膜下微润带埋深对温室番茄土壤水盐运移的影响

为探讨微润灌溉对温室轻度盐碱地番茄土壤水盐的影响,通过设置3种不同埋深(10 cm、15 cm、20 cm),探究了不同微润带埋设深度下,膜内(番茄种植行)、膜间(番茄行间)土壤含水量和含盐量的变化特征。结果表明,膜内、膜间土壤水盐的变化规律在不同埋深下保持一致,膜内土壤水分随时间推移先增大后减小,盐分随时间推移逐渐减小;膜间土壤水分、盐分均随时间推移逐渐增大。膜间土壤含水量始终小于膜内,随着土层深度增加,膜内、膜间土壤含水量差距减小;表层土壤膜内、膜间土壤含水量差距最大,50~60 cm土层膜间与膜内土壤含水量基本趋于一致。微润带埋深大时,土壤含水量较高,开花结果期,20 cm、15 cm、10 cm埋深的土壤含水量分别为23.31%、24.46%及22.42%;且微润带埋深为10 cm时,膜内、膜间土壤含水量差值小于埋深为15 cm和20 cm。膜内土壤含盐量始终小于膜间,微润带埋深越小,膜内、膜间土壤含盐量差异也越小;全生育期内,膜内0~40 cm土层处于脱盐状态,脱盐率随深度增加逐渐降低,离微润带越近,脱盐效果越明显;40~60 cm土层土壤含水量少,盐分含量也较小,为轻微积盐状态。10~20 cm土层水分含量最大、盐分含量最小、脱盐率最高。膜间0~60 cm土层始终处于积盐状态,积盐率随深度增加逐渐降低,0~20 cm土层积盐率最高。开花结果期,20 cm、15 cm和10 cm埋深下,膜内10~20 cm土层平均最大脱盐率分别为24.66%、32.28%和14.71%,15 cm埋深下脱盐率最高;苗期和结果末期15 cm埋深处理脱盐率也达最高,平均最大脱盐率分别为27.42%、24.67%。研究结果充分说明微润带埋深对不同土层深度的洗盐效果具有显著影响。综合来看,微润带埋深15 cm时土层平均脱盐率和土壤平均含水率均最高,分别达到26.05%和25.1%,为番茄生长创造了一个良好的水盐环境,最有利于番茄生长发育,为最佳埋深。     

残膜对土壤水分水平运动的阻滞作用

为探明不同残膜量对土壤水分水平运动过程的影响规律,设置6个残膜量水平,分别为0,80,160,320,640,1 280kg/hm~2,采用室内水平土柱吸渗法,分析残膜对水平湿润锋运移、累积入渗量、Boltzmann系数和土壤水分扩散率的影响。结果表明:水平湿润锋运移速率、土壤含水率和累积入渗量均随残膜量增加而减小,残膜量≥160kg/hm~2时,水平湿润锋运移速率和累积入渗量大幅降低;残膜对土壤水分水平运动的阻滞系数与残膜量呈正相关关系,残膜阻滞系数的最大增长率出现在80~160kg/hm~2残膜量区间,高达251.15%;随残膜量的增加,阻滞作用较强区域距离入渗点的距离增大,Boltzmann系数和水分扩散率则逐渐减小,土壤基质势对水分水平运动的驱动作用和土壤持水能力逐渐减弱;混有残膜的土壤水分水平运动过程,仍符合土壤水分扩散率单一参数模型和Kostiakov入渗模型。残膜是一种难降解持续性污染物,会降低水平湿润锋运移速率、累积入渗量和土壤水分扩散率,对土壤水分水平运动的阻滞作用随残膜增多而增强。     

低压滴灌系统研究

通过分析微灌技术的特点和应用现状，定义了低压滴灌系统的概念和原理，讨论了该系统的主要研究内容和现状，并提出流量偏差、灌水均匀度、灌水器工作压力的确定，以及滴灌系统关键设备的开发、研制是今后的研究重点。     

施肥滴灌加速滴头堵塞风险与诱发机制研究

以2种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象,采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术(SEM-EDS)和X射线衍射技术(XRD)对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析,研究肥料特性和流道结构对滴头堵塞过程的影响效应。结果表明:肥料特性是决定堵塞类型和诱发风险的重要因素(P0.01),流道结构对堵塞的影响需双重考虑结构尺寸及结构类型;当施肥质量分数小于等于0.5%时,施肥加速滴头堵塞的效果较小且与肥料类型关系不大,当施肥质量分数在0.5%~2.0%之间时,各肥料滴灌适用性由大到小依次为:磷肥、尿素、钾肥、复合肥,当施肥质量分数在2.0%~3.0%之间时,尿素滴灌滴头流量降幅为10.26%,显著高于施加磷肥(7.85%)、钾肥(4.07%)和复合肥(2.74%);施加尿素滴灌诱发滴头堵塞主要物质的形成机理为分子态尿素析出物与水中悬浮颗粒物形成团聚体在较差流体的运动粘度下造成的物理堵塞,磷肥主要为吸附作用加速肥料杂质团聚沉淀的物理、化学堵塞,硫酸钾施肥滴灌主要为离子交换形成的钙、镁沉淀导致流道壁面糙度升高、过水断面减小的化学堵塞过程,复合肥诱发滴头堵塞风险最低。施肥滴灌存在诱发或者加速滴头堵塞的风险,但不同肥料诱发滴头堵塞主要物质的形成机理不同,加速堵塞的风险也不同,故对于不同的肥料类型宜采用不同的抗堵塞管理策略。     

不同滴灌施肥模式对油菜生长和水肥利用的影响

通过旱作大棚试验,研究不同滴灌系统布置、水肥供应模式对冬油菜生长、产量、土壤水分及理化性质的影响。采用三因素三水平正交试验设计,设置3种滴灌毛管布置方式:G1(一管一行)、G2(一管两行)和G3(一管三行),3个灌水水平:W1(50%ET_0)、W2(75%ET_0)和W3(100%ET_0),以及3个施肥水平:F1(N∶P_2O_5∶K_2O∶H_3BO_3为300∶190∶110∶8 kg·hm~(-2))、F2(N∶P_2O_5∶K_2O∶H_3BO_3为450∶280∶160∶12 kg·hm~(-2))和F3(N∶P_2O_5∶K_2O∶H_3BO_3为600∶380∶220∶15 kg·hm~(-2)),研究油菜生长发育、生理指标、干物质量、产量及水肥利用对不同滴灌施肥模式的响应。结果表明:相比滴灌毛管布置方式,灌水量和施肥量对油菜生理生长、产量有显著影响,油菜生长量、产量随灌水量增加而增加,高水(W3)处理更有利于油菜生长但其水分利用效率明显低于中水和低水处理,W1处理平均水分利用效率较W2和W3高37.73%和76.36%。生长量和产量与施肥量呈正相关,高水高肥G1W3F3处理产量最高,为5 430 kg·hm~(-2);G2W2F3处理产量为5 400 kg·hm~(-2),较G1W3F3处理产量虽低0.5%却节水25%,有较高的水分利用效率和肥料偏生产力。综合分析可知,从节水高产经济的角度考虑,G2W2F3的滴灌施肥模式可作为本试验条件下较合适的滴灌施肥模式。     

低压滴灌施肥条件下温度对滴头堵塞的影响

【目的】探究低压滴灌施肥条件下温度对滴头堵塞的影响。【方法】采用短周期间歇灌水试验方法,考虑温度、运行压力、肥料质量浓度等因素,展开完全随机试验,研究滴头堵塞过程,寻求适宜的加肥质量浓度阈值。【结果】温度越高、运行压力越大、加肥质量浓度越低滴头堵塞风险越小;温度40℃时,运行压力50kPa、加肥质量浓度3g/L的处理具有最高的平均相对流量、均匀度系数以及最低的堵塞率;不同温度下加肥质量浓度阈值不同,温度10、20、30、40℃时加肥质量浓度阈值分别为4、5、7和8g/L。【结论】升高温度、提高运行压力、降低加肥质量浓度能有效降低滴头堵塞风险;升高温度还能提高加肥质量浓度阈值及水流携带固体颗粒的能力,但升高温度对滴头堵塞风险的降低程度随着压力的升高而减弱。     

灌溉水磁化处理对水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

为探究灌溉水磁化处理对引黄灌区水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响,该研究针对内镶片式滴头,设置磁化强度为0.2、0.4和0.6 T,对照组为未磁化处理,并配置质量份数为2 %的硫酸钾肥、尿素和复合肥浑水（泥沙浓度为3.0 g/L）,采用短周期间歇性灌水试验。结果表明：磁化极显著减缓滴头流量与灌水均匀度的下降趋势（P<0.01）,不同肥料适合的最佳磁化强度不同,磁化强度为0.4 T时,对硫酸钾肥与复合肥混合液的滴头流量下降的减缓作用最大,磁化强度为0.2 T时,对尿素混合液的滴头流量下降的减缓作用最大;灌溉水磁化后,硫酸钾肥和复合肥处理毛管前段堵塞滴头的数量增加,尿素处理的减少;磁化处理显著影响滴头堵塞敏感粒径的沉降和运动,显著增加了硫酸钾肥与复合肥混合液在毛管中淤积泥沙的敏感粒径（<0.03 mm）占比,减少了滴头输出泥沙中敏感粒径占比,尿素则相反。研究结果可为引黄灌区水肥一体化滴灌滴头抗堵塞防治措施提供参考。     

水氮供应对温室滴灌番茄水氮分布及利用效率的影响

为探讨温室番茄水肥一体化滴灌系统优化模式,通过温室番茄滴灌施肥试验,研究田间滴灌管布置方式、灌水量、施氮肥量这3个因素对土壤含水率、土壤硝态氮含量及水肥利用效率的影响。3种布置方式包括1管1行(T1)、1管2行(T2)和1管3行(T3);基于Penman-Monteith修正公式计算的潜在蒸散量(Potential Evapotranspiration,ET_0)设计灌水量,3种灌水量处理包括50%ET_0(W1)、70%ET_0(W2)和90%ET_0(W3);3种施氮肥量处理包括120(N1)、180(N2)和240 kg/hm~2(N3)。采用正交试验设计,共9个处理。结果表明,不同管道布置方式土壤含水率分布趋势基本相同,土壤表层0～20 cm含水率较低,20～40 cm土层深度土壤含水率分布较高,40 cm土层深度以下土壤含水率减小,且T1和T2布置方式较T3土壤含水率分布均匀。土壤硝态氮(NO_3-N)质量分数随土层深度的增加而减小,0～30 cm土层硝态氮质量分数均值大于30～60 cm土层含量均值。T2布置方式土壤硝态氮含量均匀,深层淋失损失量小。灌水因素和施肥模式对番茄产量、水肥利用效率均有显著影响,获得番茄高产的滴灌施肥优化模式为T2(1管2行)W2(70%ET_0)N3(240kg/hm~2);从高效的灌溉水利用效率和肥料偏生产力考虑,其滴灌施肥最优水平组合模式分别为T2(1管2行)W2(70%ET_0)N2(180 kg/hm~2)和T2(1管2行)W2(70%ET_0)N1(120 kg/hm~2)。结果可为温室番茄滴灌施肥生产实践提供一定的技术指导。     

基于Zigbee的灌区灌溉预报研究

针对大尺度灌区进行准确灌溉预报过程中存在的土壤水分空间变异性和预报实时性的问题，设计了通过对灌区合理划分基本单元及优化布置土墒采集节点，应用Zigbee无线传感网络分区域采集土壤墒情，由水量平衡方程对各单元实测数据进行预报，并逐层汇总、分析得到灌区总预报。通过GPRS无线网络实现远程PC机与区域Zigbee网络的数据连接，不仅实时监控灌区土壤墒情而且可执行远程灌溉控制，提高了灌区灌溉管理效率，对于灌区灌溉管理的数字化、实时性发展具有重要意义。     

雨水集蓄设施经济容积的确定方法

将不同时段雨水的集蓄和利用同步考虑,根据水量平衡原理,计算各时段的水量盈缺状况,进行调蓄计算,确定了人畜饮水工程和农田补灌工程中雨水集蓄设施经济容积的计算方法,并对该方法进行了实例演示。