滴灌條件下土壤水分再分布過程研究

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1、滴灌條件下土壤水分再分布過程研究第24卷第4期2006年7月干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究AgriculturalResearchintheAridAreasV01.24No.4.1u1.20o6滴灌條件下土壤水分再分布過程研究劉雪芹,范興科(中國科學(xué)院水利部水土保持研究所,西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西楊凌712100)摘要:對均質(zhì)風(fēng)干砂壤土在滴灌條件下水分再分布過程進行研究發(fā)現(xiàn):距離供水滴頭較近的點,水分再分布過程開始后該點土壤含水量突然下降1～2個百分點,隨后該點土壤含水量隨時間延長而減少,前期較快,后期變緩;原濕潤鋒邊緣處各點的土壤含水量在再分布過程前期表現(xiàn)為繼續(xù)增加,后期

2、則隨時間的延長而緩慢減少.土壤水分的再分布運動使得濕潤體內(nèi)的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水區(qū)向低含水區(qū)運移.在試驗條件下水平濕潤鋒增長幅度6%,垂直方向增長幅度為9%,垂直方向大干水平方向;灌溉結(jié)束24h后土壤水分運動達到暫時的平衡,此后土壤含水量變化很小,土壤濕潤鋒幾乎不再擴展.關(guān)鍵詞:滴灌;土壤含水量;水分再分布中圖分類號:S275.6文獻標識碼:A文章編號:1000—7601(2006)04.O042—04滴灌是一種既能有效地提高灌溉水的利用效率,又能減少作物根系層營養(yǎng)物質(zhì)淋失的節(jié)水灌溉技術(shù),被國內(nèi)外的眾多學(xué)者廣泛關(guān)注.目前對于滴灌條件下

3、土壤水分運動規(guī)律的研究很多[1-5],但主要是在滴灌人滲過程中研究濕潤鋒運移以及土壤水分運動規(guī)律,很少涉及到滴灌停止后濕潤鋒的運移及濕潤體內(nèi)土壤水分的再分布問題.考慮到土壤水分的再分布,土壤濕潤鋒在灌溉停止后還會繼續(xù)運移,使得最終形成的濕潤體與最初設(shè)計的濕潤體不相同,造成深層滲漏及濕潤區(qū)重疊.為了合理地進行滴灌設(shè)計,使滴人的水分最大限度被作物吸收利用,本文對水分再分布過程中土壤含水量的變化動態(tài)進行自動監(jiān)測,進而研究滴灌條件下水分再分布過程中土壤水分的動態(tài)變化規(guī)律.1試驗方法1.1試驗土壤試驗土壤取自渭河一級階地,取土層次為0～50cnl.土壤砂粒(0.02～2

4、姍)含量為83.04%,粉粒(0.002～0.02姍)含量為14.31%,粘粒(<0.002mm)含量為2.65%,屬于砂壤土.飽和含水量和田間持水量分別為20%和16%(重量含水量,下文同),模擬實測土壤平均干容重1.516g/cm3.風(fēng)干過篩(篩孔2姍),土壤的初始含水量為0.51%.1.2試驗裝置試驗裝置由點源供水系統(tǒng),試驗土箱以及土壤水分測定系統(tǒng)組成,如圖l所示.為了避免邊界對水分運動過程的影響,試驗土箱采用矩形結(jié)構(gòu),土箱尺寸為:120cn3×60cn3×70cm.在模擬試驗中取滴灌濕潤體的1/2為研究對象,即滴頭放在試驗土箱較長邊的中心部位.點

5、源供水系統(tǒng)由馬氏瓶供水以保持恒定的滴頭流量,采用醫(yī)用注射針頭來模擬滴頭.圈1試驗裝置示意圈Fig.1Sketchmapoftheexperimentalapparatus土壤水分測定系統(tǒng)由水分傳感器和自動數(shù)據(jù)采集器兩大部分組成,該測量系統(tǒng)可長期動態(tài)監(jiān)測多點土壤水分變化趨勢.由于該水分測量系統(tǒng)受土壤質(zhì)地,容重等因素的影響,因此使用前用烘干法對測試土樣進行含水量標定(模擬實測土壤平均干容重).1.3試驗方法按實測土壤的平均干容重分層裝填土箱(每層厚度5cm),層間打毛.在填土過程中埋設(shè)土壤水分傳感器,土壤水分傳感器分兩組布置,第一組布置收稿日期:2005—09.0

6、5基金項目:國家"863"節(jié)水農(nóng)業(yè)專項課題"節(jié)水產(chǎn)品激光快速成型技術(shù)研究與~(2002AA2Z4081)"作者簡介:劉雪芹(1981一),女,北京人.在讀碩士研究生.主要從事節(jié)水灌溉設(shè)備與新技術(shù)研究.E-mail:場陰Ie@n18ils.g岫..∞.通訊作者:范興科(1964一),男,陜西岐山人,副研究員,主要從事節(jié)水灌溉設(shè)備與新技術(shù)研究.E:mail:萄zfxk@,4p.sina.∞m.第4期劉雪芹等:滴灌條件下土壤水分再分布過程研究43在過滴頭且垂直于有機玻璃面的垂直剖面上,第二組布置在過滴頭且平行于有機玻璃剖面上.土壤水分傳感器在垂向和徑向等間距布置,每

7、隔10cln布置一個,布置深度為0～50cln,每層布置9個.試驗過程中,土壤表面無覆蓋,滴水流量為1.45L/h(相當于2.9L/h的實際滴灌流量),采用多通道土壤水分自動測定系統(tǒng)對滴灌條件下水分再分布過程中土壤含水量變化動態(tài)進行自動監(jiān)測,含水量采樣間隔設(shè)定為15min.滴灌過程中,以垂直濕潤深度控制灌水量,當濕潤深度達到40cln,且該處土壤含水量達到田間持水量的80%時停止,即45號水分傳感器測定的土壤含水率達到12.6%時停止灌水.2結(jié)果與分析2.1水分再分布過程中土壤水分變化趨勢在滴灌人滲及停止灌水后土壤水分再分布過程中,隨著濕潤體的不斷擴展,濕潤土

8、體內(nèi)各點的含水量隨時間呈現(xiàn)一定規(guī)律的變