黄土丘陵区雨养梨枣树生长对初始土壤含水率的响应

以6年生矮化密植梨枣树(Ziziphus jujuba Mill.)为试材,在雨养条件下,设置4种不同初始土壤体积含水率水平(1区,15.17%;2区,14.33%;3区,11.34%;4区,8.61%),测定并分析土壤水分变化、枣树生长、枣树耗水及其产量。结果表明:在雨养条件下,随着时间的推进,4个小区的土壤体积含水率不断接近,由最初的有显著差异变为没有显著差异;梨枣林地在低土壤水分情况下,可以通过自然降雨修复干层;4个小区的生物量和产量都是随着初始土壤含水率的减小在减小,且小区之间产量差异显著;4种初始土壤水分条件下,4个小区获得的产量分别为21 744.9、18 648.0、12 354.3 kg·hm^(-2)和6 660.0 kg·hm^(-2),说明即使在初始土壤水分亏缺情况下,在平水年也可以得到一定的产量;高度为0.9~1.2 m,冠幅为0.5~0.9 m的梨枣树,产量却达到最高21 744.9 kg·hm^(-2),说明梨枣获得高产不需要高大的树体,所以矮化密植具有很大潜力。

考虑初始含水率沿程不均匀分布的畦灌技术要素调控

畦田土壤初始含水率是影响灌水质量的重要因素之一,由降雨产流导致的畦田土壤含水率沿程不均匀分布是华北平原农田常见的现象。为探究土壤初始含水率空间变异性对畦灌水流运动以及灌水质量的影响,本文开展一维土柱入渗试验与二维土槽灌溉试验,结合WinSRFR地面灌溉模拟模型,优化求解初始含水率沿程不均匀条件下的畦灌技术要素。结果表明:畦田土壤初始含水率沿程增幅越大,畦灌田面水流推进速度越快,田面水流消退速度越慢;相较于初始含水率均匀分布,畦田土壤初始含水率沿程不均匀分布条件下,灌水效率和灌水均匀度有所下降,储水效率无明显变化;当畦田土壤初始含水率沿程增加时,灌水效率和储水效率受畦田长度、入畦单宽流量及改水成数的影响,而灌后土壤水分均匀度仅受畦田长度和单宽流量的影响;当畦田土壤初始含水率沿程由0.1890 m~3/m~3均匀增大至0.4643 m~3/m~3时,畦田长度L为85 m、改水成数G为6、单宽流量q为7.0 L/(m·s)时可取得最优灌水质量。本研究结果可为降雨产流带来的畦田土壤初始含水率不均匀条件下的灌水技术要素调控提供科学依据。

土壤初始含水率对涌泉根灌土壤水分及氮素运移特性的影响

为了探究涌泉根灌水肥一体化灌溉在不同土壤初始含水率下水氮运移特性,通过室内肥液入渗试验,研究了不同土壤初始含水率(4.13%,7.21%,8.77%,11.06%,14.01%)条件下入渗特性、湿润锋运移、土壤水分以及铵态氮和硝态氮的运移特性,建立了涌泉根灌累积入渗量、各向湿润锋运移距离与不同土壤初始含水率之间的关系,提出了不同初始含水率下涌泉根灌累积入渗量、各向湿润锋运移距离的经验模型。结果表明:累积入渗量、各向湿润锋运移距离以及湿润体内水分和氮素的分布、转化等均不同程度地受到土壤初始含水率的影响。同一时刻条件下,累积入渗量随着土壤初始含水率的增大而减小,而湿润锋运移距离却呈现出增大的趋势;土壤初始含水率越大,湿润体体积越大,湿润体内水分、铵态氮和硝态氮的分布范围越广泛;距离灌水器出水孔越近,土壤中的铵态氮和硝态氮含量越高。入渗系数K随着土壤初始含水率的增大而减小,入渗指数α随着土壤初始含水率的增大而增大;水平湿润锋拟合参数a、b均随土壤初始含水率的增大而增大,竖直向下湿润锋运移指数c随着土壤初始含水率的增大而增大,入渗指数d随着土壤初始含水率的增大而减小。随着土壤水分再分布的持续进行,湿润体内水分分布越加均匀,采用克里斯琴森均匀系数Cu评价灌水结束、再分布1,3天条件下湿润体内水分分布均匀度依次为61.99%,74.27%和83.60%;湿润体内铵态氮含量逐渐减小,但铵态氮的分布区域基本无变化;湿润体内硝态氮分布区域变大,平均值呈增大,最值区域有下移趋势。研究成果为进一步研究涌泉根灌水氮高效利用技术奠定了基础。

土壤初始含水率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动影响的试验研究

通过室内试验,分析了4种土壤初始含水率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律的影响,结果表明,随着初始含水率的增大,湿润锋向下运移的速度变大,向上和水平方向运移的速度均减小,且滴头下方的土壤含水率相对较高;水平方向在滴头左右相同位置处的土壤含水率基本相同,呈左右对称分布。在相同灌水量情况下,初始含水率越大,湿润锋向上运移的距离越小,向下运移的距离越大。

土壤初始含水率对优先流的影响

土壤中优先流的存在会造成肥料利用率降低以及土壤深层甚至地下水污染。为确定土壤初始含水率对优先流的影响,通过室内含大孔隙土柱定水头入渗实验,以长武黑垆土及渭河砂土为研究对象,分析不同土壤初始含水率对优先流的影响。结果表明:1)相同质地,当土壤初始含水率大于其斥水性的峰值含水率时,湿润锋运移深度随着土壤初始含水率的增大而增大,反之湿润锋运移深度随着初始含水率的增加而减少,不同质地土壤湿润锋运移速度随土壤粉粒质量分数升高而减慢;2)累积入渗量受到土壤储水性及斥水性的双重影响,导致与湿润锋的运移趋势并不一致,黑垆土对照CK组及优先流O-C-30组(除7.04%含水率外)累积入渗量随着土壤初始含水率的增大而减小,渭河砂土CK组及O-C-30组均呈现2阶段特征,累积入渗量先随着土壤初始含水率的增加而减少,之后随土壤初始含水率的增加而增加;3)Kostiakov入渗模型能很好地拟合累积入渗量随时间的变化过程,适用于存在优先流的土壤入渗模拟。该研究结果对土壤优先流水分模拟具有一定的指导意义。

土壤初始含水率对浑水膜孔灌肥液自由入渗水氮运移特性影响

为了探究浑水膜孔灌肥液入渗在不同土壤初始含水率下水氮运移特性,通过室内肥液入渗试验,研究了不同土壤初始含水率(6.02%,7.40%,8.23%,10.08%和13.20%)条件下入渗特性、湿润锋运移、土壤水分分布以及铵态氮和硝态氮的运移特性,建立了浑水膜孔灌肥液入渗累积入渗量、各向湿润锋运移距离与土壤初始含水率之间的关系,提出了不同土壤初始含水率的累积入渗量以及各向湿润锋运移距离的经验模型。结果表明:累积入渗量、各向湿润锋运移距离以及湿润体内水分和氮素的分布规律均受到土壤初始含水率的影响;同一入渗时刻,累积入渗量随土壤初始含水率的增大而减小,而湿润锋运移距离却呈现出随时间增大的趋势;土壤初始含水率越大,湿润体体积越大,湿润体内水分、铵态氮以及硝态氮分布范围越广;土壤初始含水率越大,入渗系数K值越小,入渗指数α越大。灌水结束时,湿润体内铵态氮绝大部分分布在湿润体半径r≤5cm范围内,而湿润体半径10cm>r>5cm范围的土壤铵态氮含量随土层深度的增加而降低,当湿润体半径r≥10cm时,铵态氮含量明显降低;硝态氮主要集中分布在由膜孔中心至半径为10cm范围内,水平方向和垂直方向硝态氮含量均随着膜孔中心距离的增加而降低,距离膜孔中心越近硝态氮含量越高;在同一位置处,铵态氮和硝态氮质量分数均随土壤初始含水率的增大而增大;随土壤水分再分布,湿润锋逐渐下移,湿润体内铵态氮逐渐向下运移且其含量呈现降低趋势;随时间继续运移,上层土壤硝态氮含量逐渐减小,下层新湿润体中硝态氮含量逐渐增加,整个湿润体内硝态氮含量分布趋于均匀。研究成果为进一步研究浑水膜孔灌肥液入渗氮素运移及转化奠定了基础。

土壤初始含水率对微孔陶瓷渗灌入渗特性的影响

为了给微孔陶瓷渗灌田间应用技术参数的确定提供一定的参考,以微孔陶瓷灌水器为研究对象,进行了室内土箱入渗模拟试验,重点研究了土壤初始含水率对微孔陶瓷渗灌入渗特性的影响,建立了以土壤初始含水率和入渗时间为自变量,分别以累计入渗量和湿润锋运移距离为因变量的经验模型。结果表明:无压条件下土壤初始含水率对累计入渗量影响较大,随着入渗时间的增加,累计入渗量的变化率逐渐减小。同一入渗时刻,土壤初始含水率越大,累计入渗量越小,随着入渗时间的增加该现象越明显。不同初始含水率条件下,各方向湿润峰运移距离与时间呈幂函数关系。

一种新的地下滴灌毛管水力计算模型——基于土壤初始含水率和土壤黏粒含量空间变异性研究

地下滴灌是一种新型高效节水灌溉技术。为探究土壤空间变异性对地下滴灌毛管水力特性的影响,提出地下滴灌毛管水力要素的试验方案,研究土壤物理参数(土壤初始含水率和土壤黏粒含量)的空间分布特征,分析土壤物理参数的空间分布格局。建立考虑土壤物理参数空间变异性的地下滴灌毛管水力计算模型,将其转化为目标函数的优化问题,采用遗传算法来求解模型中的相关参数。根据试验数据和模型计算结果验证模型的可靠性。该模型为研究土壤空间变异性和地下滴灌毛管水力特性的内在联系奠定基础。

灌溉优先流对裂隙分布密度、灌水强度及土壤湿度的响应机理

【目的】研究土壤初始含水率(土壤湿度)、裂隙分布密度及灌水强度对裂隙优先流强度的影响机理。【方法】构建基于水量平衡原理的优先流双域渗透模型,并通过染色示踪试验进行物理模拟及模型验证,基于模型数值模拟了裂隙分布密度、初始含水率和灌水强度三维因素旋转组合下的优先流特征。【结果】试验区的浅小型裂隙(裂隙平均宽度0.2 cm≤wc≤1.0 cm,平均深度0.5 cm≤d≤10 cm)与优先流的发育无直接联系,宽深型裂隙(裂隙平均宽度w_(c)≥2 cm,平均深度d≥50 cm)是产生裂隙优先流的主要原因;宽深型裂隙分布密度增大,基质流深度、染色面积率以及灌水均匀度增加;模型对裂隙优先流的模拟效果较好(R^(2)=0.951,P<0.01);模拟结果显示,裂隙深度很大程度上决定了优先流的最大入渗深度;接近土壤饱和导水率的灌水强度无法触发优先流,随着灌水强度增加,优先流程度和最大入渗深度增加,基质流深度和灌水均匀度降低;随着土壤初始含水率和裂隙分布密度增大,基质流深度和灌水均匀度增加,优先流程度降低。【结论】对于缩胀性较强、有机质量丰富的农田土壤,降低灌水强度、提高土壤初始含水率及裂隙分布密度能有效抑制裂隙优先流并提高灌水质量。

降水入渗及土壤水分变化对产流过程影响研究进展

在概括和总结土壤水分入渗过程的研究概况的基础上,从初始土壤含水率土壤水分的空间变异性及水文模型中土壤水分数据的应用等三个方面讨论了土壤水分变化对降雨产流过程的影响研究进展,对土壤水分变化及降水产流过程研究中存在的问题及研究方向进行了概括和总结;土壤水分的时空变异性研究是当前流域降水产流及水文模拟研究中的热点和难点,而通过不同的试验观测和模拟方法来分析土壤水分的实时动态变化过程及对壤中流、优先流等产流的响应也是未来水文学研究的重点。

土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响

通过室内模拟试验与理论分析,探究4种不同土壤初始含水率条件下深层坑渗灌土壤水分运动规律。结果表明:初始含水率对入渗特性有显著影响。相同入渗时间,初始含水率越大,累积入渗量越小,入渗率也越小;而湿润锋运移距离随初始含水率的增大而增加;初始含水率越大,湿润体也越大,且相同位置的含水率也越大。建立了改进的Kostiakov入渗模型,以及初始含水率与湿润锋运移距离的幂函数关系,对所建模型进行验证,精度较高。

新疆阿拉尔灌区土壤水盐运移特征研究

盐分的淋洗是阿拉尔灌区农业生产的重要环节。通过室内垂直入渗试验研究了淋洗水量和土壤初始含水量对阿拉尔灌区土壤脱盐状况的影响。结果表明,土壤含盐量分布和土壤盐分浓度随土层深度的增加呈指数函数增加,随土壤初始含水量的增加而减少,并且Cl-浓度也随土层深度的增加而增加。这为阿拉尔灌区设计合理的淋洗水量提供参考。

考虑渠道渗漏的黄羊灌区农业水资源多目标优化配置研究

为提高农业用水效率,以考虑灌区农业水分配全过程为基础,建立了多目标农业水资源优化配置模型。选取甘肃省武威市凉州区黄羊灌区总干渠下8条渠道和两种粮食作物(春小麦和地膜玉米)为研究对象,以灌区干渠及直属支渠灌溉损失最小和主要粮食作物经济效益最大为目标函数,设置3种不同的初始土壤含水率,分别使用几何加权法和最小偏差法对建立的多目标模型进行求解,结果表明:最小偏差法可以更好地解决该优化模型,且目标函数权重不宜偏向灌溉损失最小,否则会使经济效益降低;ETa相同条件下,播前灌溉比播后灌溉节水286.08×10~4m^3,播前灌溉节水效果更佳;在保证地区粮食安全前提下,为获得更大的经济收益,种植结构应向多种植玉米、少种植小麦调整。提出的农业水资源分配方案能够增大粮食作物产量、增加农民收益,为灌区管理决策提供一定的理论依据和指导。

影响坡地降雨产流历时的因子分析

运用小型野外便携式人工模拟降雨装置研究了林地、农地、裸地诸因子（坡度、承雨强度、土壤初始含水率、林地植被盖度、枯落层厚度）对产流历时的影响。研究发现，林地影响产流历时的主要因子为承雨强度和植被盖度；农地、裸地则为承雨强度、坡度和土壤初始含水率。建立了不同土地利用方式下影响产流历时的单因子、多因子回归方程。通过方程，由植被盖度、坡度、土壤初始含水率和承雨强度四个易于获得的因子可预测不同土地利用方式下的径流发生时间。地表结皮的形成对产流历时的影响以裸地表现最甚，其次为农地，林地影响不大。

膜孔多向交汇入渗影响因素试验研究

通过大量膜孔多向交汇入渗试验资料 ,分析了膜孔多向交汇入渗特性和影响因素 ,研究了膜孔直径、膜孔间距、土壤质地、土壤容重和土壤初始含水率等因素对膜孔多向交汇入渗的影响 ,提出了各影响因素与膜孔交汇入渗量之间的关系 ,并分析了膜孔多向交汇入渗机理 ,该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。

用数值计算方法研究抗旱灌水播种技术参数

抗旱灌水播种是解决春旱播种的一种有效形式,把此方式下的土壤水分运动看成是沿种沟方向垂直剖面上的二维水分运动,根据不同的初边值条件建立了数学模型,用数值计算方法得出了种沟深度、灌水量、土壤初始含水率等技术参数的取值范围。

膜缝沟灌入渗规律及模型研究

根据膜缝沟灌试验研究结果,分析了膜缝宽度、土壤初始含水率、土壤容重及水深4个因素对膜缝沟灌二维入渗的影响。结果表明:膜缝宽度越大,累计入渗量越大,但是不利于水平入渗;土壤初始含水率越大,在相同的入渗时间里累计入渗量越小,但是其垂向、水平入渗速率越快;土壤容重及灌水沟中的水深对累计入渗量及垂向、水平入渗速率的影响不是很明显。提出了分别以膜缝宽度和初始含水率为参数的入渗模型。

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。

抗旱灌水播种技术参数的数值分析

抗旱灌水播种是一种解决春旱播种的有效形式,把此方式下的土壤水分运动看成是沿种沟方向垂直剖面上的二维水分运动,根据不同的初边值条件建立了数学模型,用数值计算方法得出了种沟深度、灌水量、土壤初始含水率等技术参数的取值范围。

Diesel oil infiltration in soils with selected antecedent water content and bulk density

The effects of soil texture, initial water content and bulk density on diesel oil infiltration in fine sand and silty clay loam materials were evaluated. Three physical and two empirical equations express diesel oil infiltration through soils with time, with coefficients of determination greater than 0.99. Diesel oil infiltrates more quickly in the fine sand than in the silty clay loam material. Diesel oil infiltration rates are found to decrease with increasing initial water content and bulk density for the silty clay loam material. The infiltration rate of diesel oil in the fine sand material increases slightly with increasing initial water content. The diesel oil saturated conductivity(Kdiesel) decreases with increasing bulk density for the silty clay loam column. Diesel oil sorptivity(S) decreases linearly with increased initial water content and bulk density of the silty clay loam material. Changes in empirical parameters relative to initial water content and bulk density are similar to the parameter S.