灌溉方式对土壤中水分运动影响的模拟研究

在温室生产中,作物需要的水分主要依靠滴灌和喷灌方式供给,为了解在不同灌溉方式下土壤中水分运动的规律,以Navier-Stokes方程为框架、运用CFX流体动力学分析软件对滴灌和喷灌方式下水分运动情况进行了三维稳态模拟,模拟中设单位时间内供水量相同.模拟结果显示:灌溉方式对土壤中水分运动和分布有重要作用.在滴灌下,水分主要集中在作物根系区域,水分利用效率高.土壤水分呈近球状分布,随着灌溉时间的增加,球形边界逐渐模糊并向土壤深层延伸.在喷灌下,土壤水分一层层向下渗透,水分含量呈从上往下逐步递减,在每一层中的水分含量相对均一,在相同灌溉量下水分接触土壤量比滴灌时少.     

不同节水灌溉技术下水分运动的试验与模拟

根据灌溉水分运动规律,建立了水分入渗和土壤蓄水量动态模型。对喷灌、滴灌、渗灌及波涌灌几种方式下,小麦和玉米两种作物的水分入渗和土壤蓄水量动态进行了对比试验和模拟研究,分析了不同灌溉方式的灌溉机理。     

膜下滴灌新技术

滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器,将水一滴一滴均匀而缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水方法。膜下滴灌则是将地膜栽培技术与滴灌技术有机结合,即在滴灌带或滴灌毛管上覆盖一层地膜,是一项节水增效农田灌溉新技术。膜下滴灌的优点主要有:1. 灌溉用水省。滴灌仅湿润作物根系发育区,属局部灌溉形式,由于滴水强度小于土壤的入渗速度,因而不会形成径流使土壤板结。膜下滴灌滴水量很少,且能够使土壤中有限的水分循环于土壤与地膜之间,减少作物的棵间蒸发。覆盖地膜还能将较小的无效降雨变成有效降雨,提高自然降雨的利用率…     

温室智能装备系列之六 移动式温室精准灌溉施肥机的研究与开发

节水灌溉是现代农业的重点发展方向,滴灌是节水灌溉的重要方式。滴灌非常适合现代温室和园艺等的灌溉。通过安装在滴管上的滴灌带将水一滴一滴的均匀而缓慢地滴入作物根区附近的土壤中,水分借助毛管张力作用在土壤中入渗和扩散。因此,水、肥、农药都可以通过灌溉直接作用于作物根系。     

玉米膜下滴灌覆膜铺带技术要点

<正>玉米膜下滴灌是一种局部控制性灌溉技术,直接向土壤供应已过滤的水分、肥料或其他化学药剂等,供作物根系吸收,满足作物需肥耗水的需要。它没有喷水或沟渠流水,只让水慢慢滴出,在重力和毛细管作用下进行点源入渗运动,使作物主要根区的土壤保持适宜含水状况。滴灌灌水器的流量通常为1.14~10升/小时。1选地应用膜下滴灌技术应选择地势平坦肥沃,土层较深厚,排水方便,土壤以壤土或砂壤为宜,排水方便的     

滴灌下枸杞栽培土壤水分运动规律初探

为达到适时适量节水灌溉的目的,滴灌条件下,对不同土壤、不同树龄的枸杞地土壤水分的运动进行观测。结果表明：不同土壤水分入渗到相同深度及其水分达到饱和所需要的时间不同;相邻滴头间,滴水8h后水分在不同土壤中均互相接触,接触点位于滴头（40cm远,40cm深）坐标处;两次滴水最佳时间为10d。     

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。     

以色列农业启示录

<正>前不久,应以色列化工集团(ICL GROUP)邀请,浙江爱普农业科技发展有限公司组织核心经销商对以色列现代农业发展情况进行了实地考察。以色列沿路都遍布管道,公路旁蓝白色输水干管连接着无数滴灌系统。根据田间土壤湿度传感器和养分检测仪器发出的水肥状况信号,电脑自动把肥料、农药参入灌溉系统,随灌溉水滴入植株根部,滴灌使每寸土地都融入了高科技,真正实现了水肥一体化自动灌溉。这种技术是通过可控管道系统供水,将加压的水经过过滤设施滤"清"后,和水溶性肥料充分融合,形成肥水溶液,进入输水干管-支管-毛管,再由毛管上的滴水器一滴一滴地均匀、定时、定量浸润作物根系发育区,借助土壤毛细管力的作用,使水分在土壤中入渗和扩散,供根系吸收利用。且滴水的强度小于土壤入渗的强度,所以不会形成径流。以色列农业强调"灌溉植物"的概念,     

棉花穴滴灌补水抗旱技术分析

本文主要以棉花为试验材料 ,采用稀穴密株种植方式 ,分析了不同滴灌水量条件下 ,水分在土壤中的运移规律 ,结果表明只有灌水量达到每穴 4 0 0 0mL以上时 ,滴灌水才能达到棉花根系集中层 ,对棉花的生长发育起到促进作用 ,低于 4 0 0 0mL/穴的滴灌水 ,水分利用率较低。     

单点源入渗土壤水分运移室内试验

通过室内滴灌试验对滴灌情况下土壤中的水分运移情况进行观察和含水率变化测定。结果表明,在同一滴头流量下,滴灌所得水平湿润锋X与Y方向上的运移速率一致,且水平湿润锋形状呈圆形分布;在不同滴头流量下,其水平湿润锋在同一方向上的运移速率随着流量的增加而增大,灌溉结束后的湿润锋距离也随着流量的增大而增大,且湿润锋的距离与时间呈幂函数关系;在垂直方向上,滴灌入渗深度随着流量的增大而增大,不同深度土壤的含水率变化前期与时间呈对数函数关系,随着水分再扩散过程的进行,含水率整体下降且最终趋于稳定。     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下,当滴头流量增加时,湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大,水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大;湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系;湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大,但是持续的运移时间没有垂直方向上的长;土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加,距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大,当q≥8 L·h^-1时,滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。     

海南橡胶园砖红壤光谱反射特征分析

[目的]了解海南橡胶园砖红壤的光谱反射特性,为海南胶园土壤分类提供光谱特征的分类指标.[方法]采用ASD Field Spec3高光谱仪采集土壤光谱反射率,对土壤样品进行室内分析,并在此基础上利用经典统计学方法对海南胶园砖红壤光谱反射特性进行分析.[结果]海南橡胶园不同母质发育的砖红壤反射率光谱曲线走势相似,除加来农场只在1900 nm附近出现微弱水分吸收谷外,其余在1400、1900和2200nm附近光谱曲线均出现明显的吸收谷.但不同土壤类型,光谱反射率强度不同且一些特征吸收带出现的位置和表现的相对强度也不同;胶园土壤中有机质和铁离子的含量共同影响着同种母质发育的不同土壤类型的光谱特征,海南土壤中普遍富含铁而有机质含量少,一般铁对光谱的贡献要大于有机质;不同母质发育的砖红壤光谱特征有很大差异,玄武岩发育成的砖红壤光谱特征最特别,反射率始终最小,且只在1900nm附近出现微弱水分吸收谷,土壤类型最易鉴别;通过对光谱聚类分析对橡胶园砖红壤进行简单的分类,结果显示所得分类土壤之间光谱反射率存在显著差异(P＜0.05).[结论]不同类型土壤的反射光谱曲线存在一定的规律性,且随着土壤母质、土壤中的有机质含量及铁离子含量的不同而表现一定的光谱特征差异,因此土壤反射光谱可作为土壤分类的一个指标.     

基于人工降水模拟的不同灌溉方式下土壤水分入渗

针对半干旱地区水资源以及灌溉方式问题,通过人工降水模拟结合正交试验的方法,对不同灌溉方式下土壤水分入渗进行研究,设置了漫灌、沟灌、膜下滴灌3种不同灌溉方式,田间持水率的50%、60%、70%3种不同土壤初始含水率,10、20、30 mm/h 3种不同降水强度进行正交试验。结果表明,降水强度对土壤含水率的变化速率影响最大,降水强度越大,土壤含水率的变化值越大,且不同时间影响程度不同;在同一降水强度下,随着土壤初始含水率的增加,土壤的入渗越慢;不同灌溉方式比较的结果表明,膜下滴灌的膜外入渗最快。研究结果为揭示灌水方式对土壤入渗的影响,为研究土壤水运移和地下水入渗补给提供了参考。     

生物质炭输入对盐化灰漠土壤水分运移的影响

【目的】研究生物质炭输入对氯化物—硫酸盐盐化灰漠土水分垂直运移的影响。【方法】轻、中、重盐渍化土壤输入不同量生物质炭,以不添加生物质炭为对照,通过滴加去离子水,观测湿润锋和累计入渗量随入渗时间的变化。【结果】各程度盐渍化土壤不同生物质炭输入量处理,湿润锋垂直运移距离和累计入渗量随入渗时间的持续均显著增大(P﹤0.05);生物质炭输入阻碍水分在中、重度氯化物-硫酸盐盐化灰漠土入渗,低生物质炭输入量(≤4%)促进水分在轻度盐渍化土壤垂直运移;轻、中度盐化灰漠土输入大量(≥6%)生物质炭可增加累计入渗量,重度盐化土壤累计入渗量随生物质输入量增加而降低;不同生物质炭输入量处理间垂直湿润锋深度的累积入渗量变化无规律。【结论】生物质炭输入比例、盐渍化程度及两者的交互效应对土壤水分的入渗效率和累计入渗量均有显著影响:对中度盐渍化土壤入渗速率和入渗量促进作用突出;低量输入对轻度盐渍化土壤水分运移有促进作用;对重度盐渍化土壤累计入渗量和入渗速率均有抑制作用。     

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。     

基于FLUENT的滴灌条件下土壤水分入渗数值模拟

[目的]研究滴灌过程中土壤水分的入渗规律对合理滴灌与作物增产有重要意义。[方法]本文采用Fluent软件对行距为50cm的滴灌种植模式计算求解。[结果]通过模拟得到土壤水分入渗的速度分布云图与各点水分分布云图。模拟结果与实际试验结果基本一致,入渗速度随入渗深度和宽度的增加而减小,水平方向和垂直方向的平均入渗速度分别为2.73×10~(-4) m·s~(-1)、2.24×10~(-4) m·s~(-1),水平方向入渗速度较大;水分到达距地面10cm深处作物根部所需时间大约为100~120min;入渗时各点土壤含水率增速随时间下降,随宽度和深度的增加而减小。[结论]模拟结果表明,数值模拟能够较好地反映滴灌条件下土壤水分入渗规律,为确定最优种植模式提供理论指导。     

不同土壤容重对石砾地客土耕作层水分入渗的影响

为石砾地利用客土法整治提供参考,采用一维垂直土柱试验,进行不同土壤容重影响客土耕作层水分入渗及渗漏试验,分析不同客土容重与水分累积入渗量、渗漏量之间的关系。结果表明:累积入渗量与入渗时间、土壤容重呈负相关关系,累积入渗量增量随入渗时间增加而逐渐减小直至趋于稳定;渗漏量与土壤容重呈负相关关系。石砾地整治选用粉壤土时,土壤容重宜在1.3～1.5克/立方厘米。     

膜下滴灌的优点

<正>1膜下滴灌有利于节水由于滴水强度小于土壤的入渗速度,因此土壤不会板结形成径流,使土壤中有限的水分循环于土壤与地膜之间,减少作物的棵间蒸发。膜下滴灌的平均用水量是传统灌溉方式的12%,是喷灌的50%,是一般滴灌的70%。2膜下灌溉有利于提高肥料利用率肥料利用滴灌随水滴到作物根系土壤中,大大提高肥料利用率。并可做到适时适量,对作物生长极为有利,大大提高肥料利用率。3膜下滴灌有利于节约农药     

林地土壤水分运动的数学模型

应用森林水文学、土壤物理学和土壤水动力学的基本原理建立了林地土壤水分运动的数学模型,以模拟林地土壤剖面水分变化、林地土壤的入渗、径流和水分再分布过程。模型是在IBM386上建成的。土壤水分特征参数的测定采用了双环入渗器配以多层张力计的野外实地土壤水分再分布法。     

不同耕作管理措施对坡耕地降雨入渗的影响

利用人工模拟降雨试验,研究了不同耕作管理措施对坡耕地降雨入渗的影响,并采用有限差分法对入渗过程进行了数值模拟。结果表明,土壤入渗速率的计算值与实测值吻合较好,且耕作管理措施可明显增加坡面土壤的水分入渗,在相同入渗时间情况下,土壤稳渗速率大小排序为等高耕作>人工掏挖>人工锄耕>直线坡,在中小坡度和中小雨强条件下,这种特征表现更为显著。