肥液浓度对双点源涌泉根灌土壤入渗特征及水分运移的影响

为探究不同肥液浓度对涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体特性变化和水分运移规律的影响,在陕北榆林西北农林科技大学远志山试验基地,设置4个肥液浓度(质量浓度)(0、5、10和20g/L),开展了肥液浓度对土壤累积入渗量、土壤含水率影响的试验研究。结果表明:相同肥液浓度条件下,自由入渗处累积入渗量大于交汇入渗处累积入渗量,涌泉根灌交汇入渗累积入渗量随时间和肥液浓度变化存在显著的幂函数关系(R2>0.9,P<0.01)。采用Philip模型和Kosyiakov模型均能拟合双点源涌泉根灌入渗过程,肥液浓度越大,吸渗率S也越大,土壤的入渗能力越强。肥液浓度增加了双点源涌泉根灌的累积入渗量,与单点源涌泉根灌对比,双点源涌泉根灌累积入渗量有所减小,但交汇面土壤含水率有所提升。在双点源交汇入渗情况下,不同位置处土壤水分的变化差异小于自由入渗侧,而肥液浓度越大,交汇面处的湿润深度越深,土壤含水率大于自由入渗侧土壤含水率。在实际灌水过程中,肥液浓度过大将不利于水肥利用效率的提高。因此,在田间布设过程中,合理的双点源布置方式能更有效地提高涌泉根灌灌水器的灌水效率,同时提高水资源利用率。

涌泉根灌肥液入渗水氮运移特性研究

为了提高涌泉根灌模式下水肥利用率,减少氮肥流失与深层渗漏,通过涌泉根灌肥液入渗田间试验,研究了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗湿润体及其水氮运移特性,揭示了涌泉根灌土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液质量浓度的变化关系;建立了不同肥液质量浓度涌泉根灌入渗量和湿润锋运移经验模型;分析了入渗湿润深度范围内肥液质量浓度分别对土壤NO-3-N和NH+4-N含量分布特性的影响。结果表明:肥液质量浓度增大,单位面积累计入渗量随入渗时间增加而增大,并且入渗量和湿润锋运移距离均与入渗时间呈极显著幂函数关系,决定系数分别达到0.98和0.96,均大于临界相关系数rα(0.605 5);入渗再分布阶段,肥液质量浓度41.7 g/L能更好地保证枣树根系水分的吸收,而不同肥液质量浓度对土壤氮素转化率影响有所不同,硝态氮转化率基本不明显,而肥液质量浓度为33.3 g/L时铵态氮转化率最高。

膜孔单点源肥液入渗湿润体特性试验研究

该文通过室内试验,研究了单点源肥液入渗的湿润体特性。研究结果表明:湿润锋的纵剖面形状曲线符合椭圆方程;湿润锋运移距离随时间的变化符合幂函数方程;建立了湿润体纵剖面动态变化的数学模型和膜孔肥液入渗累积入渗量的经验模型以及湿润体平均含水率随时间变化的关系。在此基础上,研究了湿润体内土壤水分的分布特性。该研究为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了基础。

地表滴灌土壤湿润体特征值的经验解

粘壤土地表点源入渗试验研究表明 ,其土壤湿润体形状近似为半椭球体 ,水平和竖直方向的最大入渗距离与入渗时间存在极显著的幂函数关系。湿润体体积和灌水量之间存在显著的线性关系 ,在2～ 4Lh-1的滴头流量范围内 ,灌水量相同时不同流量滴头对应的湿润体体积的最大差异保持在 5 %以内。地表点源入渗过程中 ,土壤湿润体内平均体积含水率的增量和入渗时间、滴头流量无关保持为一定值 ,在本研究条件下为 0 32 6。综合以上结果 。

单膜孔肥液点源入渗水分特性研究

通过室内试验,建立了3种膜孔肥液自由入渗数学模型,并对各种肥液自由入渗数学模型做了比较分析后得出:Ph ilip模型能够较好的反映膜孔肥液自由入渗过程;通过膜孔肥液自由入渗湿润锋的运移规律,总结了水平方向和垂直方向湿润锋推移表达式;结合水量平衡原理推求了湿润体内平均重量含水率。以上成果为进一步研究膜孔肥液自由入渗湿润体内重量含水率和肥料的分布奠定基础。

肥液浓度和生物质掺混量对微润灌溉入渗特性的影响

为了探明肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉土壤水分入渗特性的影响,采用室内土箱模拟试验的方法,设置3个肥液质量浓度水平(清水F_0:0 mg/L,低浓度F_L:200 mg/L,高浓度F_H:400 mg/L)和4个生物质掺混质量比水平(自然风干土B_0:0 g/kg,低掺混量B_L:15 g/kg,中掺混量B_M:30 g/kg,高掺混量B_H:45 g/kg),以发酵腐熟花生壳粉末为掺混生物质,研究微润灌溉的水分入渗速率、累积入渗量、湿润体体积以及湿润体质量含水率的分布特征.试验结果表明:肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉的初始入渗速率、稳定入渗速率、累积入渗量和湿润体质量含水率均值影响均具有统计学意义.与水平F_0B_0相比,增加肥液质量浓度和生物质掺混质量比可提高初始入渗速率13.02%~44.85%、稳定入渗速率13.50%~48.78%、累积入渗量5.65%~56.62%和湿润体质量含水率均值6.62%~30.09%;不同入渗时间内的累积入渗量符合Kostiakov模型;湿润体体积随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大,且湿润体体积与入渗时间呈二次多项式关系;湿润体剖面面积和灌水均匀系数随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大.

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗湿润体特性的影响研究

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单向交汇入渗室内试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗湿润锋运移特性,建立了湿润锋运移距离与入渗时间的模型,提出了膜孔湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了由清水湿润锋运移参数和肥液浓度推求肥液入渗膜孔中心和交汇中心垂直湿润锋运移距离的模型,经实测资料验证表明,模型精度均较高;建立了膜孔单向交汇入渗交汇时间与肥液浓度之间的指数函数模型。该研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。

膜孔肥液多向交汇入渗湿润体特性试验研究

通过室内膜孔肥液多向交汇入渗试验,研究了肥液入渗下湿润锋的运移特性,建立了湿润锋运移距离与入渗时间的经验模型。试验显示,交汇界面处的垂直湿润锋运移速率大于膜孔中心处垂直湿润锋运移速率;膜孔多向交汇入渗交汇界面的湿润锋形状近似于半椭圆型,并建立了湿润锋形状的纵剖面方程,研究了湿润体内土壤含水率的分布规律。研究成果可为进一步进行膜孔灌溉技术研究提供参考。

肥液间歇入渗土壤湿润特性实验研究

通过肥液间歇和连续入渗实验,分析了肥液间歇入渗土壤湿润特性。结果表明,肥液间歇入渗湿润锋运移速度较连续入渗慢,并随周期数的增加而减小;分析了肥液间歇入渗湿润锋运移的分段模型,提出了由连续入渗湿润锋运移参数计算间歇入渗湿润锋运移距离的简化模型,实例计算表明该方法简单有效;对比了肥液间歇入渗和连续入渗土壤含水量的分布,肥液间歇入渗土壤含水量分布较连续入渗均匀,相同深度土层中入渗水量占总入渗量的比例较大。

膜孔肥液单向交汇入渗特性及数学模型研究

通过室内入渗试验,分析了膜孔肥液单向交汇的入渗特性。在此基础上,根据已知试验资料,提出了Kostiakov模型、分段函数模型、减渗量模型和增渗率模型等4个膜孔肥液单向交汇入渗模型。Kostiakov模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗参数均为已知;分段函数模型建立的条件是膜孔肥液自由入渗和单向交汇入渗参数均为已知;减渗量模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗相对于膜孔肥液自由入渗的减渗量参数和膜孔肥液自由入渗参数已知;增渗率模型建立的条件是膜孔肥液单向交汇入渗相对膜孔清水单向交汇入渗增渗率和清水单向交汇入渗参数已知。模型验证表明,所提出的4个模型均为描述膜孔肥液单向交汇入渗的有效模型,其中分段函数模型的计算精度相对最高,Kostiakov模型、减渗量模型和增渗率模型稍次之。在实际应用中,可根据不同的已知资料情况加以选用。

肥液浓度对膜孔入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单点源室内入渗试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布。揭示了土壤膜孔入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移经验模型;提出了由清水入渗参数、湿润锋运移参数和肥液浓度分别推求膜孔入渗量和湿润锋运移距离的理论模型,经实测资料验证表明,模型精度较高;随肥液浓度的增大,湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也增大。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。

膜孔肥液多向交汇入渗特性及数学模型研究

通过室内入渗试验,分析了膜孔肥液多向交汇入渗特性,在此基础上,提出了4个膜孔肥液多向交汇入渗模型。减渗量模型建立在膜孔肥液自由入渗参数和减渗量参数已知的条件下,分段函数模型建立在膜孔肥液多向交汇入渗各阶段入渗模型均为幂函数的条件下,增渗率模型建立在膜孔肥液多向交汇入渗相对膜孔清水多向交汇入渗增渗率和清水入渗参数已知的条件下,减渗率模型建立在膜孔肥液单向交汇入渗相对膜孔肥液自由入渗的减渗率、膜孔肥液多向交汇入渗相对膜孔肥液单向交汇入渗的减渗率和膜孔肥液自由入渗参数已知的条件下。经实测资料验证,所提出的4个模型计算精度均较高。

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单向交汇室内入渗试验,研究了不同浓度的膜孔肥液单向交汇入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布。提出了土壤入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移距离经验模型。经实测资料验证,模型精度较高;肥液浓度越大,相同时间的湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也越大。

膜孔肥液单向交汇入渗水、氮运移特性试验研究

通过室内试验,研究了膜孔肥液单向交汇入渗土壤水分及NO-3-N的分布特性与运移规律。研究表明,供水入渗过程中,相同深度处膜孔中心垂向的土壤含水率大于交汇中心垂向的土壤含水率;土壤NO-3-N浓度锋运移距离和最大值随入渗时间的延长而增大。再分布过程中,土壤剖面含水量的最大值随再分布时间的延长而逐渐减小,整个湿润土体的土壤含水率随时间的延长变得相对均匀;NO-3-N浓度锋运移距离继续增大,而NO-3-N浓度最大值逐渐减小。

膜孔灌单向交汇肥液入渗湿润体特性试验研究

通过室内膜孔单向交汇肥液入渗试验,研究了肥液入渗下湿润锋的运移特性,建立了湿润锋运移速率与入渗时间的经验模型;分析了膜孔单向交汇面湿润锋形状,建立了交汇面湿润锋运移距离随时间变化模型;研究了湿润体内土壤含水量和土壤水分再分布的规律。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究提供参考。

涌泉根灌不同浓度肥液入渗特性及土壤湿润体模型研究

为了研究涌泉根灌肥液入渗特性及湿润体水氮运移的变化规律,在陕北米脂山地微灌枣树示范基地原状土上进行了涌泉根灌肥液入渗试验。结果表明:累积入渗量与入渗时间之间符合Kostiakov幂函数关系(R2>0.9,P<0.01);涌泉根灌入渗能力与增渗效果均随肥液浓度增大而增大;水平湿润锋与竖直湿润锋运移距离均随肥液浓度增大而增大,且均与入渗时间呈显著的幂函数关系,水平方向和竖直方向的湿润锋运移距离的拟合值与实测值的相对误差在–3.84%～5.20%以内。肥液浓度的不同对于湿润体大小略有影响。提出了涌泉根灌肥液入渗湿润体内土壤含水率和NH_4^+-N浓度分布的数学模型,即在一定浓度范围内,单位含水率的变化可引起的肥液浓度变化,且模型的计算精度较高(模拟值与实测值相对误差在10%以内),并符合湿润体内土壤含水率和NH_4^+-N分布规律,可对不同位置处土壤含水率及NH_4^+-N含量进行估算。水分分布情况对肥液浓度条件敏感性较低,NH_4^+-N分布情况对肥液浓度条件敏感性较高。研究可为涌泉根灌水肥高效利用提供参考。

氮肥溶液磁化灌溉下土壤入渗特征和水氮迁移规律研究

为探明不同浓度氮肥溶液磁化前后土壤入渗特征和水氮迁移规律,采用恒定磁场强度300 mT对质量浓度分别为0、0.4、0.7、1.1 g/L的硝酸钾溶液进行磁化处理,以未磁化处理为对照,测定各处理溶液的电导率、pH值、溶氧量、表面张力、累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗后不同土壤剖面水氮迁移分布。试验结果表明:磁化处理溶液溶氧量显著提高,电导率和表面张力显著减小,并随溶液浓度变化有显著影响,但对pH值无显著影响。氮肥溶液磁化入渗增大了相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量,Philip、GreenAmpt、一维代数入渗模型拟合所得参数土壤吸渗率S、饱和导水率Ks以及有效土壤水扩散率D均增大,湿润峰处的土壤水吸力Sf、土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数m均减小,增渗效果随氮肥溶液浓度增大而增大。磁化氮肥溶液可提高土壤持水能力,且随溶液浓度增大持水能力增强,一维代数入渗公式可较好描述不同磁场强度下各浓度溶液土壤入渗结束时的土壤含水率分布情况。氮肥溶液和磁化作用对土壤硝态氮含量的影响呈显著正相关关系,二者共同作用下,磁化高浓度溶液硝态氮含量最高,这有利于土壤无机氮素的保持。

涌泉根灌湿润体水氮运移特性试验研究

在陕北米脂山地微灌枣树示范基地原状土上进行了涌泉根灌肥液入渗试验,研究了湿润体特征值的变化规律及水氮运移特性.结果表明:涌泉根灌入渗能力随肥液质量浓度增大而增大,累积入渗量与入渗时间的关系符合Kostiakov模型;竖直剖面的水平和垂直方向上的湿润锋运移速度均随肥液质量浓度增大而增大,并与时间均呈良好的幂函数关系.肥液质量浓度越大,涌泉根灌相同时间内湿润体的湿润深度越深,相同位置处的土壤质量含水率越大.清水与不同肥液质量浓度的涌泉根灌土壤平均质量含水率分布规律类似,肥液质量浓度越大,相同土层深度的质量含水率越大.在一定施肥条件下,涌泉根灌肥液入渗相同深度处NO_3^--N与NH_4^+-N质量比均随肥液质量浓度增大而增大,经过水分再分布,均于土层深度70 cm处接近本底值.

滴灌施肥条件下PAM不同施用方式对土壤水肥分布特性的影响

滴灌施肥条件下PAM的不同施用方式对土壤水肥分布具有较大影响,并可直接影响土壤水肥使用效率。通过室内滴灌入渗模拟试验,研究了滴灌施肥条件下对照、混施、表施3种不同施用方式对土壤湿润锋运移距离、土壤湿润体形状和体积、土壤湿润体水分以及养分分布等特性的影响。结果表明:(1)相较于对照和混施,表施能有效降低土壤表面蒸发,增加水平方向土壤入渗能力。(2)相较于对照,混施能够有效增加土壤导水能力和保水性,减少土壤深层渗漏。(3)120 min入渗结束时,湿润体形状类似扁平椭球状,且表施的土壤湿润体体积最大,约为对照或混施的2倍,这表明表施PAM能有效地防止水分蒸发,增大土壤湿润体体积。(4)硝态氮在土壤湿润体的中部偏上的位置发生累积,累积情况为表施>混施>对照。速效钾和速效磷在累积区内的累积情况为表施>混施>对照。这说明表施条件下速效钾、速效磷的累积范围更大,应更有利于作物的吸收。

微润灌施下不同氮肥浓度对土壤入渗特性的影响

以黏壤土为试材,采用室内土箱模拟试验,设定土壤容重为1.30g·cm^(-3)、压力水头为1.5m、微润管埋深为15cm、氮肥浓度为0(对照)、300、600、900、1200mg·L^(-1)的5组处理,研究了不同氮肥浓度下的水分入渗过程,以期得到微润灌溉施肥条件下水分运移规律,为微润灌溉水肥一体化技术提供参考依据。结果表明:与清水处理组相比,施加氮肥处理组的累积入渗量均不同程度增大,累积入渗量随氮肥浓度的增大呈先增后减的规律,900mg·L^(-1)是其拐点;累积入渗量随时间的变化符合Kostiakov入渗模型;初始入渗速率与氮肥浓度呈正相关关系,1200mg·L^(-1)的处理组入渗速率衰减最快;氮肥浓度对湿润体形状无影响,湿润体横剖面形状皆为以微润管为中心的近似椭圆形;湿润锋垂直向下方向运移距离最大,其次是水平向右方向,最后是垂直向上方向;湿润锋在各方向的运移距离均随氮肥浓度的增加呈现先增大后减小的规律;各处理灌水均匀度都较高。综合累积入渗量和湿润锋运移情况,得到最适宜浓度范围为600~900mg·L^(-1)。