日光温室玉米秸秆深埋条件下土壤水分运动规律研究

发布时间：2018-03-04 12:04

本文选题：日光温室　切入点：深埋秸秆　出处：《沈阳农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了解决温室连作障碍导致的土壤环境恶化问题,目前北方日光温室普遍应用深埋玉米秸秆改善温室土壤理化性质和结构,提高土壤肥力和持水能力。本文通过实验室土柱试验、温室滴灌试验和温室渗灌试验,研究了不同形态深埋玉米秸秆对温室土壤水分分布的影响。首先,基于试验数据计算了土壤和秸秆饱和导水率、饱和含水率、累积蒸发量等参数。其次,利用Hydrus软件对不同试验条件下土壤和秸秆的水分运动过程进行了模拟,确定了不同形态秸秆(杆状秸秆、段状秸秆和丝状秸秆)的饱和导水率、水分特征曲线及其参数。最后,基于温室渗灌深埋段状秸秆的试验数据对秸秆和土壤水分运动参数进行了验证。主要研究结论如下：1.深埋玉米秸秆对温室土壤水分运动的影响(1)深埋玉米秸秆对温室土壤水分一维垂直运动的影响水分入渗过程中,在沙壤土条件下,深埋杆状秸秆促进土壤水分入渗,其累积入渗量为434mm；深埋段状秸秆抑制土壤水分入渗,其累积入渗量为281 mm；与沙壤土的饱和导水率相比,杆状秸秆和丝状秸秆的饱和导水率较高,其饱和导水率分别为4.01 mm·min-1和1.33 mm·min-1,段状秸秆的饱和导水率较低,其饱和导水率为0.03 mm·min-1;在黏壤土条件下,不同形体的秸秆均促进土壤水分的入渗；与黏壤土饱和导水率相比,不同形态秸秆的饱和导水率均较高。水分蒸发过程中,在沙壤土和黏壤土条件下秸秆深埋均提高了秸秆层下层土壤的含水率；秸秆破碎程度越高,秸秆向周围土壤提供水分的能力越强。段状秸秆与土壤混合减少了土壤的饱和含水率,但是抑制了土壤水分的蒸发。(2)滴灌条件下深埋玉米秸秆对温室土壤水分二维运动的影响温室滴灌条件下,水分入渗过程中,除段状秸秆与土壤混合处理外,其余不同形态深埋秸秆均抑制了土壤水分的入渗；深埋秸秆的形态对水分入渗速率影响不显著。水分蒸发过程中,与无秸秆处理相比,不同形态的深埋秸秆层上层土壤含水率均较低,下层土壤含水率无明显差异,说明秸秆深埋对水分蒸发影响不大。秸秆深埋导致的土壤扰动对土壤水分特征曲线和土壤饱和导水率的影响明显。(3) 渗灌条件下深埋段状秸秆对温室土壤水分二维运动的影响温室渗灌条件下,从土壤和秸秆的水分分布来看,土壤水分主要集中在垄中秸秆层周围土壤,垄中表层土壤含水率较低。相同深度土壤距离渗灌点水平距离越远,土壤含水率变化幅度越小,沟中土壤整体水分变化不明显。温室渗灌条件下,从土壤和秸秆水分水平运移来看,与段状秸秆层水分水平运移距离和速度相比,秸秆层上、下层沙壤土和黏壤土水分水平运移距离较远,水平运移速度较快。同时,下层未扰动土壤水分运移距离和速度均高于上层扰动土壤。2.基于Hydrus软件深埋秸秆条件下温室土壤水分运动数值模拟及试验验证基于van Genuchten和Mualem模型,利用Hydrus软件模拟滴灌和渗灌条件下不同形态深埋秸秆土壤水分运动过程,通过土壤水分特征曲线逆估计方程。获得了不同形态深埋秸秆的饱和导水率由高到低依次为58.80 cm·h-1(杆状秸秆)、1.22 cm·h-1(丝状秸秆)和0.08 cm·h-1(段状秸秆)。不同形态深埋秸秆的饱和含水率依次分别为0.35 cm3·cm-3(丝状秸秆)、0.27 cm3·cm-3(段状秸秆)和0.21 cm3·cm-3(杆状秸秆)。与段状秸秆和杆状秸秆水分特征曲线相比,杆状秸秆在高吸力段含水率较高,说明杆状秸秆的保水能力较强。在滴灌试验条件下不同形态深埋秸秆秸秆层内最大可利用水量依次为34～46m3·ha-1(丝状秸秆)、约32 m3·ha-1(段状秸秆)、9～20 m3·ha-1(杆状秸秆)。在渗灌条件下深埋段状秸秆秸秆层内最大可利用水量为63～76 m3·ha-1。
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【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152.7

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