Effects of arrangement of surge-rootirrigation emitters on growth,yield andwater use efficiency of apple trees

Six-year old apple trees were selected for field experiment. The objective of this study was to obtain the reasonable arrangement of surge-root irrigation emitters in apple orchards. There were three factors: the buried depth H( 25,40,55 cm),the horizontal distance L( 30,40,60 cm) between the emitters and the trunk of the experimental tree,and the number of the irrigation emitters N( 1,2,4). The effect of the arrangement of surge-root irrigation emitters on the growth,yield and irrigation water use efficiency( IWUE) of apple trees were studied in Northern Shaanxi where the irrigation quota takes 60%-75% of the field water capacity. The results showed that the arrangement of emitters for surge-root irrigation had a significant effect on apple tree yield and IWUE,especially,the yield and IWUE reached 28 388. 17 kg/hm2 and 16. 83 kg/m3 in treatment T3,respectively. At the same L and N levels( T1,T2,and T3),the yield and IWUE in treatment T3 were the highest,and the yields in treatments T1 and T2 were decreased by 26.22% and 31.48%,while IWUE is reduced by14.02% and 18.12% compared with T3,respectively. At the same H and N levels( T3,T4,and T5),the yield and IWUE of apple trees were decreased with increasing L level. Especially,when L was 30 cm( T3),the yield and IWUE were the highest. The same L and H levels( T3,T6,and T7) could promote the growth of apple trees when N was 2( T3). Compared with treatment T3,it was found that the increment of new shoots was decreased by 8.07%-18.71%,and the fruit diameter was decreased by 5.41%-9.11%. Therefore,two emitters should be arranged symmetrically on both sides of an apple tree,each was buried at a 40 cm depth and 30 cm away from the trunk of the tree to effectively improve the yield and IWUE of the apple tree in mountainous areas in Northern Shaanxi.     

精密滴灌灌水器注塑工艺模拟与优化

通过正交优化试验设计,以注塑工艺模拟代替实物进行试验,研究了注塑工艺参数对LDPE材料灌水器制品收缩率的影响。模拟确定了各工艺参数对制品收缩率及收缩率变化的影响度,并优化取得了最佳的注塑工艺参数。在模拟结果的基础上一次试模成功,灌水器制品的流道部分精度达到±0.01mm。     

常压灌水器在低压条件下水力性能试验研究

鉴于目前国内低压滴灌系统中的滴灌带(管)基本沿用常压滴灌下使用的滴灌带(管),对常压滴灌系统中使用较多的国内6种单翼迷宫和内镶片式滴灌带在低压下的水力性能进行了试验研究,试验结果表明,在2~8 m和6~14 m水头压力范围拟合的流量与压力关系式不相同,在2~8 m水头压力范围的流态指数明显高于在6~14 m水头压力范围的流态指数。在较低压力下测定灌水器的制造偏差时,相比额定压力下所测定的结果表现出增大的趋势,即由于灌水器制造工艺和材料配方引起的制造偏差,在工作压力较低时表现的更为明显。     

微咸水加肥灌溉下陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器的抗堵塞性能

为探求微孔陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下抗堵塞性能的差异及堵塞机理,本研究选择了微咸水(A1)、肥水(A2)、微咸水加肥(A3)3种不同水质,分析管间式微孔陶瓷灌水器和6种常用的迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下的平均相对流量变化规律,并用X射线衍射仪测定堵塞物质组成成分,用场发射扫描电镜观测堵塞物质表面微观形貌及动态生长过程。结果表明：各灌水器的流量随着灌溉运行时间的推移均发生不同程度的下降,其中A1处理下陶瓷灌水器的流量下降最慢,表现出优于迷宫流道灌水器的抗堵塞性能,A2、A3处理下陶瓷灌水器的平均相对流量下降速度先慢后快,试验结束时平均相对流量降幅最大,抗堵塞性能较差;A1处理下堵塞物质的主要成分是CaCO3,A2、A3处理下堵塞物质的主要成分是(NH4)2SO4;A1处理下各灌水器堵塞物表面微观形貌的生长过程为晶体颗粒不断团聚,A2、A3处理下堵塞物的动态生长过程为絮状物不断黏合成板块状或膜状。陶瓷灌水器堵塞发生在内壁上,堵塞物未进入到灌水器内部微孔中,随着堵塞物质增多且变得紧密复杂逐渐覆盖了内壁上的孔隙导致堵塞;迷宫流道灌水器是由于堵塞物质在流道内沉积导致过水断面减小,从而造成堵塞。研究结果可为陶瓷灌水器的应用及改进提供参考。     

根区孔下滴灌施肥对新疆红枣产量品质和氮磷钾利用影响

选择合理的滴灌施肥方式是实现果园节水减肥的技术关键。该研究分析比较了地表滴灌和根区孔下滴灌施肥对新疆南疆地区红枣生长和氮磷钾吸收的影响,以期为提高果园水肥利用效率提供理论依据。试验设置常规地表滴灌和根区孔下滴灌施肥2种灌溉方式,比较其对红枣营养状况、根系生长、产量及品质的影响。结果表明,与常规地表滴灌施肥相比,在相同水肥供给条件下,根区孔下滴灌施肥处理红枣2 a平均产量比地表滴灌施肥处理显著提高(P0.05),增产幅度为6.9%,单果干质量达5.04 g。2 a红枣果实品质结果显示,根区孔下滴肥处理总糖、还原糖和粗脂肪含量显著高于地表滴灌处理(P0.05)。该根区孔下滴灌施肥方式显著增加红枣树体各器官对养分的吸收(P0.05),其中2011年根区孔下滴灌施肥处理红枣叶片中N、P和K含量分别比地表滴灌施肥处理增加6.7%、33.6%和7.3%,2012年红枣叶片中N和P含量差异显著(P0.05),比地表滴灌分别高3.4%和26.8%。根区孔下滴灌施肥处理红枣果实中P、K含量显著高于地表滴灌施肥处理(P0.05),2011年和2012年分别比地表滴灌高41.0%、13.6%和46.2%、12.9%;2012年根区孔下滴灌施肥处理叶片、新梢、细根和果实中P累积量显著高于地表滴灌相应器官P累积量(P0.05),相比于地表滴灌分别提高38.2%、70.7%、159.8%和55.3%,根区孔下滴肥处理的吸收根干物质质量比地表滴灌增加46.7%。根区孔下滴肥的水肥管理方式可以显著增加根系生物量、提高枣树器官养分含量、增加红枣产量和提高肥料的利用效率,研究结果可为今后果园的节水减肥田间管理提供参考。     

齿间角对迷宫灌水器水力特性影响的数值模拟

为了探究迷宫流道齿间角对灌水器水力性能的影响,应用CFD流场和速度场的数值分析方法,研究齿间角度分别为50°,60°,70°和80°时正齿型和斜齿型迷宫灌水器的流场和速度场随齿间角的变化规律.研究结果表明:相比于RNG k-ε模型和SST模型,标准k-ε模型的计算结果与试验结果更加接近;正齿型和斜齿型迷宫灌水器通道内主要存在2处低速回流区,即齿型的左上侧低速回流区和右下侧低速回流区;相比于正齿型迷宫灌水器,斜齿型迷宫灌水器左上侧的低速区域较多,而右下侧的低速区域较少;随着齿间角度不断增加,灌水器内的流量不断增大,斜齿型迷宫灌水器内的流量增加受齿间角度的影响更为明显;正齿型迷宫灌水器的流量系数较大,但流态指数较小, 齿间角度为70°的正齿型迷宫灌水器的流态指数在所有灌水器中最小,其水力性能最好.     

滴头最大流量偏差率计算方法及影响因素评价

首先分析了滴头水力特征曲线方程中流量系数分布规律,当流量系数服从正态分布时,流量系数在其平均值的±3倍标准差之间变化的概率为9973％(近似于100％),因此流量系数最小值为平均值减3倍标准差,最大值为流量系数平均值加3倍标准差,在此基础上提出了综合考虑水力偏差、制造偏差和微地形偏差的综合流量偏差率计算公式;然后以制造偏差系数、流态指数、压力差、平均工作水头及田面局部高差作为影响因子进行流量偏差率及毛管造价敏感性分析．结果表明:对流量偏差率影响程度由大到小的顺序为滴头制造偏差系数、滴头流态指数、压力偏差．当制造偏差系数大于004时,毛管造价急剧增大,在设计中应尽可能选择制造偏差系数小、流态指数小的滴头.对于常规滴灌系统,当滴头工作水头大于10 m时,田面局部高差对流量偏差率影响可忽略．     

红壤粒径肥料浓度和灌溉方式对不同灌水器堵塞的影响

为探究水肥一体化灌溉过程中造成灌水器堵塞的影响因素,采用3个肥料浓度、3个红壤粒径段和2种灌溉方式,进行3种灌水器的堵塞试验,测定有效灌水次数。结果表明:1)红壤粒径越大越易造成流量可调灌水器堵塞。存在造成内镶贴片式滴灌带堵塞的敏感粒径段,范围0.0385~0.074 mm的红壤粒径容易造成灌水器堵塞;2)肥料浓度≤0.6 g/L时,肥料浓度加速灌水器堵塞显著。肥料浓度0.6 g/L,肥料浓度加速灌水器堵塞的效果较小;3)8孔流量可调灌水器在根区渗灌条件下更容易发生堵塞;而灌溉方式对于2孔流量可调灌水器和内镶贴片式滴灌带堵塞的影响差异不明显。4)浑水施肥条件下,内镶贴片式滴灌带的抗堵塞性能最好,其次是2孔流量可调灌水器,8孔流量可调灌水器的抗堵塞性能最差。该文为水肥一体化技术在云南红壤土中的应用提供理论依据。     

地下灌竖管灌水器湿润体时空变化规律

研究地下竖管灌水器的土壤湿润体特性时空变化规律及影响因素,对进一步研究竖管地下灌溉技术要素,并将这一节水灌溉技术用于实际具有重要意义。该文基于室内竖管灌水器入渗试验,研究了土壤物理特性参数(土壤初始含水率和土壤容重)、竖管灌水器工作压力水头和灌水器技术参数(竖管管径)对土壤湿润体空间分布的影响。根据试验数据,构建了在不同方向上竖管灌水器工作压力水头、土壤初始含水率、土壤容重、竖管灌水器直径和竖管灌水器埋深等因素与湿润体时空变化特征值的量化关系,其决定系数均在0.85以上。按标准化回归系数分析得湿润锋运移距离与压力水头、初始含水率、竖管直径及竖管埋深呈正相关,与土壤容重呈负相关。湿润锋在各个方向的运移距离由大到小依次为:向下、水平和向上。根据不同方向湿润锋运移距离和各影响因素的量化关系,建立了不同方向湿润锋运移速率和各影响因素的量化关系,这一关系表明:在入渗初期,各个方向的湿润锋运移速率较大,随着入渗时间的延续,其值逐渐减小,在200 min左右,开始逐步趋于稳定。     

精密滴灌灌水器快速响应开发的方法

提出一种快速响应开发方法，首先将流道设计成参数化、尺寸驱动的三维模型。然后，利用数值模拟的方法得到水流压力、速度分布等微观水力特征，并以此分析新型结构流道的消能原理及效果。最后，利用快速成形技术制造出多种结构形式的一体式灌水器原型，同时利用这些原型直接完成性能试验。以自行开发的新型绕流灌水器为例，对比传统开发方法，其开发成本和周期均减少50％以上。