头间距、滴头流量对滴灌灌水均匀性的影响,结果表明:滴头间距对滴灌灌水均匀性影响较大,当滴头流量为1.38 L/h时,30、40、50 cm 3种滴头间距的滴灌带中,仅滴头间距30 cm的滴灌带满足试验土样灌水均匀性的要求;滴头流量对滴灌灌水均匀性也有一定影响,采用较大滴头能提高滴灌的灌水均匀性,但会增加单位灌溉面积设计供水能力,进而增加工程造价。综合考虑灌水均匀度、工程造价、工程运行管理模式以及糖料蔗不同生育期的用水需求,确定广西赤红壤蔗区滴灌带合理的滴头流量为1.38 L/h、滴头间距为30 cm、糖料蔗生育初期的适宜灌水时间为3.5 h,糖料蔗生育旺盛期适宜灌水时间为6.5 h。该结果可为广西赤红壤蔗区滴灌系统田间滴灌带合理设计提供参考。     

滴灌施肥条件下土壤水分和速效钾的分布规律

以速效钾(K2O)含量为112mgL-1的营养液在塿土上进行大田滴灌施肥试验,研究不同滴头流量(2,4,6Lh-1)和灌水施肥量(8,16,24L)条件下水分和速效钾在塿土中的运移、分布情况。结果表明:灌水施肥量为8L时,随滴头流量增大,滴头周围地表积水区半径增大,水分径向运移距离增大、竖向入渗水量减小;随滴头流量增大,速效钾在土壤中的径向运移距离变化不明显,竖向运移距离有减小趋势,距滴头径向30cm范围0～10cm土层土壤速效钾含量增大。滴头流量为2Lh-1时,随灌水施肥量增大,水分和速效钾在土壤中径向和竖向的运移距离增大,径向增大幅度较竖向明显,距滴头径向30cm范围0～30cm土层土壤速效钾含量增大。     

不同滴灌带布设方式对苹果-大豆间作系统土壤化感物质与微生物的影响

为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统土壤酚酸类物质、酶活性和微生物分布特性影响,初步探明间作滴灌条件下,土壤酚酸类物质与土壤生物因子的相互关系。以晋西黄土区典型的苹果—大豆间作系统为研究对象,设置3种(L1、L2、L3)滴灌带间距,分析不同水分分布下土壤酚酸类物质、酶活性和微生物数量的空间分布变化,并在相关性基础上利用逐步回归模型,分析3个土壤因子之间的相互关系。结果表明：除苯甲酸和间苯三酚外,滴灌带间距对酚酸类物质分布影响显著(p<0.05),除过氧化氢酶外,滴灌带间距对酶活性、微生物数量分布有显著影响(p<0.05)。在垂直方向上,不同滴灌带布设方式使酚酸更多地分布在深层土壤,微生物数量和部分酶活性在L1、L2处理中随土层加深而先减后增;在水平方向上,不同滴灌带布设方式对土壤酚酸类物质、细菌和真菌分布影响与间作对照处理一致,随距树距离增加而增加。滴灌条件下,除对羟基苯甲酸外,酚酸类物质受脲酶、过氧化氢酶和放线菌的抑制作用显著,间作处理土壤酚酸总量较单作有所减少。L1处理土壤酶活性、微生物总量最高,L2处理土壤酚酸类物质累积量最低。其中L2处理在酚酸累积量最低的基础上,...     

羧甲基纤维素钠对壤砂土水分运动及水力参数的影响

科学使用羧甲基纤维素钠(CMC)实现保水控盐对于滨海壤砂盐碱土改良具有重要意义,而明晰CMC对滨海壤砂土水分运动规律的影响是科学使用CMC的重要基础。为研究施加CMC滨海壤砂土水分运动规律,本文通过开展一维垂直土柱积水入渗试验,探索不同CMC施量(0、0.1、0.2、0.4、0.6 g?kg-1) 对壤砂土入渗特性、水分分布和土壤水力参数的影响。结果表明,施用CMC土壤的最终累积入渗量增加了4.90％～15.17％、达到预设湿润锋深度的入渗时间增加了61.90%～604.73%;Philip入渗模型参数吸渗率S和Green-Ampt模型参数KsSf均随CMC施量的增加而减少,吸渗率S和平均土壤水扩散率与CMC施量之间的数学关系分别可用二次多项式和指数函数来表示;CMC增强了土壤的持水能力,土壤剖面含水量提高了0.72%～3.74%;CMC通过改变土壤结构影响了土壤水力参数,滞留含水率θr、饱和含水率θs及进气吸力倒数α均与CMC施量呈正相关关系,而与饱和导水率Ks和形状系数n呈反比关系。通过对变异系数CV的分析发现,CMC对饱和导水率Ks和进气吸力倒数α影响表现为中等差异,对滞留含水率θr、饱和含水率θs和形状系数n表现为弱差异。研究结果揭示了CMC对滨海壤砂土减渗保水的内在机理,为滨海盐碱地的改良提供了理论参考。     

基于支持向量机的滴灌灌水器流量预测模型建立与验证

为了直接、准确预测灌水器流量,引入支持向量机预测方法,取灌水器6个工作压力和8个几何参数作为因素,正交设计安排300组灌水器训练样本和30组检测样本,并采用精度较高的SST k-ω模型模拟计算灌水器流量,同时利用遗传算法对支持向量机参数进行优化计算,得到与模拟流量误差最小的流量预测值。结果表明,惩罚参数为100、核函数参数为20时检测样本的流量预测值与模拟值的误差最小,平均相对误差为1.91%,决定系数为0.98,而回归拟合方法计算得到的平均相对误差为6.45%,决定系数为0.93,表明支持向量机预测流量的优越性,且30组试验验证样本的平均相对误差为2.25%,证明支持向量机预测的准确性和可靠性。预测模型建立可有效地提高灌水器研发效率,对水力性能评估和流道结构设计与优化提供依据。     

滴灌带布置模式对北疆机采棉生长及土壤水热盐分布特征的影响

随着新疆机采棉膜下滴灌技术的发展,滴灌带的布置模式不断发生改变。为研究新疆地区膜下滴灌带的布置模式对土壤水热盐分布特性及棉花生长的影响,探索新疆机采棉种植最适宜的滴灌带布置模式,该研究采用2 a田间小区试验,设置2种膜下滴灌机采棉种植模式（T1：一膜两管六行模式;T2：一膜三管六行模式）,另设置传统种植模式（T3：一膜两管四行模式）作为对照处理。结果得出T1和T2模式下土壤的保温隔热效果均优于常规模式T3,地膜覆盖下土壤温度增温快、降温慢,表现出较好的保温效果,有利于棉花早期的出苗发育;棉花生长中后期,T2模式下0～60 cm土层土壤平均含水率显著高于T1和T3模式（P<0.05）,其耕层中上部保水能力更优;在棉花生长中期,T2模式下棉花主根系层形成一个脱盐区;整体而言,棉花生长后期0～60 cm土层土壤平均盐分T2相似文献   

基于数值模拟的土壤水力参数对土壤水长程相关性的影响分析

为探究不同气候条件下土壤水力参数对土壤水长程相关性的影响,利用HYDRUS-1D模型,以湿润、半干旱和干旱气候区的气象数据为驱动,结合生成的砂土和黏壤土土壤水力参数集,模拟生成土壤水时间序列集;而后,利用去趋势波动分析法对生成的土壤水数据进行长程相关性分析.结果 表明:(1)土壤水标度指数(h)介于0.570～1.91...     

近30年中美玉米带生长季干旱特征的差异及成因分析

气候变化背景下,中美两国玉米的种植均受到了干旱灾害的严重影响。为有效借鉴美国抗旱减灾措施与经验,利用1986?2015年位于中国东北和美国大平原的世界两大黄金玉米带的气象资料,计算其标准化降水蒸散指数(SPEI),通过线性倾向估计、相关性检验等统计方法,比较两地干旱特征的差异并分析其成因。结果表明：与美国相比,中国东北玉米带生长季的太阳辐射较高、平均气温较低、降水更为稀少且集中在玉米生长后期,美国玉米带生长前、后期的降水较均衡;两地不同生育阶段的SPEI年际波动及干旱频率、强度和干旱范围的时间变化均有明显不同,且在空间分布上具有各自的特征;由于中国东北玉米带生长季出现异常高温少雨高辐射天气的频次高于美国玉米带,故其在玉米生长前、后期的干旱频率及强度均高于美国,尤其生长后期因美国异常天气出现频次较低,两地差异更为显著。两地具有较为一致的光温水演变特征,导致其干湿变化趋势较为一致,即玉米生长前期均趋于湿润而后期趋于干旱,但仅美国玉米带生长前期湿润化趋势明显,其原因主要是该生长期降水明显增加及辐射显著降低。在应对干旱威胁时,美国可能会较注重对玉米带前期干旱的管理,而中国东北除关注前期干旱管理外,还需特别重视玉米生长后期的抗旱措施保障。因此,在借鉴国外抗旱减灾经验时,需充分考虑国内外干旱灾害发生规律及灾害主导因子的不同,从而对抗灾措施进行相应调整。     

基于渗流井理论的放水试验数值模拟及水文地质参数不确定性分析

[目的]建立可靠的地下水数值模型,为煤矿矿坑涌水的预测提供参考。[方法]采用Modflow-2005中的Conduit Flow Process(CFP)方法对某煤矿放水试验进行模拟,并用局部灵敏度分析方法进行水文地质参数不确定性分析。[结果]建立了"渗流—管流耦合模型",经过反复调参,分析拟合结果,求得最佳拟合的水文地质参数。通过灵敏度分析,获得最大的灵敏度参数。[结论]研究区内含水层渗透性差异比较大,在疏放水过程中要做好预防措施;灵敏度分析结果表明,井管C值对放水试验影响最大,纵向上侏罗系下统延安组渗透系数的影响大于其他含水岩组。     

点源滴灌滴头流量与湿润体关系研究

滴头流量影响土壤湿润体的大小和形状,从而对作物根系生长也有影响。工程设计中应根据滴头流量与土壤湿润体的关系确定滴头流量的设计依据。该文以等效圆柱湿润体模型为基础,建立了点源滴灌滴头流量的数学模型,针对模型中各因子随滴头流量的变化过程进行实验分析,确定影响点源滴灌滴头流量设计的主要因素。实验所用土壤为重壤土、中壤土、砂壤土,滴头流量分别为1、2、3、4 L/h。结果表明：滴头流量对湿润锋水平运移的影响比对垂直运移的影响大;地表积水区的变化对土壤湿润锋水平运移有控制作用。点源滴灌设计中,除了土壤入渗特性外,设计湿润比(或湿润直径)也是选择滴头流量的重要依据。     

多点源滴灌条件下土壤水分运动的数值模拟

为了摸清多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,为密植作物滴灌系统的合理设计提供依据,本文根据非饱和土壤水动力学理论和多点源滴灌条件下土壤水分运动特征,建立了多点源滴灌条件下土壤水分运动数学模型,利用商业化软件Hydrus对模型进行了求解。模拟结果与实测情况对照表明,模拟的入渗过程与实测的入渗过程基本吻合,均遵循点源入渗、湿润区交汇和最终形成湿润带的演变规律;模拟的交汇时间和入渗深度与实测的相比,偏差均在10%以内;在湿润锋交汇前,湿润区内部土壤含水率模拟值与实测值的差异较小,吻合较好,在湿润锋交汇后,湿润区上部土壤含水率的模拟值要比实测值小一些。总体而言,模拟结果还是能比较真实地反映多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,可为滴灌系统的合理设计及运行提供一定的理论依据。     

日光温室滴灌条件下滴头流量和间距对黄瓜生长的影响

滴头流量和滴头间距是影响滴灌系统投资的重要参数,为探索降低系统投资,在日光温室中进行了滴头流量和滴头间距对黄瓜生长影响的试验。试验共设4种处理,滴头流量/滴头间距分别为2.7 L·h^-1/30 cm、2.7 L·h^-1/50 cm、1.4 L·h^-1/30 cm和1.4 L·h^-1/50 cm,处理间灌水量相同。研究结果表明：在相同灌水量情况下,4种处理的产量分别为80.63、85.66、94.31和90.91 t/hm²,作物水分利用效率分别为23.6、24.9、27.9和25.4 kg/m³,没有形成显著统计差异。由此可见在试验限定条件下对于温室垄作黄瓜,滴灌系统采用较大的滴头间距和较小的滴头流量时,不会影响产量与质量,但可降低系统投资。试验还得出了黄瓜各生育阶段的耗水量、作物系数和需水系数。     

极端干旱地区滴灌条件下葡萄生长发育特征

不同滴灌布设方式下,土壤含水率不尽相同,作物的长势和产量也因此受到影响。为探究滴灌管道布置方式和系统技术参数对葡萄植株生长发育特性和产量的影响,并优选出适合吐哈盆地的葡萄滴灌技术参数,该文对不同滴灌技术下土壤含水率以及成熟期葡萄植株生理指标进行观测和分析,结果表明：地面滴灌3管布置、滴头流量2.7 L/h、滴头间距30 cm的处理达到了最优效果,该处理下的土壤含水率、葡萄水分生理指标和产量均处于较高水平。     

滨海盐渍土原土滴灌水盐调控对土壤水力性质的影响

为研究滨海盐渍土滴灌原土水盐调控不同处理对土壤导水率(K)、土壤孔隙大小分布常数(Gardnerα)、土壤孔隙对水流贡献率等水力性质的影响,在滨海盐渍土上进行滤层及基质势(-5、-10、-15、-20、-25kPa)处理的原土水盐调控试验。用圆盘入渗仪在-15、-6、-3、0cm4个连续增大的负压下进行入渗测定,并计算不同负压下导水率、土壤孔隙大小分布常数、孔隙级别对水流的贡献率。结果表明:经原土水盐调控后,各处理的饱和导水率、土壤孔隙大小分布常数较对照增大,在-6和-15cm水头下的导水率较对照减少,在-3cm水头下的导水率无明显变化规律。滤层处理下土壤的饱和导水率、-6cm水头下的导水率、土壤孔隙大小分布常数较无滤层处理有显著提高;各处理土壤大孔隙对水流的贡献率大于对照处理,中等孔隙2及小孔隙对水流的贡献率小于对照处理。滤层处理是不同级别土壤孔隙对水流贡献率大小的主要影响因素,其中滤层的土壤大孔隙、中等孔隙1对水流的贡献率显著高于无滤层。可见,经原土水盐调控后,土壤饱和导水率、-6cm水头下的导水率、土壤孔隙大小分布常数明显增加,土壤大孔隙增加,小孔隙减少,土壤结构得到改善。     

干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响

研究新疆干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响,为滴灌均匀系数设计与评价标准的修订和完善提供依据。供试作物为棉花,试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.65(C1)、0.78(C2)和0.94(C3)3个水平,灌水量设置充分灌水量的50%、75%和100%3个水平。结果表明,棉花生育期内根系层0～60cm土层含水率均匀系数保持在较高水平(0.80～0.97),滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用的影响均未达到显著水平。土壤NO3--N含量均匀系数随时间和空间表现出较强的变化特征,在生育期内的变化范围为-0.27～0.92,且低于土壤含水率均匀系数;滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用对NO3--N含量均匀系数的影响不显著。干旱区作物生育期降水量难以弥补灌水不均匀对水分分布造成的负面影响,滴灌均匀系数对棉花生育期内根系层土壤含水率均匀系数的影响强于初始含水率均匀性和灌水量。上述结果可供制定干旱区滴灌均匀系数标准时参考。     

气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分及其灌水量的影响

气候变暖加剧了土壤水分蒸发,带动土壤盐分向上移动,引起土壤盐分增加,导致土壤盐碱危害加剧。采用近35 a来的土壤盐分定位观测资料和气象资料,研究气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分变化的影响。研究结果表明：近 35 a随着全球变暖,宁夏引黄灌区土壤全盐含量呈明显的增加趋势,轻盐化土壤、中盐化土壤和重盐化土壤全盐质量分数分别增加0.08、0.13和0.19 g/kg;当温度增加0.5～3.0℃时,宁夏引黄灌区轻盐化土壤、中盐化土壤和重盐化土壤淋洗土壤增加盐分所需的灌水量分别增加8.2%～9.1%、8.2%～8.7%和8.3%～8.8%,总灌水量增加1.29～1.40亿m3。     

移动滴灌系统土壤水分入渗试验与数值模拟

为减少大型喷灌机的喷灌水分蒸发漂移损失,将低压喷头改装成按适当间距布置的大流量压力补偿滴灌管,使大型喷灌机自走时拖拽滴灌管,实现边移动边滴灌。该移动滴灌系统融合了大型喷灌机与滴灌的技术优势,具有较高的节水潜力,研究其土壤水分入渗规律对于设计节水高效的灌溉系统具有重要意义。为确定移动滴灌管灌水后的土壤湿润体形状及土壤水分分布情况,该研究搭建了移动滴灌试验装置,设置30、40与50 mm 3种灌水深度进行移动滴灌土箱试验,同时利用HYDRUS-2D建立移动滴灌条件下的土壤水分运动数值模型。模拟与实测结果对比表明,所构建模型能较准确地反映移动滴灌的土壤水分运动规律,土壤剖面中的水分运动均遵循面源入渗模式,灌水后48 h土壤剖面含水率模拟值的标准均方根误差低于20%,各测点处含水率变化过程模拟的标准均方根误差值总体低于25%。利用所建模型分析了砂壤土、壤土与粉壤土3种不同的土壤质地,20、30与40 mm 3种不同的灌水深度以及0.050、0.075、0.100、0.125与0.150 cm3/cm3 5种不同的土壤初始含水率对移动滴灌条件下土壤水分入渗规律的影响。结果表明土壤质地对湿润峰运移距离与湿润体形状的影响较大,土壤砂性越强,湿润体横截面积越大,可以适应更大的滴灌管安装间距;对于供试砂壤土而言,增大灌水深度与土壤初始含水率,均可以提高湿润峰运移距离和灌水均匀性,但会加大深层渗漏风险。该研究结果对于大型喷灌机的移动滴灌系统设计运行具有重要参考价值。     

新疆膜下滴灌棉田生育期地温变化规律

覆膜条件下地温将发生改变,为研究其变化规律,2008和2009年在新疆库尔勒市开展了棉花膜下滴灌田间试验,设置了不同灌溉处理和地表覆盖情况的试验小区,对土壤水热状况进行了监测和对比,结果表明：气象条件、土壤水分、地膜和棉株覆盖等因素综合影响棉花生育期地温分布规律,出苗期15 cm深度处膜下地温高于膜间1.6℃,蕾期和花铃期膜间地温逐渐超过膜下,吐絮期二者又趋于相等;土壤水分和温度存在耦合作用,土壤含水率高则热容量大,相应的温度变化幅度小,但在相同的含水率下,覆膜处理平均地温高于无膜处理。研究表明,膜下滴灌有效起到保温保墒作用,克服土壤高地温低含水率或低地温高含水率的矛盾,可为作物生长创造较好的土壤水热条件。