滴头流量对土壤湿润体的影响研究

滴头流量的变化对湿润体的大小和形状影响很大,进而影响作物根系生长和产量.但工程设计中滴头流量的选择缺少科学依据,使得设计湿润深度和湿润比不能同时保证.本研究通过对重壤土、中壤土、砂壤土进行不同流量的滴水试验发现:滴头流量对湿润锋水平运移的影响比对垂直运移的影响大;滴灌设计中,设计湿润比或湿润宽度是选择滴头流量的主要依据.     

滴头流量和间距的优化选择

探讨了滴灌滴头流量、间距的选择,研究了滴头流量、间距与土壤湿润比、一次灌水时间、轮灌组数、小区设计流量及管网设计流量、田间灌水量的关系.结果表明,滴头流量首先应满足湿润比的要求,在满足湿润比的前提下,尽量选择小流量滴头;滴头间距不应大于理想滴头间距,在满足理想滴头间距的条件下,尽量选择大间距,并通过调整滴头间距取得合理的轮灌工作制度.     

不同滴头流量下土壤水分分布特性研究

[目的]通过进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,地表滴灌湿润体的变化规律及滴灌结束时的水分分布规律.[方法]采用湿润锋观测、suffer软件绘等值线.[结果]在滴头处和距滴头10 cm处垂直滴灌带方向水平湿润锋在0～180min内呈现幂指数增长关系,在180 ～600 min与时间呈直线关系;在竖直湿润锋方面,随着滴头流量的增大,滴头处和距滴头10 cm处水平湿润锋运移距离增大的幅度比竖直方向湿润锋运移距离增大的幅度要大,并且都呈对数函数趋势;灌水结束24h时水分再分布过程中,竖直方向湿润锋增大的幅度较水平方向湿润锋增大的幅度要大.[结论]不同流量、不同灌水历时条件下都会影响湿润体形态.     

用有理设计方法优选地表滴灌滴头流量合理性分析

针对地表滴灌单个滴头下土壤水分入渗过程中地表湿润半径r和垂直入渗深度h的随时间变化问题,采用室内土柱试验方法和有理设计方法,运用试验数据对r和h与入渗时间T的幂函数方程进行参数估算,并检验参数间相互约束条件。以粉砂壤土为试验材料,试验研究不同土壤容重(1.3、1.4、1.5 g/cm~3)和滴头流量(1、2、4、8 L/h)条件下,单个滴头灌水时r及h随时间变化的规律。结果表明:1)随着土壤容重的增大,土壤饱和容积含水量降低,r几乎没有变化,垂直入渗深度h减小;2)采用有理设计方法对入渗参数A、B及幂指数C、D进行估算并检验,参数间满足相互约束条件,误差较小,表明可以根据参数A、B、C、D估算值,及r和h与入渗时间T的幂函数方程,计算r和h随时间的推进过程;3)给定灌水量2 L时,滴头流量为1 L/h,垂直入渗深度较大,用有理设计方法计算表明一次灌水持续时间较长,不能满足田间轮灌的要求,且易产生深层渗漏;滴头流量为8 L/h时,地表湿润半径过大,滴头附近地表产生积水。粉砂壤土采用滴灌时,4种滴头流量里,滴头流量为2～4 L/h时最为适宜。用有理设计方法计算r和h为滴灌系统优化设计提供了理论参考。     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下,当滴头流量增加时,湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大,水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大;湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系;湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大,但是持续的运移时间没有垂直方向上的长;土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加,距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大,当q≥8 L·h^-1时,滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。     

低压灌溉滴头流量及毛管铺设对玉米生长及产量的影响

研究了毛管不同铺设方式下,滴头流量对田间灌水均匀度、玉米出苗率、产量、水分利用效率、经济效益等指标的影响。结果表明,滴头流量越小,灌水均匀度越好,作物出苗率越高,水分利用效率相对较高,对作物生长及产量形成有积极作用。一膜两管(滴灌带间距60cm)较一膜三管(滴灌带间距40 cm)可节约滴灌带材料30%以上。低压滴灌在适当滴头流量(2.0 L/h)及毛管铺设模式(毛管间距60 cm)下不仅能提高产量,而且净收入也明显提高。     

不同滴头流量对红枣生理指标的影响

研究典型大、小滴头流量对红枣果实纵横径、体积、叶绿素、叶-气温差、坐果率的影响,结果表明:成熟收获时,q=3.75L/h的大滴头流量处理的红枣纵径、横径、体积均大于q=2.00L/h的小滴头流量处理;小滴头流量q=2.00L/h的处理红枣叶片叶绿素含量均值比大滴头流量q=3.75 L/h的处理高4.2%,说明用小滴头流量的滴灌管进行灌溉能够增加叶片的叶绿素含量,但经单因素方差分析得知2个处理差异并不显著;各处理灌水前,叶-气温差均值在1.75~2.10℃之间变化,浮动不大,且大滴头流量q=3.75 L/h的处理累积叶-气温差较小.说明该处理累积的受旱程度较轻;大滴头流量q=3.75L/h处理坐果率比小滴头流量q=2.00L/h的处理大20.4%,说明大滴头流量q=3.75 L/h的灌水处理更有利于提高红枣的坐果率,且经单因素方差分析得知,2个处理差异显著。     

滴头压力对玉米生长发育及产量的影响

为研究不同滴头压力对玉米生长发育及其产量的影响。基于大田试验,研究4个滴头压力水平对滴灌玉米生长的影响。结果表明:灌后不同时间滴头压力为0.03 MPa处理的玉米叶绿素SPAD值均为最高;滴灌玉米抽雄期和成熟期整株生物量均随着压力减少而呈现单峰增长趋势,抽雄期各处理整体生物量呈现0.04 MPa处理0.02 MPa处理0.03 MPa处理0.05 MPa处理,成熟期各处理整体生物量呈现0.03MPa处理0.04 MPa处理0.05 MPa处理0.02 MPa处理;滴头压力为0.03 MPa的处理产量最高,显著高于0.05 MPa处理和常规种植,增产幅度分别为20.3%和21.0%。可见,滴头压力0.03~0.04 MPa对于北疆膜下滴灌玉米生长过程较为有利。     

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。     

相同供水时长下滴头数量对土壤湿润锋运移及枣树的影响

研究了相同供水时长下滴头数量对土壤湿润锋运移距离和枣树生长的影响,结果表明：滴头数量不同,地表径向和垂直湿润锋运移距离和湿润区形状不同,3个滴头、4个滴头处理枣树秋梢长度和直径均较1个滴头处理有显著增加;枣树产量较1个滴头、2个滴头处理有较大的增加。考虑到投入成本和当地春季干旱多风沙的气候特点,建议采用3个滴头。     

滴灌条件下不同盐生植物对盐渍化土壤的脱盐效果研究

[目的]研究滴灌条件下种植盐生植物对盐渍化土壤的脱盐效果.[方法]在滴灌条件下种植盐生植物海蓬子和盐地碱蓬.[结果]盐生植物对耕作层土壤特别是0 ～ 20 cm土壤盐分影响显著,可有效降低土壤总盐含量以及盐分离子Na+、Cl-和K+浓度,但对土壤pH值影响不明显.种植盐地碱蓬的土壤总盐量下降幅度要高于海蓬子;种植盐地碱蓬土壤Na+、K+的含量下降较明显,而种植海蓬子土壤的Cl-含量明显降低.[结论]滴灌抑盐+生物脱盐模式在改良盐渍化土壤中效果明显,盐地碱蓬可作为较理想的脱盐植物,对于盐渍化土壤的开发利用具有一定的指导意义.     

滴灌条件下棉花对土壤盐分及离子运移的影响

【目的】研究棉花对盐分及离子的运移的作用关系,分析滴灌棉田盐分的运移规律和影响机制。【方法】通过田间微区试验,对小区内盐渍化土壤进行混匀,设置种植棉花与未种植棉花试验处理,研究棉田土壤盐分离子的运移特征。【结果】灌溉使得0~40 cm土层土壤盐分、阴、阳离子含量明显下降,在40~60 cm土层浓度增加形成离子聚集区。棉花种植过程对0~30 cm土层土壤总盐分、阴阳离子都有一定的影响,但影响较为显著是10~20 cm土层的总盐分、Cl^-和SO₄^2-离子的含量,减缓了其运移过程,对其他离子的影响均未达到显著水平,对土壤pH值影响不大。【结论】棉花种植过程显著影响土壤10~20 cm土层的总盐分、Cl^-和SO₄^2-离子向下运移过程。     

微咸水膜下滴灌对绿洲棉田土壤水盐特征的影响

为指导新疆绿洲微咸水膜下滴灌棉田管理,2010年在新疆农一师灌溉试验站进行微咸水膜滴灌方式下土壤水盐状况的研究。结果表明,随灌溉水盐度的增加,带入作物根区的盐分明显增加,当根区土壤盐分积累到一定程度,影响作物根系对水分的吸收和作物的正常生长,造成作物蒸腾减少,相对提高了土壤水分含量。轻度盐分胁迫处理可保护表土,使土壤保持疏松状态,提高土壤的肥效,有利于作物的生长。重度盐分与水分胁迫对土壤体积质量影响较弱,但对根系的生长发育影响较重。     

烤烟膜下滴灌对土壤含水率的影响及其效益分析

为弄清膜下滴灌对烟田土壤含水率的影响,采用不同滴灌量与施氮量试验设计,研究了膜下滴灌对烟田土壤含水率的影响,并对其经济效益进行了分析.结果表明:烤烟膜下滴灌条件下,水分变化,0～20 cm土层相对更活跃,20～40 cm次之,40～60 cm最稳定;移栽后84 d,Tu各土层土壤含水率均高于同土层其他处理;节水量为131.06～199.80 mm,单株产量为133.43～154.04 g;国民经济内部收益率、经济净现值和经济效益费用比分别为13.5％、907.7元/667m2和1.29,经济上合理可行,值得推广使用.     

滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究进展

滴灌施肥是将施肥与灌溉相结合的灌溉施肥技术,在农业生产中具有广阔的应用前景。综述了滴灌施肥对作物根系及地上部生长的影响:滴灌施肥可以促进作物根系及地上部的生长,提高多数作物的产量与品质;同时可以改善土壤无机氮环境,提高氮素利用率,减少氮素的淋溶损失。目前关于滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究尚不够深入,制约了滴灌施肥技术的发展。未来应重点研究滴灌施肥对作物根系发育规律、养分吸收、运输及利用机制、土壤环境等的影响,明确滴灌施肥对作物-土壤系统的影响机制,同时研发新型水溶性肥料,结合现代农业信息技术,建立兼顾优质、高产、高效、生态、安全的滴灌施肥技术。     

Wetting Patterns and Nitrate Distributions in Layered-Textural Soils Under Drip Irrigation

Laboratory experiments were conducted in different sequence and thickness of the soil layers to investigate the effects of layered-textural soils on wetting patterns and water and nitrate distributions from a surface point source under various combinations of application rate and applied volume. Three layered soils, including a sandy-over-sandy loam (SL), a sandy loam-over-sandy (LS), and a sandy loam-sandy-sandy loam (LSL), and two uniform soils (a uniform sandy loam and a uniform sandy soil) were tested. In the experiments, the application rate was varied from 0.69 to 3.86 L h-1 and the applied volume from 5.7 to 12.1 L. The experimental results demonstrated that the wetting patterns and water and nitrate distributions were greatly affected by the sequence and thickness of soil layers as well as the application rate and volume applied. An interface existing in the layered soils, whether a fine-over-coarse or a coarse-over-fine, had a common feature of limiting downward water movement and of increasing horizontal water movement. For the fine-over-coarse layered soils of LS and LSL, water and nitrate were uniformly distributed at a given depth in the top layer soil. For a coarse-over-fine layered soil of SL, however, water accumulated in the sublayer soil underneath the interface and a zone of lower nitrate concentration was observed. The effect of application rate on water distribution pattern was dependent upon soil layering. A minor influence of application rate on water distribution for the fine-over-coarse layered soils (LS and LSL) than for the uniform soils was found. To obtain a greater wetted depth through selecting the emitters having a smaller application rate, which is a common method in the system design for a uniform soil, may not be necessarily applied for the layered soils.Measurements of nitrate distribution showed that nitrate accumulated toward the boundary of the wetted volume for both the uniform and the layered soils. This suggests the importance of optimal management of drip fertigation because nitrate is susceptible to the movement out of the root zone by mismanagement of fertigation. The information obtained from this research is useful in the design, operation, and management of a drip fertigation system.     

不同膜下滴灌模式对土壤水分及棉花产量的影响

采用负压计法和烘干法,监测不同的灌溉定额、灌溉频率下膜下滴灌棉田在水平和垂直方向的水分含量,并调查棉花生长状况.结果表明,当灌溉水质为淡水且滴扎流量为1.6L·h-1时,过量灌溉(450mm)和适量灌溉(375mm)膜内0～60 cm土层的含水量适宜,过量灌溉的含水量最高,少量灌溉(300mm)使土层在蕾期以后处于轻度干旱状态;低频(10d)和适频(7 d)灌溉膜内0～60cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频(3 d)灌溉使土层在花铃期处于轻度干旱状态;灌溉定额和灌溉频率对棉花产量均有显著影响,过量和高频灌溉的棉花产量分别为区组内最高.     

不同滴灌水肥配施模式对土壤硝态氮与棉花根系形态的影响

为探明不同滴灌水肥配施模式对土壤硝态氮与棉花根系形态的影响,在N-W-N(前期滴入氮肥、中间滴清水、后期再滴入氮肥)的常规水肥配施模式基础上,通过设置4种不同的施肥时段[W1(1/3,1/3,1/3)(在一次施肥的两端时间滴肥,中间1/3时间段仅灌清水)、W2(1/2,1/4,1/4)(在一次施肥的前1/2和后1/4时间段滴肥,中间1/4时间段仅灌清水)、W3(1/4,1/4,1/2)(在一次施肥的前1/4和后1/2时间段滴肥,中间1/4时间段仅灌清水)和W4(1/4,1/2,1/4)(在一次施肥的前1/4和后1/2时间段滴肥,中间1/4时间段仅灌清水)],探究其对0～20、20～40和40～60 cm土壤硝态氮累积规律及棉花根系形态指标的影响。结果表明:滴灌棉田不同生育时期各土层硝态氮质量分数表现为60 cm20 cm40 cm,棉花根系各形态指标的生长表现为40 cm60 cm20 cm;在不同水肥配施模式下,各土层硝态氮质量分数表现为W4W3W2W1,根系各形态指标的生长表现W1W2 W3 W4;通过不同滴灌水肥配施模式与根系形态指标相关分析结果表明,各处理对总根长、总根表面积、总根体积、根尖数均有显著影响,其中W1模式效果最佳。表明合理的水肥配施模式对滴灌棉花根系生长有促进作用,从而协同增加地上部分干物质积累,促进棉花高产。     

长期滴灌施肥对荔枝根系生长及土壤pH的影响

[目的]探讨长期滴灌施肥对荔枝（Litchi chinensis）根系生长分布及荔枝园不同土层土壤pH变化的影响。[方法]采用田间试验。追肥包括CO（NH2）2、KCl和MgSO4等,均通过滴灌施肥系统施入,主要施肥时期为每年荔枝的秋梢期、花期和结果期前后;过磷酸钙、花生麸及鸡粪等则以基肥的形式沿树冠滴水线沟施。[结果]滴灌施肥能显著促进荔枝根系的生长,增加根系与土壤的接触面积,连续6年滴灌施肥后滴灌施肥区土体中的根干重、根长、根表面积分别为非滴灌区的2.29、2.17和2.25倍。荔枝根系主要分布在0～40cm土层,但滴灌施肥区和非滴灌区在0～20和20～40cm土层中的根系分布存在明显的差异性,滴灌施肥更有利于根系向土壤深层生长分布。长期滴灌施肥条件下,荔枝园土壤酸化明显,与非滴灌区相比,滴灌施肥区在10～20cm土层土壤pH的降幅最大,达到1.47个单位。[结论]该研究可为滴灌施肥技术在荔枝生产中的推广应用提供理论依据。     

盐角草对滴灌条件下积盐范围内盐分的影响

[目的]确定湿润峰、积盐范围及盐角草吸盐能力,控制积盐范围内盐分。[方法]以pH 7.9的水作为灌溉水源,在不同土壤初始含水率、土壤容重及滴头流量的条件下研究土壤湿润体的变化过程。[结果]盐角草吸走部分Na＋、Cl-抑制盐分,积盐范围内土深20cm处的总含盐量降低了0.12 g/kg。[结论]该研究可以为有效地控制滴灌条件下湿润锋边缘积累盐分提供依据。