微润交替灌溉下土壤水分运移特征研究

为探明微润交替灌溉下土壤水分运移特征,采用室内土箱试验,以黏壤土为例,设置1 m压力水头,10 cm微润管埋深,8 d交替周期,设置3组不同微润管铺设间距(10、20、30 cm),观测不同微润管间距条件下,微润交替灌溉下土壤水分运移情况,试验重复3次。结果表明:微润管间距30 cm时,土箱中线区域土壤含水率维持在初始含水率1.38%左右,2条微润管形成的土壤湿润体均为圆柱体,彼此不相交;微润管间距20 cm时,土箱中线区域土壤含水量在交替灌溉管道后开始上升,试验结束时土壤含水率为11.01%,2条微润管所形成的土壤湿润体为2个相交圆柱体,彼此影响不大;微润管间距10 cm时,土箱中线处含水率从试验开始后不断上升,试验结束时土壤含水量为13.88%,2条微润管所形成的土壤湿润体呈近似椭圆柱体。     

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.     

浑水灌溉下土壤水分变化研究

通过开展不同含沙量和粒径组成浑水测坑入渗试验,对灌水过程中(120min内)含沙量和粒径组成因素对不同土层土壤水吸力变化率及变化响应时间的影响进行了初步研究。研究认为:灌溉浑水含沙量越大,泥沙粒径组成越细,水分在土壤中的运动速度越缓慢;同时,泥沙粒径越细,含沙量变化对土壤水分变化的影响越明显,可认为,细颗粒泥沙较粗颗粒泥沙能够更有效地充填土壤孔隙,阻断土壤水下渗通道,从而减缓土壤水分运动速度。     

微润管灌溉技术参数试验研究

以微润管为试验材料,设置裸露式和地埋式2种处理,研究了不同土壤质地和首部供水压力条件下微润管的合理铺设长度、出水量以及土壤水分分布情况。结果表明,不同土壤质地下,微润管出水量与管中水压均呈线性关系,单位长度出水量随管段压力的增加而增大,极限铺设长度随首部压力增大而增大。试验条件下,地埋式微润管周围稳定土壤含水率为18%~21%,基本保持在土壤田间持水率的70%~90%,说明间距60cm是较为合理的布设方式。     

苹果树微润灌溉技术试验研究

微润灌溉技术是一种新型节水灌溉技术,为了更为科学合理的推广应用,通过微润灌和沟灌对比试验研究了不同灌溉方式对苹果树生长的影响。试验结果表明苹果树在微润灌溉条件下,生育期内各生长指标均优于沟灌灌溉,其中苹果树根系增加93.4%,毛根根系增加98%,叶面积增加19.2%,百叶重增加9%;利用微润灌溉技术灌溉,全生育期灌水8次,灌水量为1 092.45m3/hm2,产量45 993.75kg/hm2,较沟灌节水28%,增产34.8%。此外,品质检测结果表明微润灌溉果品等级得到显著提高。由此可见,微润灌溉技术有利于作物生长,具有明显的节水增产特点,能得到较高的经济效益,适用于苹果树节水灌溉。     

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。     

微润灌溉技术下大棚小葱生长动态试验研究

将微润灌溉技术应用于大棚种植试验中,设置了5种不同的处理来探究微润灌溉条件下微润管埋深与压力水头对小葱株高、产量以及土壤水分分布的影响。其中,常规浇灌作为对照,当做一组处理。结果表明:在小葱生长期内,各处理日均用水量和株高都随生育期的进行先增大后减小;微润管埋深对土壤水分分布影响较大,而压力水头对水分分布影响较小;微润管的埋深和压力水头对小葱生长、产量有较大的影响,且埋深比水头对小葱生长状况的影响更为明显;微润管埋深为4 cm的处理在长势与产量方面优于埋深为7 cm的;微润灌溉条件下,小葱的长势与产量较优于常规浇灌;微润灌溉较常规浇灌略微节水。     

不同灌水定额条件下土壤水分空间变化特征研究

通过时域反射仪,对不同灌水定额下土壤含水率的变化进行了试验研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。因灌水量不同,土壤水分曲线从"3"型到"7"型再到"2"型曲线,规律性地揭示了灌水量对不同深度土壤水分变化曲线的渐变影响。同时研究了土壤水分运移的时间效应和垂直分布特征,通过图表规律的汇总将0~180 cm土层按其土壤水分运移规律进行划分。土壤湿度的垂直变化可分为4层:活跃层(0~30 cm);贮水层(30~60 cm);缓变层(60~100 cm);均稳层(100~180 cm)。利用克立格法对各试验小区在N-S方向上进行了空间插值分析。采用多项式拟合与峰值拟合探讨这2种拟合方程在土壤含水率垂直分布上的应用。     

微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的影响

为探究微润灌溉条件下水分在不同质地土壤中的入渗情况,分别选取黏壤土和黏土2种质地土壤,土壤体积质量均为1.35 g/cm3,压力水头为2 m,测定累计入渗量、湿润锋及土壤含水率3个指标。结果表明,水分累计入渗量与土壤含黏粒量为负相关关系;湿润锋是以微润管为中心的近似圆形,水平运移距离与垂直向下运移距离均大于垂直向上运移距离;湿润锋运移距离与时间的关系近似为幂函数关系;土壤含黏粒量越高,水分在土壤中的入渗速率越慢,湿润体的范围越小;同一取样点的土壤含水率随含黏粒量的增加而降低,经计算,微润灌溉的灌水均匀性符合要求。试验结论为微润灌溉系统的参数设计提供了理论参考。     

降雨灌溉入渗条件下土壤水分运动

根据中科院栾城农业生态系统综合试验站和栾城县气象站的常规观测资料，运用SWAP软件对太行山山前平原—河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟。从土壤含水量及土水势等方面，初步分析了降雨入渗补给条件下土壤水分运动的规律，运用实际观测资料与数值模拟结果进行了初步分析，论述了降雨与土壤水、地下水之间的转换关系。通过分析和讨论，探求了大埋深条件下降雨入渗过程，初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响。     

重力滴灌条件下山区果园土壤水分动态与果树灌溉制度的初步研究

重要研究了京郊山区果园采用重力滴灌系统滴灌条件下土壤水分的动态规律及对果树生长的影响。通过对滴灌链周围直径2m范围内剖面水分的分布与灌溉时间的对应关系的研究,评价了该系统的灌溉效果,初步探讨了重力滴灌条件下果树灌溉制度。     

节水灌溉稻田不同土壤水分条件下水碳通量日变化特征

为了揭示不同土壤水分条件对节水灌溉稻田水碳通量日变化的影响,采用涡度相关系统对2013年节水灌溉稻田水碳通量进行了连续监测,分析了不同土壤水分条件下节水灌溉稻田水汽与CO_2通量的日变化特征。结果表明:各月典型晴日不同土壤水分条件下节水灌溉稻田水汽通量日变化趋势相似,均呈倒U型曲线。生育前期不同土壤水分条件下稻田水汽通量差异较生育后期大,生育前期复水后水汽通量峰值约是复水前的1.25倍。不同土壤水分条件下稻田CO_2通量日变化趋势也相似,呈U型变化。生育前期复水后稻田CO_2通量值较复水前大,水稻生长中后期影响较小。对不同土壤水分条件下稻田水碳通量的分析对节水灌溉制度下农田水碳环境效应及田间小气候研究都有重要的现实意义。     

根灌条件下沙地土壤水分消长变化特征

为了了解根灌条件下沙地土壤水分消长变化特征,采用直插式根灌技术,对人工种植1 a的梭梭进行灌溉试验.对20~100 cm的土壤水分变化,采用TDR土壤水分自动观测仪器,进行24 h的连续观测.土壤水分增长与消退特征:土壤水分增长,分为2个阶段,其一,在始灌后的6 h内,为土壤水分快速增加阶段,快增速率为每小时55.36%;其二,在土壤水分缓慢增加阶段,缓增速率为每小时0.57%,仅是快增速率的1.03%.土壤水分消退,分为2个阶段,其一,在停灌后的6~8 h,为土壤水分快速消退阶段,消退速率为每小时7.58%;其二,在土壤水分缓慢消退阶段,消退速率为每小时0.58%,消退周期为5 d;土壤水分消退的最低阈值为1.45%;在沙坡头区,土壤含水量在1.45%~4.00%,对人工植物生长具有重要意义.土壤水分消退过程,采用幂函数方程拟合,具有较好的拟合效果.对于浅表层20 cm深的土壤含水量,根灌比地面滴灌要高出170%,有效含水量的持有时间,根灌是地面滴灌的12倍,根灌比地面滴灌具有更好的土壤水分保持作用.     

无压地下灌溉条件下土壤水分入渗特性研究

通过室内土箱试验,研究了不同供水压力(-3、0、3cm)和灌水器孔径(4、6、8mm)对无压灌溉下累积入渗量、湿润峰动态变化以及土壤含水率分布的影响。结果表明,不同供水压力和灌水器孔径下累积入渗量、土壤湿润体水平向和垂直向最大湿润距离均随入渗时间的增加以幂函数形式增大,湿润体内土壤含水率沿湿润球体半径方向以二次抛物线形式逐渐减小。随着供水压力的增大,相同时段内的土壤入渗量增大,湿润锋的迁移速度也随之变快;在供水压力相同的条件下,大孔径灌水器在相同时段内的土壤入渗量、水平向和垂直向最大湿润距离均比小孔径灌水器情况下的数值要大。在中大灌水器孔径条件下,土壤含水率随供水压力增大而增大,而小孔径情况下差异显著。     

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。     

微润交替灌溉下管埋深对土壤水分入渗的影响

为了探究微润交替灌溉条件下,地埋微润管合理埋设深度,采用室内土箱模拟试验,研究了当微润管铺设间距为30 cm,压力水头为150 cm,土壤容重为1.25 g/cm3,微润管埋深分别为15和20 cm时的土壤水分累计入渗量、土壤含水率、湿润锋运移距离等指标的变化,每组试验重复3次。结果表明:累计入渗量随时间线性递增,两微润管在埋深15 cm时的累计入渗量比埋深20 cm时的累计入渗量分别高11.33%、13.57%;埋深为15 cm时土壤含水率大于埋深为20 cm的土壤含水率;微润交替灌溉条件下,埋深15 cm时湿润锋运移距离大于埋深20 cm时湿润锋运移距离约0.5~2.9 cm,埋深对湿润锋运移有影响但不显著;湿润锋运移距离与时间的拟合结果为良好的幂函数关系,两者具有显著的相关性;埋深为15 cm时形成的湿润体截面积较埋深20 cm时大,且土体表层已经湿润。     

渗灌条件下土壤水分运动的试验研究

<正> 渗灌是将灌溉水送入透水管道内,水借土壤毛细管吸力作用使水直接进入作物根区附近,以供作物吸收利用的一种灌水方法。灌溉水在土壤中的运动状况对于了解渗灌条件下非饱和土壤水的运动规律、浸润范围、渗水速度以及确定管道埋深、管距等有着密切的关系。 试验是在一个安装了玻璃的土壤箱中进行的。土壤箱高1.6米;长1.5米,宽1.0米,土壤箱上面按不同距离和深度安装有15～25根负压计,用于明察土壤吸力变化情况。土壤箱内表土以下40—52.5厘米处理设内径为12.5厘米的塑料管,用四种不同透水孔径塑料管,即为别在四根塑料管的管顶以下三分之一的管表面积下钻有直径为0.9、0.7、0.3、0.1厘米的园孔四排,纵向间距为10厘米,成梅花状交错布置,以便控制渗管单位渗水率q     

微润灌溉条件下不同交替周期对室外辣椒生长的影响研究

为了探究微润交替灌溉前提下不同交替周期对大棚辣椒生长发育的影响,该试验在1m压力水头前提下,设置4d交替周期(A处理)、8d交替周期(B处理)、持续不间断(C处理)3个不同处理,并设置普通灌溉(D处理)作为对照,通过分析辣椒生长过程中的土壤含水率、茎粗、株高等指标以期得到不同微润灌溉周期对作物生长的影响。研究结果显示:微润灌溉处理组的植株生长指标和生产量均高于普通灌溉组,其中灌溉水分生产率分别为普通灌溉组的2.13、2.09和1.35倍,其中4d交替周期处理的灌溉水分生产率最高。     

微润灌溉技术应用研究分析

基于半透膜特性的微润灌溉技术原理,分析微润灌溉技术的灌溉优势,综述目前国内基于半透膜特性的微润灌溉技术研究重点及研究方法,总结微润灌溉技术的灌溉机理研究,特别是土壤入渗机理及润湿体形成机理的研究,最后介绍微润灌溉性能等方面研究,并对微润灌溉技术的研究趋势及发展方向进行展望。     

微润灌溉技术自动控制的研究

微润灌溉是目前较为节水的一种灌溉技术,在山区、丘陵等严重缺水地区都可以使用,实现其自动控制将具有非常重要意义。选用电磁阀来控制水箱水位,根据作物的日常需水量,设定水箱液位的范围,运用可编程逻辑控制器来控制电磁阀的开闭,使得水箱中液位在设定值范围,大大提高了系统工作效率。