沟灌管理参数优化策略比较与最优灌水时间估算

沟灌是中耕作物常采用的灌水技术,但灌水质量不高仍是目前存在的主要问题。为进一步提高沟灌灌水质量,该研究以在陕西省关中平原进行的45组沟灌试验为基础,结合数值模拟方法,量化比较了3种沟灌管理参数优化策略(策略1:仅对灌水时间优化;策略2:仅对入沟流量优化;策略3:同时对入沟流量与灌水时间优化)对灌水质量的提升效果,提出了适用于尾部闭合条件下的沟灌最优灌水时间简化估算方法。结果表明,策略3较策略1和策略2可更为明显地提高沟灌灌水质量;若仅从提高灌水质量的角度考虑,推荐采用策略3,若同时考虑优化策略的实用性,则推荐采用策略1。不同土壤入渗能力和灌水技术要素组合条件下最优灌水时间与水流推进至0.75倍沟长所需时间可采用线性函数表征,与所有验证组合模拟结果比较的平均绝对百分比误差为16.71%。采用该研究方法所得策略1和策略3条件下的最优灌水时间估算值与WinSRFR软件模拟结果基本一致,所有沟灌试验点平均绝对百分比误差分别为10.88%和12.00%。运用策略1和策略3条件下所得最优灌水时间估算值进行灌水质量模拟,综合灌水质量指标≥85.0%占有效沟灌试验点的比例分别为77.3%和90.2%,较现状条件下(64.4%)有明显提升,表明该研究对尾部闭合条件下沟灌最优灌水时间估算具有较强可靠性,可获得较高的灌水质量。该研究方法仅需观测水流推进至0.75倍沟长的时间即可估算尾部闭合条件下沟灌系统最优灌水时间,实用性较强,可为地面灌溉实时反馈控制系统提供理论基础。