三环追压非等灌对枸杞根系湿润体盐分的影响

针对新疆降水稀少、蒸发量大,土壤盐碱化面积不断蔓延,改良盐碱地用水量居高不下等问题,提出一种以作物为圆心滞后滴水的3环灌溉模式,探究其节水排盐效果.将枸杞作为研究对象,根据土壤湿润体内盐分运移规律,试验确定第1环、第2环、第3环的半径分别为5,10,15 cm.在滴水器流量为3 L/h的条件下,第1环(最内环)先开始滴水,2 h之后,其滴水产生的土壤湿润体脱盐范围超出第2环位置时,打开第2环滴水阀门;以此类推,2 h之后打开第3环滴水阀门,各环滞后滴水将根系发育范围内的盐分逐步追压至根系发育范围之外,从而达到节水排盐的效果.对晾干后土体采用剖面法取样测定不同位置的盐分含量,结果表明:环心附近的盐分少,离环心越远盐分含量越多;环心水平方向40 cm处不同深度取土检测盐分质量比:在(0,10],(10,20],(20,30],(30,40]和(40,50]cm分别为61.550,57.640,53.470,50.690和129.650 g/kg,表明土壤盐分积累在湿润体边缘,排盐效果良好;同时,试验的灌水定额为31.5 mm(315 m^(3)/hm^(2)),年总灌水量为1890 m^(3)/hm^(2),较常规滴灌条件下枸杞的年灌水量3450 m^(3)/hm^(2)节约了1560 m^(3)/hm^(2),节水效果显著.

基于CFD-DPM模型的T型网式过滤器冲蚀特性模拟与分析

为分析滤网冲蚀情况,采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型,结合CFD-DPM两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测,探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况,并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素对最大冲蚀速率的影响显著性大小.结果表明:在一定范围内最大冲蚀速率与颗粒粒径呈负相关而与质量流率、流速呈正相关;滤网表面中滤孔面普遍比迎水面更易受冲蚀破坏,背水面几乎不受冲蚀影响;颗粒粒径、质量流率对冲蚀高发区域范围大小影响较小(面积增幅为15.0%~16.7%),而流速对其影响较明显(面积增幅为50.0%);显著性检验中,流速、质量流率、颗粒粒径对最大冲蚀速率的P值分别为0.01280,0.00269和3.712×10^(-9),均呈显著性相关.

化学调控技术在旱地水肥利用中的应用进展

围绕旱地农业生产中的水肥资源高效利用展开讨论,主要介绍了以3种典型化学调控制剂(土壤改良剂PAM、土壤保水剂SAP和蒸腾抑制剂FA)为代表的化学调控技术在旱地农业水肥资源利用方面的调控机制和应用方法,重点对化学调控技术在旱地农业生产中的增强水肥保蓄、提高坡地水土保持、改善作物水肥利用性能及提升作物品质和产量4个重要环节上的应用研究进行了综述,最后提出未来化学调控技术在旱地农业中应用的重点研究方向。

生态灌区建设的理论基础及其支撑技术体系研究

在灌区建设中引入生态学原理和方法,探索性地将灌区范围视为一个有机的"人工—自然—社会"复合生态系统,界定了灌区生态系统及其服务功能、生态灌区的基本概念,并重点阐述了灌区水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、生态环境监测与管理等生态灌区建设的支撑体系关键技术内容,最后指明了未来的研究难点与方向。

咸淡水交替灌溉下土壤水盐分布与玉米吸水规律研究

为探明不同矿化度微咸水和地下水在不同交替灌溉方式下对土壤水盐分布和玉米吸水规律的影响,采用3种矿化度(2.0、3.5、5.0 g/L)微咸水和地下水(1.1 g/L)在2种交替灌溉方式(“地下水-微咸水”、“地下水-微咸水-微咸水”)下进行了大田试验。结果表明,在同一土壤深度下,土壤含水率和电导率随着微咸水矿化度升高而升高,“地下水-微咸水-微咸水”交替灌溉方式下的含水率和电导率较高;在不同时期各处理的土壤纵向含水率均表现出先下降、后上升的规律,在拔节期和抽穗期各处理的土壤纵向电导率表现出先下降、后上升的规律,在灌浆期表现出上升、下降、再上升的规律。通过氢氧稳定同位素分析得出,不同矿化度微咸水和不同交替灌溉方式组合下,玉米在拔节期、抽穗期和灌浆期的主要吸水深度分别为:0~20 cm、20~40 cm和0~20 cm,不同时期主要吸水深度的平均贡献率随着微咸水矿化度的升高而减小,“地下水-微咸水-微咸水”交替灌溉方式的平均贡献率较低。矿化度2.0 g/L微咸水与地下水在“地下水-微咸水”的交替灌溉方式下得到的产量最高,达到1.54 kg/m2。

利用人工神经网络预报不同水分条件下作物根系发育参数

通过对人工神经网络理论的分析 ,建立了一个能够描述作物根——冠间非线性变化的模拟模型 ,利用植物地上部参数推求不同水分环境影响的地下根系参数。并通过改进 BP算法解决了全局寻优的问题。利用精密的管栽试验为模型提供了足够的学习样本和检验样本。结果表明 ,该文建立的人工神经网络模型对描述根。

发展我国设施农业节水灌溉技术的对策研究

大力推广农业节水灌溉 ,是从根本上解决我国农业缺水问题的重要措施。在设施农业上大力推广现代节水灌溉技术 ,将更有利于我国节水农业的稳步发展。本文分析了我国农业的特点和面临的水资源短缺的严峻状况 ;回顾了国内外设施农业的发展形势和节水灌溉技术与设备的应用现状 ;

植物根系吸水模型的发展动态

综述了自1960年Gardner第1个单根吸水模型建立以来的植物根系吸水模型，对模型加以分类，并对其优缺点和适用性进行了阐述，可供现代节水灌溉的理论和应用研究参考。

滴灌用灌水器的发展及研究

本文对滴灌技术的发展历史进行了回顾 ,对灌水器的发展历史以及分类和工作原理进行了总结 ,对新型的重力滴灌做了介绍 ,对滴灌系统的堵塞原因及防治措施进行分析 ,还对灌水器的水力特性分析研究现状作了简单介绍 ,对今后的研究方向提出了建议。

土壤—植物根系统的水分传输(综述)

以土壤-根系统的水分传输为主题,对土壤、根、水三者的内在联系,根系吸水机制和水流阻力分布等问题的研究进展和异议做了重点讨论。根系具有向湿润土层发育的功能.活性根系的空间分布直接受到剖面土壤水分变化的影响。根系吸水同时受到根际水势梯度和蒸腾速率的影响,但人们对三者关系的认识各异。根阻力是土-根系统主要阻力的观点已为多数学者接受,但仍有相反的例证。虽然,根的轴向阻力远较径向阻力小,但新的证据表明根的轴向阻力不容忽视。根毛和菌根在土-根系统的水分传输中亦有特定的功能和作用。

砂石-筛网组合过滤器结构优化与性能试验

为了充分了解灌溉用砂石过滤器和筛网过滤器组成的二级过滤系统的内部流场情况,利用Pro/Engineer软件进行三维造型,基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,应用数值模拟采用RNG k-ε湍流模型结合多孔介质模型对过滤器内部流场进行分析并提出优化方案,在优化的基础上设计新型一体式过滤器并对其进行性能测试。结果表明:RNG k-ε湍流模型模拟结果与试验结果吻合良好,可用于流场分析和结构优化。组合过滤系统按传统分体式布置时,由于连接管道和筛网过滤器外壳等影响,会产生较大水头损失,且筛网过滤器部分由于结构复杂造成环流与漩涡,导致流场不稳,过滤时流速分布不均。针对传统组合过滤系统流场的不足,提出将滤网融入砂石罐体的一体式优化布置方案,改善了布置的复杂度;通过流场分析发现可减小38.5%的水头损失,且由于罐体空间较大对水流扰动较小,所以内部流场稳定;过滤时流速分布更均匀,因此对滤网的利用也更加合理充分,延长了滤网使用寿命。通过两次性能测试对比分析可知,砂石-筛网组合一体式过滤器能有效减小水头损失,并且在含沙水条件下流量减小20%时能多运行20 min左右,表明一体式过滤器水力性能更优且能提高灌溉效率。

基于分形理论的叠片过滤器性能试验研究

传统叠片过滤器运行过程中水头损失存在陡增现象,极易在短时间内完全堵塞而影响过滤效果。本文将分形理论应用到叠片过滤器叠片流道的设计中,提出一种叠片过滤器,并与国内外传统叠片过滤器的水头损失、拦沙量、拦截泥沙粒径以及泥沙在流道分布的均匀程度等方面进行试验对比分析。在试验对比的基础上,引入堵塞均匀度指标ηu,通过定量表征运行时段水头损失变化规律判定叠片过滤器堵塞均匀性。结果表明,清水条件下本文叠片过滤器局部水头损失比传统叠片过滤器低12%～20%,含沙水条件下本文叠片过滤器水头损失随时间增长速率均匀且低于传统叠片过滤器的增长速率;不同进水含沙量条件下,本文叠片过滤器的平均拦沙量比传统叠片过滤器高11%～54%,拦截泥沙平均中值粒径为39. 51μm,小于传统叠片过滤器的59. 04～87. 60μm。

叠片过滤器水力和过滤性能综合评价方法研究

为建立叠片过滤器过滤性能综合评价方法,以5种常见叠片过滤器为研究对象,对不同进水含沙量(0.02%、0.03%和0.04%)与过滤流量(25、30、35 m3/h)条件下叠片过滤器的水力性能和过滤性能开展试验研究。根据不同工况下叠片过滤器的堵塞均匀度、周期拦沙量以及拦截泥沙中值粒径,采用逐步回归分析、主成分分析方法,建立不同单项性能指标与6项叠片结构参数(叠片厚度、叠片片数、叠片沟槽长度、叠片沟槽数、叠片沟槽外截面三角形顶角、叠片沟槽外截面三角形高)间的多元线性回归方程,并采用直接加权法建立叠片过滤器性能的综合评价函数。结果表明,叠片结构尺寸参数均对过滤器性能有一定的影响,所建立的评价函数对叠片过滤器I^V的评价值依次为7.22、7.08、7.88、8.63以及3.11,该评价函数可以全面、合理地对叠片过滤器综合性能进行评价和对比。该评价方法不仅能用于对叠片过滤器性能进行评测,还能为改进叠片结构尺寸、进一步优化过滤器性能提供参考。

节水条件下大田冬小麦的根冠关系

重点研究了京郊通县地区不同灌水条件下冬小麦根冠的发育规律，根冠间的动态消长关系及对后期产量形成的影响程度及敏感性。结果表明：水分胁迫会引起根、冠功能降低，导致根、冠生长与干物质积累量下降。然而不同水分条件下根、冠的生长特征，根、冠自调节、自适应的功能表现却不同；前期受水分胁迫抑制，后期恢复供水时，“补偿生长”作用较突出；根长密度最大速率的剖面分布将随着生育阶段的增长由表层向底层转移。

保水剂在京郊果园的应用试验研究

重点研究了果园施用保水剂后剖面土壤水分动态、果树耗水规律 ,探讨了保水剂作用下土壤水分对果树生长、果实生长发育、产量与品质的影响规律 。

膜下滴灌系统不同应用年限棉田根区盐分变化及适耕性

盐碱地长期膜下滴灌作物根区土壤盐分是否累积及适宜耕作问题引起很多学者关注和思考,并成为制约干旱区农业生产、影响绿洲生态稳定和膜下滴灌可持续应用的重要因素。该文通过对新疆典型灌区5块不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4a的定点监测,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,新疆干旱区绿洲膜下滴灌棉田0～60 cm膜内根区盐分随滴灌年限呈降低趋势,在滴灌1～4年根区总盐变化幅度及降低幅度均较大,滴灌5～7a盐分继续小幅降低,根区平均含盐量均低于5 g/kg,棉花根系生境合适,基本满足耕种条件,棉苗存活率在60%以上,产量在5 250 kg/hm2以上;滴灌8～15 a盐分趋于稳定,根区平均含盐量均低于3 g/kg,且Cl-含量低于0.12 g/kg时,棉花成活率及产量较高且稳定,棉苗存活率在90%以上,产量在6000 kg/hm2以上,根区土壤盐分中Na+与Cl-随滴灌年限降低趋势明显。当地的灌溉制度是造成根区盐分降低的主要原因,坚持现行的灌水制度有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。

河套灌区年内地下水埋深与矿化度的时空变化

该文以内蒙古河套灌区为研究区域,应用统计学方法、普通Kriging、Arc GIS9.0和GS+等工具,分析2003年3个不同特征季节的地下水位埋深和矿化度的时空分布规律。分析表明:在3月份灌区浅层地下水埋深平均为2.5m,且绝大部分区域地下水矿化度<4000mg/L;随着夏灌、秋灌、秋浇后,在11月时浅层地下水埋深减小为1.0m,且大部分区域地下水矿化度>5000mg/L。灌区浅层地下水埋深由灌区西南向东逐渐递减,且自南向北逐渐递增。灌区西北和东南部的地下水矿化度相对较高,中间部分相对较低。浅层地下水埋深与矿化度之间线性关系不明显,但是在特定地区浅层地下水埋深的时空分布规律能够定性地反映出矿化度的时空分布规律,即浅层地下水埋深较大时,相应的矿化度较小;浅层地下水埋深较浅时,相应的矿化度较大。

新疆现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分分布变化

分析了膜下滴灌应用典型灌区新疆石河子121团连续4年的定点监测膜下滴灌棉田盐分。结果表明,盐分在膜下滴灌灌水作用下不断向远离滴灌带的区域迁移,水平方向逐渐向膜间裸地聚集,垂直方向逐渐向下层运移。剖面盐分随滴灌应用年限的增加逐渐由上大下小变化为上下均一的垂线状,这个过程尤其在滴灌应用2~4年表现得比较明显。滴灌应用4年深层（140 cm土层）开始脱盐,滴灌应用5年基本达到作物适宜耐盐含量。盐分降低主要原因在于当地的灌溉制度。灌水特别是较大定额的灌水,改变了盐分自然分布特点。在周期性灌水作用下,各年生育期内盐分含量相对较低,土壤盐分总量呈降低趋势。盐分降低主要时期在出苗水灌后及花铃后期。随滴灌应用年限的增加,300 cm深度范围内土壤盐分也逐渐降低,滴灌应用约10年左右呈铅垂线改良型分布特点。现行膜下滴灌灌水制度在滴灌应用5年以上应适当减少花铃期的灌水定额,灌溉定额可降至618 mm左右,但苗期灌水仍需保持较大的灌水定额。

烟气脱硫副产物改良碱性土壤过程中化学指标变化规律的研究

通过土柱淋洗试验的方法,研究了脱硫副产物在改良碱性土壤过程中对碱性土壤化学指标(代换性钠、ESP、SAR、pH值)的影响。本研究采用两种碱性土壤(强度碱化土和碱土),两种土壤各分两个脱硫副产物施用水平(强度碱化土为3 g kg-1和3 6 g kg-1;碱土为7 g kg-1和8 4 g kg-1)。结果表明,经过施加烟气脱硫副产物和淋洗各种试验处理的代换性钠、ESP、SAR和pH值都有了明显的降低,碱性土壤得到了改良;同时,高烟气脱硫副产物施加水平的碱性土壤改良效果要优于低施加水平的碱性土壤;强度碱化土和碱土分别施加3 6 g kg-1、8 4 g kg-1烟气脱硫副产物后,在强度碱化土表层(0~40 cm)和碱土表层(0~20 cm)ESP<15、SAR<13和pH<8 5,已经降至中度碱化土水平,改良效果显著。

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。