裂隙影响下的微润灌水分运移和分布规律

为研究裂隙发育对微润灌水分运移和分布特征的影响规律,进行了室内土箱水分入渗试验.通过人造裂隙方式,设置不同裂隙间距(6,8 cm)和裂隙深度(5,10,15 cm)处理,同时以无裂隙处理(CK)为对照,测定了入渗过程中入渗量变化、湿润体形态演变和入渗结束时水分分布特征.结果表明:裂隙对微润灌水分入渗速率基本无影响,各处理之间累积入渗量随入渗时间变化趋势接近,最终累积入渗量差异不显著.裂隙改变湿润体形态演变和水分分布特征,湿润锋到达裂隙区域后,在裂隙毛管阻隔效应影响下,水分水平运动受到抑制,向上运动得到加强,最终导致湿润体上部呈近似矩形、下部呈近似椭圆,剖面水分分布呈指状特征.裂隙深度对湿润体规则度、湿润锋向上运移距离和灌后水分分布均匀度影响显著,而裂隙间距对其影响不显著.相比CK,裂隙深度15 cm时湿润体分散度约增加了34.5%,湿润锋最终向上运移距离约增加了12.9%,水分分布均匀度约降低27.5%.综合考虑,在微润灌实际应用过程中应控制田间裂隙深度发育,以降低其不利影响.

不同水分处理干播湿出水热盐效应对棉花出苗率的影响

【目的】研究适合双膜覆盖条件下棉花干播湿出的灌溉方案。【方法】在新疆阿克苏市沙雅县设置大田试验,设计3个灌水定额处理(S_(1):675 m^(3)/hm(2),S_(2):900 m^(3)/hm(2),S_(3):1125 m^(3)/hm(2))、2个滴水频次处理(S_(4):675 m^(3)/hm(2)+450 m^(3)/hm(2),S 5:675 m^(3)/hm(2)+300 m^(3)/hm(2)+150 m^(3)/hm(2))和1个冬灌对照处理(CK:2700 m^(3)/hm(2)),共6个处理。分析不同灌溉定额及滴水频次对土壤水盐运移、水热效应及出苗率的影响。【结果】(1)在0~40 cm土层,滴水频次相同,随灌水定额增加土壤平均含水率逐渐增加,表现为S_(1)<S_(2)<S_(3);灌水定额相同,随滴水频次增加土壤平均含水率逐渐增加,表现为S 5>S_(4)>S_(3);CK处理土壤平均含水率显著小于各干播湿出处理。(2)0~40 cm土层,滴水频次相同,灌水定额越大灌后土壤脱盐率越高;灌水定额相同,滴水频次越少,土壤脱盐率越高;CK处理脱盐率显著大于各干播湿出处理。(3)0~40 cm土层,滴水频次相同,随灌水定额增加土壤日均温度逐渐减小,表现为S_(1)>S_(2)>S_(3);灌水定额相同,随滴水频次增加土壤日均温度逐渐降低,表现为S_(3)>S_(4)>S 5;CK处理土壤日均温度与S_(1)处理无明显差异,且显著大于其余各干播湿出处理。(4)出苗率随灌水定额的减少而升高,随滴水频次的减少而降低。各处理出苗率表现为CK≈S_(1)>S_(2)≈S 5>S_(4)>S_(3)。【结论】综合各处理土壤水盐、地温及出苗情况,S_(1)(675 m^(3)/hm(2))为最佳出苗水处理。

地下滴灌土壤水分运移与分布研究进展

地下滴灌条件下土壤水分运移与分布规律一直是学术界追踪的热点课题。为明确地下滴灌条件下土壤水分运移与分布影响因素的研究进展,总体概览了地下滴灌技术的基本原理、主要特点以及发展历程,系统阐述了不同地下滴灌方式下土壤水分运移与分布研究方法及结论,并介绍数值仿真技术在土壤水分分布规律研究中的应用现状,综合分析了地下滴灌条件下影响土壤水分运移与分布的关键因素,总结了当前研究现状与发展瓶颈,并对未来研究方向进行展望,以期为后续深入研究和提高灌溉水分利用率提供理论参考。

滴灌条件下杨树人工林土壤的水分运移

采用田间土壤剖面观测法,对北京永定河故道沙地上地表滴灌栽培的杨树人工林的土壤水分运移规律进行研究,在滴头流量恒定为4L·h-1的条件下,试验和测定不同滴灌时长和停灌后土壤湿润锋的运移距离和土壤湿润体的形态。结果表明:土壤湿润锋随着滴灌时长的增加在垂直和水平方向上的运移距离逐渐增大,每增加1h滴灌时长,土壤湿润锋的垂直运移距离的增幅逐渐减小,水平运移距离的增幅则大小不一;在各时长滴灌停灌后,土壤湿润锋将继续在垂直方向和水平方向上运移1～3h,在垂直方向上的继续运移距离为2～10cm,除在土壤最深处的水平继续运移距离明显较大外,在各土壤深处水平方向上的继续运移距离为1～10cm;在持续滴灌1～6h后,土壤湿润锋最终可以垂直运移到36～69cm,水平运移到32～57cm,持续滴灌3～4h后即可在0～40cm土层内形成以滴头为圆心,半径30～40cm的土壤湿润体;持续滴灌1～3h后土壤湿润体形态为逐渐增大的扁半椭球体,持续滴灌4～6h后土壤湿润体形态为逐渐增大的长半椭球体。

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗—再分布过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行了原状土的树下单点源滴灌试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下(滴头流量分别为8、12、16 L·h^(-1))地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明:1停止灌溉时湿润锋呈平卧半椭球体分布,随着滴头流量的增加湿润锋的分布范围逐渐增大,停止灌溉后12 h内各滴头流量下土壤中的水分运移均存在再分布过程,水分再分布后湿润锋呈直立半椭球体分布,湿润体的形状大小受到滴头流量及灌溉总量的影响,湿润锋水平、垂直运移距离与入渗时间存在显著的幂函数关系,决定系数(R^2)均大于0.95;2滴灌初期湿润锋在水平、垂直方向上的运移速率随着滴头流量的增加而增大,随着灌水历时的延长逐渐降低,滴头流量越大入渗距离比也就越大,并且随着灌溉时间的推移入渗距离比值逐渐减小,三种滴头流量下入渗距离比由最初的2~2.27逐渐减小到0.8~0.97;3随着滴头流量的增大湿润体的体积不断增大,湿润体含水量也随之增大,距离滴头越近含水量等值线越密,外围含水量等值线较稀疏,滴头正下方约40 cm处土壤含水量增加值达到最大,再分布后含水量等值线变为稀疏,水平扩散半径增加值较小,垂直方向再分布距离较大。

滴灌条件下沙地土壤水分分布与运移规律

通过对不同流量的滴头，不同灌水历时条件下沙地土壤滴灌湿润体的大小与形状的观测观察，以及对滴灌停止后不同间隔时间的土壤湿润锋运移，湿润体的发展，土壤水分的分布与再分布测量分析，使之对滴灌条件下土壤湿润体的大小及发展、土壤水分的分布与再分布规律等有了比较清楚的认识。本文不进行理论上的土壤水分分布模拟，仅从众多的实测资料分析着手，揭示土壤水分分布与运移规律，旨在为砂壤地玉米滴灌的参数确定（滴头间距、流量、灌水历时等）提供基本依据。通过土壤水分与湿润体实测资料分析认为，滴灌玉米的滴头流量在２．０ｌ／ｈ左右，灌水历时２～３ｈ，滴头间距为５０ｃｍ左右为宜。过长的灌水历时（大于３ｈ）即可能导致灌溉水的无为损失，造成先进的节水灌溉技术条件下新的水浪费问题。滴头间距过密，会加大不必要的工程投资。

下衬阻水板宽度对地下滴灌土壤水分运移的影响

【目的】提高深埋地下滴灌在作物生长初期的水分供应能力,降低其深层渗漏风险。【方法】设置无阻水板、下衬7.8 cm阻水板及9.4 cm阻水板的点源地下滴灌土槽试验,测定下衬阻水板宽度对地下滴灌土壤湿润锋运移和土壤水分分布的影响程度。【结果】下衬阻水板不影响地下滴灌土壤湿润锋形状,仍近似于扁椭圆形,但改变了地下滴灌土壤湿润模式;下衬阻水板对地下滴灌土壤水分水平方向运移距离影响不大,但明显增加了土壤水分垂直向上运移距离,减小了土壤水分垂直向下运移距离,使得地下滴灌土壤湿润体整体向上层迁移,阻水板越宽,土壤湿润体向上层迁移的越明显。下衬阻水板可以调整土壤湿润体内的土壤水分分布,随着下衬阻水板宽度的增大,浅层(0~10 cm土层)土壤含水率增大,而深层(50~60 cm土层)土壤含水率减小。【结论】下衬阻水板可以促进地下滴灌土壤湿润体及水分向上层土壤集中,有利于保障作物生长初期的水分供应。

滴灌土壤湿润体特性室外试验研究

采用室外试验研究与理论分析相结合的方法,在陕北米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,对单点源入渗情况下,不同滴头流量和灌水历时对湿润体形状、大小与湿润锋运移规律的影响,及不同参数组合情况下土壤水分的分布与再分布规律进行研究,结果表明:湿润体的形状近似为椭球体;湿润锋的水平、垂向入渗距离分别与入渗时间具有极显著的幂函数关系;土壤含水率与湿润体特征值之间存在极显著的二项式函数关系,利用该函数关系能够精确地表示出滴灌单点源入渗土壤湿润体的水分分布与再分布过程,简单、易操作。

不同土壤质地的滴灌点源入渗规律研究

以试验为基础,测定了重壤土、中壤土、砂壤土在不同滴头流量、不同灌水量下的点源入渗运动过程,研究滴灌点源入渗土壤水分分布与运移规律。研究表明点源湿润锋的水平、垂直距离与入渗时间之间符合良好的幂函数关系,湿润锋水平、垂直运移速率与入渗时间均满足良好的幂函数关系,土壤含水率与湿润锋水平、垂直运移距离之间具有良好的线性函数关系,该研究结果对滴灌系统的科学设计和合理运用起到指导作用。

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。

基于不同供水压力不同土壤添加物的暗管灌溉特性研究——以吉林西部苏打盐碱土为例

为改善吉林西部苏打盐碱土土壤特性,提高暗管系统在苏打盐碱地区的灌溉效果,在不同供水压力下进行暗管灌溉特性研究。依据土壤水动力学理论,以暗管系统为研究对象,基于室内暗管系统灌溉试验,根据前期试验结论选择3%稻壳与5%玉米秸秆作为添加物与土壤混掺,从不同供水压力下湿润锋水平向右、竖直向上、竖直向下运移距离,累计入渗量以及土壤水盐分布状况三方面研究暗管系统灌溉时土壤水盐运移特性。结果表明:供水压力越大,各方向上湿润锋运移距离越远,灌溉历时越短,累计入渗量越大,平均入渗速率越快。同一供水压力下各方向上湿润锋运移距离大小关系为:竖直向上>水平向右>竖直向下。玉米秸秆作用效果强于稻壳。湿润体内部竖直向上、水平向右两个方向的土壤剖面含水率均随着与暗管滤层顶端的距离增大而减小。土壤盐分随着水分向湿润锋附近运移,土壤表面以及水平向右方向上湿润锋附近含盐量皆大于0.45%。选择供水压力为100 cm,5%玉米秸秆与土壤混掺方案,可以为农作物提供足够的根系吸水量,加快水分到达农作物根系的速度,增加农作物产量,对治理土壤盐碱化和农业可持续发展具有一定意义。

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。

涌泉根灌单点源入渗湿润体特性研究

【目的】研究不同流量条件下湿润体特征值的变化规律。【方法】在陕北米脂山地微灌枣树示范基地,在原状土上进行了涌泉根灌入渗试验。【结果】涌泉根灌累积入渗量随流量的增大而增大,并能用Kostiakov模型进行了较为有效模拟。湿润体形状近似于椭球体,其竖直剖面上的入渗深度和水平运移距离均与入渗时间呈显著的幂函数关系。【结论】流量越大,涌泉根灌入渗竖直剖面上水平入渗距离和入渗深度均越大;灌水器流量对湿润体土壤水分分布和形状具有显著的影响。

地表滴灌条件下滴灌量对土壤水分入渗、再分布过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行了原位土的单点源滴灌试验,研究不同滴灌量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明:滴灌过程中,当滴灌量较小时,湿润体呈平卧半椭球体分布,随着滴灌量的增大,湿润体呈直立半椭球体分布,湿润体的形状大小受到滴灌量和土壤质地的影响,湿润锋水平运移距离与入渗时间存在显著的对数函数关系;湿润体再分布时间为滴灌停止后的12 h内,滴灌过程中土壤含水率以及土壤含水量变化率在滴头正下方40 cm处达到最大值,滴灌量(Q)≥72 L时,水平再分布距离不再随着滴灌量增大而增加;土壤质地以及土壤层的分布直接影响到含水量变化率。