滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究

采用多通道土壤水分自动测定系统,对风干砂壤土在滴灌条件下的水分入渗和水分再分布过程进行了模拟测定试验。根据测定结果,分析了在滴灌条件下湿润峰的运移速率、特征点的土壤含水率变化过程、湿润体内土壤水分的分布以及停止灌水后湿润体内水分的再分布等土壤水分运动特征。揭示了在点源供水条件下,湿润体内土壤含水率的分布从中心向外逐渐减小,含水率剖面具有三角形形状特征。供水停止后土壤水分再分布过程中,土壤湿润峰面不断向外部推移,湿润层土壤含水量开始有所增加,后期湿润体内的土壤含水量普遍降低,高含水区逐渐下移,最后达到相对稳定。     

滴灌条件下黄棕壤土水分运动规律研究

试验研究了不同滴速、初始含水率和容重条件下,黄棕壤土水分运动规律,并分别分析了0～5 cm、5～10cm、10～15 cm水平和垂直方向土层含水率的相关性和变异系数.结果表明:滴速、初始含水率和容重均对水分运动有明显影响;水分水平和垂直扩散距离与入渗时间之间呈多项式关系,且R<'2>在0.9以上;滴灌量相同滴速为3.0 L/h在滴灌过程中出现大面积积水.土壤垂直方向0～5 cm与5～10 cm含水率之间的相关性为0.883,而5～10 cm与10～15 cm的相关性则只有0.467;水平方向上5～10 cm含水率不仅变异系数高而且与相邻的0～5 cm、10～15 cm的相关性均较低,分别是0.366和0.472.因此对于黄棕壤土合理的滴速应选择在2.0～2.5 L/h范围内,土壤水分传感器埋设在距离滴头水平方向5 cm、垂直方向10 cm处比较合理.     

再生水灌溉红壤土水力传导度变化及其模拟分析

【目的】研究南方地区再生水灌溉对红壤入渗特征的影响。【方法】以红壤为研究对象开展土柱模拟灌溉试验,采用再生水(RW)、稀释2倍再生水(RW-2)、稀释4倍再生水(RW-4)、稀释6倍再生水(RW-6)进行干湿交替灌溉,以蒸馏水灌溉(CK)为对照组。利用便携式入渗计进行入渗率测定,采用压力膜仪法测定土壤水分特征曲线。【结果】再生水灌溉后,土壤水力传导度(K)减小显著(P<0.05),各处理的水力传导度分别是CK的12%(RW)、17%(RW-2)、20%(RW-4)、44%(RW-6);同一吸力下,RW和RW-2处理土壤水分的吸持能力高于CK,RW-4和RW-6处理土壤水分的吸持能力小于CK;水力传导度与形状系数n极显著正相关(P<0.01),与再生水稀释倍数和残余含水率θr显著正相关(P<0.05)。【结论】再生水灌溉会降低土壤的导水特性,一定浓度再生水可增加土壤持水性,通过稀释再生水可改善土壤的孔隙结构。     

滴灌条件下土壤湿润体特征研究

基于非饱和土壤水运动理论,建立了地埋滴灌条件下土壤水分运动数学模型。采用HYDRUS-3D软件对模型进行求解。通过实测结果与模拟情况对比分析,湿润体内土壤含水率模拟值与实测值差异不大,相对误差在10%以内。总体上模拟结果能较真实地反映点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,可为滴灌系统的设计和运行提供一定的理论依据。     

滴灌带在低压模式下水力性能变异特征研究

采用国内4种常规内镶贴片式滴灌带,分别在低压(10～60 k Pa)和常压(100～160 k Pa)两种供水模式下进行了滴头水力性能的对比试验研究,结果表明:常规滴灌带在低压与常压模式下的水力性能存在一定的差别,不同压力模式对常规滴灌带的流态指数x、流量偏差系数Cv均具有一定影响。在低压模式下,A、B、C型滴灌带较常压模式下x分别增大9.03%、0.41%、17.70%,D型滴灌带较常压模式下x减小13.48%,D减小幅度最大,适合在低压模式下运行; A至D型滴灌带较常压模式下Cv分别增大23.34%、10.63%、24.89%、0.82%,低压模式下滴头流量均匀性较常压模式下稍差,但也满足滴灌带质量为优等的要求。采用1stOpt对低压模式下4种滴灌带压力～流量关系式进行模拟,R2均大于0.9,模拟效果较好。     

膜下滴灌条件下土壤水盐动态变化特征研究

干旱缺水和土壤盐渍化已成为我国干旱半干旱地区农业发展的主要限制因素之一,开展膜下滴灌土壤水盐动态变化研究,对防止土壤盐渍化,缓解水资源紧张状况,提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。通过田间试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌棉花农田水盐动态变化特征、棉花产量及水分利用效率。研究表明,膜下滴灌灌水定额为250 m~3/hm~2,灌水次数为6次时,能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境,不会引起土壤盐分表层累积,棉花生育期0~100 cm土壤全盐量呈增加趋势,但积盐量小于0.3 t/hm~2。灌水次数为6次,灌水定额为250 m~3/hm~2处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的棉花灌溉制度。     

间接地下滴灌条件下 红黏土水分入渗特性试验研究

植物护坡效果与根系在土壤中的空间造型和分布(即根系构型)密切相关,研究不同土壤初始含水率和滴头流量对红黏土内水分运移的影响规律,对合理匹配土壤湿润体与植物根系分布情况,准确调控植物根系构型,提高植物边坡固土能力具有重要意义。采用室内试验的方法,在间接地下滴灌的条件下,观测土壤初始含水率和滴头流量对土壤湿润体特征值、湿润锋运移速度和含水率分布情况的影响。试验研究发现湿润锋运移的形状近似椭圆形,而湿润体的形状则近似为椭球体。随着土壤初始含水率的增加,湿润体水平方向对称轴不断下移,水分趋于垂直向下运移,随时间呈对数函数变化。在相同的滴灌量条件下,流量较小的湿润体的范围稍大于流量较大的湿润体范围,但湿润锋的半径均随时间呈幂函数变化。滴灌初期,同一时刻湿润锋运移速度随滴头流量的增大而增大,但随滴灌时间的延长,这一现象逐渐减弱。滴头流量大时,水分向水平方向运移的趋势明显,而滴头流量小时,水分向垂直方向运移的趋势更优。不同滴头流量和土壤初始含水率会形成不同形状和大小的湿润体,也会导致湿润体含水量分布不同。在调控所需的植物根系构型时,可通过控制滴头流量和土壤初始含水率来控制植物根系分布情况,提高植物根系固土的能力。     

淹没出流条件下滴灌灌水器水力性能试验研究

在室内将3种类型的灌水器置于自制水槽中,进行了灌水器的淹没出流试验。试验结果表明:灌水器在淹没出流时的出流规律与自由出流相同,但淹没时的流量略小于对应压力下自由出流的流量,其流量变化率多在10%以内;相比之下,低压时流量变化率比高压时大,即在灌水器额定工作压力(10m)附近,淹没出流对其影响较小。统计特征表明,灌水器淹没后出流更加均匀。不同灌水器类型对淹没与否的敏感程度有所差异,微管灌水器最为明显,其次是内镶式,补偿式变化很小。升降压过程中,降压过程的淹没出流对灌水器的流量变化率均小于升压过程。     

滴灌条件下鲜食葡萄红地球合理灌水量研究

通过田间试验和室内分析,探讨了不同灌溉定额对鲜食葡萄红地球生长发育及产量、品质的影响,明确了滴灌条件下红地球葡萄在风沙土产区的合理灌水量。结果表明:红地球葡萄滴水4 500m~3/hm2~能够提高果实的总糖、降低果实的总酸,提高水分利用效率,但促产效应不明显;滴水7 500m~3/hm~2时,葡萄长势较明显,能够提高果实的Vc和可溶性糖含量,但总酸含量同时升高,品质有所降低;滴水量6 000m~3/hm2~时,红地球葡萄产量最高达到29.55t/hm~2,对灌水量与红地球葡萄产量进行模拟,计算4a生红地球葡萄的最高产量灌水量为Nmax=6 173.7m~3/hm~2。     

低压条件下滴灌带的水力特性及温度影响效应试验

通过比较低压滴灌系统与常压滴灌系统,对滴灌带的水力特性及与温度的关系做了一些试验研究。结果表明:在同一条件下,小流量的滴灌带沿程的流量变化不大,滴头的流态指数与常压比较会有不同的变化。此外试验中发现:低压条件下滴灌带滴头流量受温度变化影响显著。     

冻融条件下长期滴灌棉田土壤水盐运用特征

针对冻融条件下新疆北疆常年滴灌棉田土壤水盐进行了连续监测,初步分析了冻融期土壤水盐运移特征,结果表明:冻融期,在铅垂土壤剖面上存在稳定的盐分聚集区,此聚集区位于最大冻土层附近,其位置随时间变化较小;除2001年地块外,其他地块各土层含盐率均值、最大值、最小值的最大值均出现在了90cm土层中;研究发现0~150cm土层中土壤盐分含量并没有呈现出随种植年限的增加而增大或是减小的趋势。不同地块中,土壤含水率在剖面上的分布特征各不相同,相比之下,冻融期土壤盐分的变化较水分变化更有规律可循。由于冻融期稳定盐分聚集层的大致位于90cm土层,加之消融后期伴随的土壤的强烈蒸发,笔者建议在开春播种后应及时进行头水滴灌,以抑制盐分的上移。本实验结果可为春播期间防治土壤次生盐渍化提供理论依据。     

膜下滴灌条件下土壤水盐动态变化特征研究北大核心

干旱缺水和土壤盐渍化已成为我国干旱半干旱地区农业发展的主要限制因素之一,开展膜下滴灌土壤水盐动态变化研究,对防止土壤盐渍化,缓解水资源紧张状况,提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。通过田间试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌棉花农田水盐动态变化特征、棉花产量及水分利用效率。研究表明,膜下滴灌灌水定额为250 m^3/hm^2,灌水次数为6次时,能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境,不会引起土壤盐分表层累积,棉花生育期0~100 cm土壤全盐量呈增加趋势,但积盐量小于0.3 t/hm^2。灌水次数为6次,灌水定额为250 m^3/hm^2处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的棉花灌溉制度。     

宁夏引黄灌区滴灌条件下春小麦干物质转移与灌浆特征

为优化春小麦滴灌灌溉制度,提高水分利用效率,对宁夏引黄灌区滴灌条件下灌水对春小麦千粒质量、干物质转移和灌浆特征的影响展开研究。在总灌水量一致的条件下,分别设置增大三叶期、分蘖期和拔节期灌水量(W1)、增大分蘖期、拔节期和抽穗期灌水量(W2)、增大拔节期、抽穗期和灌浆期灌水量(W3)、各生育期灌水量平均分配(W4)和对照(CK)5个水量分配处理,研究春小麦千粒质量、各营养器官干物质转移量及籽粒灌浆特性。W3籽粒千粒质量最大,花后37 d其千粒质量为53.96 g,较CK大2.64%。W2的干物质转移总量、同化物转移总量和干物质转移对籽粒的贡献率均为最大,分别为0.67 g/株、2.992 g/株和22.165%。不同水量分配下小麦籽粒灌浆速率满足Logistic模型,经过水量优化分配,W2最大灌浆速率出现时间提前0.366 d,虽然最大灌浆速率有所降低,但是通过增加快增期时间(增加0.15 d)和活跃灌浆期时间(增加2.35 d),可以显著提高籽粒干物质积累量,收获时穗粒质量较CK提高32.1%,该处理籽粒产量也达到最大,较CK提高6.88%。因此可以通过优化灌水量分配,增加小麦千粒质量,提高各器官对籽粒的干物质转移量及灌浆速率,进而达到高产高效的目的。     

振动水压下滴灌灌水器水力性能研究

传统的滴灌系统大都是在恒定水压下工作,其核心元件灌水器容易发生堵塞。以由绕流流道单元构成的灌水器为研究对象,通过计算机CFD模拟和实验来研究灌水器在振动水压下的水力性能。振动模式分别选取为梯形波形、正弦波形、三角波形和矩形波形,取基础水压、振动周期和振动幅度3个参数来设计正交试验。研究结果表明,CFD模拟数据和实验数据具有比较高的一致性;灌水器在振动模式下的消能效果和水流波动效应优于恒压下的状态;基础水压对等效水压的影响最为显著。通过对模拟数据进行线性回归,建立了基于振动参数的等效水压计算表达式,为计算灌水器等效水压值提供了一定的参考。     

膜下滴灌条件下膜下凝结水对滴灌带的影响分析

针对膜下滴灌技术应用中出现的膜下凝结水珠透镜体对滴灌带的烧伤问题进行了试验研究,统计出田间具有破坏作用的凝结水珠的直径分布;观测了不同直径的水珠烧伤滴灌带所用的时间及产生的焦距.试验表明,直径大于6 mm的水珠透镜体对滴灌带的烧伤作用很明显,熔化滴灌带所用时间均不超过20 min;水珠直径越大,烧伤滴灌带所用时间越短;水珠透镜体产生的焦距随水珠直径而增大.提出了防止这一问题出现的具体措施,对改进膜下滴灌技术的应用有帮助.     

咸水滴灌条件下梭梭和柽柳的土壤水盐运移特征

梭梭和柽柳既是维持生态平衡的重要的荒漠植物,也是宝贵的沙生经济植物。在咸水资源丰富地区,研究了咸水滴灌条件下梭梭和柽柳生长的土壤的水平湿润区、土壤湿润体内部水分变化特点,湿润范围表层盐分和湿润体内部盐分的运移特征。一方面,为开发和利用当地丰富的咸水资源进行了尝试,另一方面,两种植物在高矿化度的水环境下生长,为咸水的安全利用及维持主要荒漠植物梭梭和柽柳成活提供了初步的参考。     

滴灌条件下酿酒葡萄园土壤速效养分和水分迁移特征

为了寻求红寺堡地区酿酒葡萄园的最佳灌水量,解决葡萄园合理灌水问题,以4年生酿酒葡萄"赤霞珠"为供试材料,以滴灌为灌水方式,设计6个不同灌水量梯度,分析不同灌水量下葡萄园土壤刨面水分含量、碱解氮、有效磷、速效钾含量变化趋势,研究不同灌水量对土壤速效养分和水分在土壤迁移中的影响。结果表明,酿酒葡萄园土壤养分的空间迁移受不同灌水量的影响较为明显,随着灌水量的增加,土壤中速效养分向深层迁移的量也随之增加。在灌水量为2.85×10~3m~3/hm~2时,酿酒葡萄的产量最高,土壤养分向下迁移的量相对较少,为最优处理。     

水肥一体化滴灌条件下氮素在土壤中的时空分布特征

水肥一体化灌溉是提高水肥利用效率的主要途径之一。试验采取单点源滴水施肥模拟滴灌条件下水肥一体化灌溉施肥过程,研究滴灌条件下氮素中的NO~-_3-N和NH~+_4-N在土壤湿润体中的时空分布特征。结果表明,在灌水施肥结束后的1周时间内,土壤湿润体中NO~-_3-N和NH~+_4-N在靠近灌水施肥点处的含量较高,由灌水点向外,随着距离的增大,其含量逐渐减小,在土壤湿润体的边缘,即湿润锋处,氮素的含量最低。随着时间的推移,NO~-_3-N和NH~+_4-N的分布变化表现为:NO~-_3-N的含量先增大后减小,在第5d达到最大值,此后含量有所降低。而NH~+_4-N的含量相对较低,其含量始终低于NO~-_3-N的含量,且一直在减小,特别是在第3d以后迅速减小,到第5d时湿润体内NH~+_4-N的含量甚至低于灌水前风干土的含量。     

地下滴灌条件下土壤水分运动模型

本文分析了线水源条件下地下滴灌土壤水运动的物理过程，认为其土壤水运动是一垂毛管的平面二维流动，在此基础上，建立了饱和－非饱和土壤水二维流动的数学模型。采用ＡＤＩ法，结合Ｐ－Ｃ法对模型进行求解。计算结果与室内试验基本相吻合。     

滴灌条件下红枣林地地温变化规律

覆膜改变了地温分布规律,为研究覆膜与不覆膜地温变化规律的差异性,2011年在新疆阿克苏农业科技示范园开展了滴灌条件下红枣林地覆膜与不覆膜地温在不同气象条件以及灌溉前后的时空变化规律的田间试验,并运用统计学的方法分析处理数据。结果表明:土壤越深地温随时间变化越缓慢、越滞后、幅度越小;阴雨天覆膜地温比不覆膜要高且土壤越浅受降雨影响越显著,不同深度之间地温梯度差值覆膜基本小于不覆膜;灌溉时不论覆膜和不覆膜,同时刻同深度处灌溉的地温均低于未灌溉的,灌前覆膜地温低于不覆膜,而灌后覆膜高于不覆膜。将覆膜和不覆膜地温分别在08:00～14:00和14:00～20:00的增温的差值沿深度方向拟合成二次曲线,得到关系式为y=0.004x2-0.24x+4.16(R2=0.810 9)和y=-0.006x2+0.174x-0.28(R2=0.835 1)。