滴灌條件下土壤水分再分布過(guò)程研究

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1、滴灌條件下土壤水分再分布過(guò)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(guò)程研究劉雪芹,范興科(中國(guó)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(duì)均質(zhì)風(fēng)干砂壤土在滴灌條件下水分再分布過(guò)程進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn):距離供水滴頭較近的點(diǎn),水分再分布過(guò)程開始后該點(diǎn)土壤含水量突然下降1～2個(gè)百分點(diǎn),隨后該點(diǎn)土壤含水量隨時(shí)間延長(zhǎng)而減少,前期較快,后期變緩;原濕潤(rùn)鋒邊緣處各點(diǎn)的土壤含水量在再分布過(guò)程前期表現(xiàn)為繼續(xù)增加,后期

2、則隨時(shí)間的延長(zhǎng)而緩慢減少.土壤水分的再分布運(yùn)動(dòng)使得濕潤(rùn)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(yùn)移.在試驗(yàn)條件下水平濕潤(rùn)鋒增長(zhǎng)幅度6%,垂直方向增長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)達(dá)到暫時(shí)的平衡,此后土壤含水量變化很小,土壤濕潤(rùn)鋒幾乎不再擴(kuò)展.關(guān)鍵詞:滴灌;土壤含水量;水分再分布中圖分類號(hào):S275.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)淋失的節(jié)水灌溉技術(shù),被國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者廣泛關(guān)注.目前對(duì)于滴灌條件下

3、土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究很多[1-5],但主要是在滴灌人滲過(guò)程中研究濕潤(rùn)鋒運(yùn)移以及土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律,很少涉及到滴灌停止后濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移及濕潤(rùn)體內(nèi)土壤水分的再分布問(wèn)題.考慮到土壤水分的再分布,土壤濕潤(rùn)鋒在灌溉停止后還會(huì)繼續(xù)運(yùn)移,使得最終形成的濕潤(rùn)體與最初設(shè)計(jì)的濕潤(rùn)體不相同,造成深層滲漏及濕潤(rùn)區(qū)重疊.為了合理地進(jìn)行滴灌設(shè)計(jì),使滴人的水分最大限度被作物吸收利用,本文對(duì)水分再分布過(guò)程中土壤含水量的變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè),進(jìn)而研究滴灌條件下水分再分布過(guò)程中土壤水分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.1試驗(yàn)方法1.1試驗(yàn)土壤試驗(yàn)土壤取自渭河一級(jí)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(shí)測(cè)土壤平均干容重1.516g/cm3.風(fēng)干過(guò)篩(篩孔2姍),土壤的初始含水量為0.51%.1.2試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置由點(diǎn)源供水系統(tǒng),試驗(yàn)土箱以及土壤水分測(cè)定系統(tǒng)組成,如圖l所示.為了避免邊界對(duì)水分運(yùn)動(dòng)過(guò)程的影響,試驗(yàn)土箱采用矩形結(jié)構(gòu),土箱尺寸為:120cn3×60cn3×70cm.在模擬試驗(yàn)中取滴灌濕潤(rùn)體的1/2為研究對(duì)象,即滴頭放在試驗(yàn)土箱較長(zhǎng)邊的中心部位.點(diǎn)

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(lái)模擬滴頭.圈1試驗(yàn)裝置示意圈Fig.1Sketchmapoftheexperimentalapparatus土壤水分測(cè)定系統(tǒng)由水分傳感器和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集器兩大部分組成,該測(cè)量系統(tǒng)可長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)多點(diǎn)土壤水分變化趨勢(shì).由于該水分測(cè)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(duì)測(cè)試土樣進(jìn)行含水量標(biāo)定(模擬實(shí)測(cè)土壤平均干容重).1.3試驗(yàn)方法按實(shí)測(cè)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(guò)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(xiàng)目:國(guó)家"863"節(jié)水農(nóng)業(yè)專項(xiàng)課題"節(jié)水產(chǎn)品激光快速成型技術(shù)研究與~(2002AA2Z4081)"作者簡(jiǎn)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(chǎng)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(guò)程研究43在過(guò)滴頭且垂直于有機(jī)玻璃面的垂直剖面上,第二組布置在過(guò)滴頭且平行于有機(jī)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(gè),布置深度為0～50cln,每層布置9個(gè).試驗(yàn)過(guò)程中,土壤表面無(wú)覆蓋,滴水流量為1.45L/h(相當(dāng)于2.9L/h的實(shí)際滴灌流量),采用多通道土壤水分自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)對(duì)滴灌條件下水分再分布過(guò)程中土壤含水量變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè),含水量采樣間隔設(shè)定為15min.滴灌過(guò)程中,以垂直濕潤(rùn)深度控制灌水量,當(dāng)濕潤(rùn)深度達(dá)到40cln,且該處土壤含水量達(dá)到田間持水量的80%時(shí)停止,即45號(hào)水分傳感器測(cè)定的土壤含水率達(dá)到12.6%時(shí)停止灌水.2結(jié)果與分析2.1水分再分布過(guò)程中土壤水分變化趨勢(shì)在滴灌人滲及停止灌水后土壤水分再分布過(guò)程中,隨著濕潤(rùn)體的不斷擴(kuò)展,濕潤(rùn)土

8、體內(nèi)各點(diǎn)的含水量隨時(shí)間呈現(xiàn)一定規(guī)律的變