残膜量对滴灌水分入渗与再分布的影响

发布时间：2020-05-06 20:19

【摘要】：近些年来滴灌技术与覆膜相结合的种植方式在我国北方干旱地区呈现出飞跃式发展,然而农膜残留造成的“白色污染”问题却越来越严重。随着残膜逐年积累,不仅会影响土壤物理特性、土壤透气性,而且会对土壤水分入渗过程及分布产生影响,最终影响作物生长,研究残膜污染区土壤水分入渗与再分布情况对指导滴灌技术要素设计具有重要意义。本文采用室内土箱模拟的方法,研究残膜对滴灌条件下土壤水分入渗的影响,分析了土壤中不同残膜量、初始含水率、土壤容重和滴头流量对土壤湿润过程的影响,探讨了不同残膜量对土壤入渗横纵比、入渗率和稳定入渗率、湿润体形状和大小及含水率分布的影响,并在残膜量为360 kg/hm~2条件下分析了土壤水分再分布的影响,主要研究结果如下:(1)在相同的入渗时间内,湿润锋水平和垂直运移距离随土壤初始含水率和滴头流量增大而增加;土壤容重越大,水平湿润锋运移距离增大,垂直湿润锋运移距离减小;残膜对湿润锋水平运移有一定促进作用,对垂直运移有阻碍作用,残膜量与水平运移距离呈正相关,与垂直运移距离呈负相关。(2)湿润锋运移距离与入渗时间呈幂函数关系,水平和垂直入渗系数与土壤初始含水率、土壤容重、滴头流量和残膜量呈线性关系,幂指系数分别为0.28和0.45,各函数拟合结果均在0.86以上;四种因素组合下湿润锋距离综合预测模型精度较高,决定系数在0.90以上。(3)土壤入渗横纵比初期较大,不同残膜处理横纵比在60-300 min内发生大幅度下降,含残膜处理横纵比均大于无残膜处理,其值与残膜量呈正相关;残膜量大于180kg/hm~2时,入渗结束后横纵比大于1.0,此时土壤适宜种植浅根系作物,横纵比与入渗时间呈幂函数关系。(4)残膜对入渗率的影响主要体现在入渗初期,对中后期水分入渗影响效果不大,入渗结束时各处理入渗率均达到稳定入渗率,且残膜的存在提高了土壤水分稳定入渗率;对比Kostiakov模型、Philip模型和Green-Ampt模型对水分入渗过程拟合结果,Kostiakov模型适用性较强。(5)湿润体形状呈1/4的半椭球体,无残膜处理湿润体形状较平滑,含残膜处理湿润体形状随残膜量增加呈现不同程度的不规则性,湿润体大小与残膜量呈正相关;湿润体含水率分布以滴头为中心向湿润锋边缘逐渐减小,等值线在土壤中层分布密集,残膜量越多,湿润体平均含水率越低,作物最适宜生长深度随残膜量增加而上升,不适宜种植深根系作物。(6)蒸发初期土壤含水率降低较快,之后缓慢且表层含水率降低较快,中下层降低缓慢,随着蒸发时间延长,湿润体内较高含水率位置由滴头附近逐渐向滴头正下方移动;残膜的存在增加了土壤含水率再分布过程的不确定性,含水率等值线出现不同程度的不规则甚至闭合情况,含水率可能局部增大或减小,湿润体左半部分不确定性尤为显著。
【图文】：

示意图,试验装置,示意图,理化性质

2.2 试验材料与装置试验供试土壤取自试验站大田表层土壤，取土深度为 20 cm，经激光分析粒度后，质地为壤质粘土，基本理化性质见表 2-1。土壤先人工去除大粒径杂质后，然风干、晒干、碾压后过 2 mm 筛，制备成试验土样。表 2-1 土壤基本理化性质Tab.2-1 Basic physical and chemical properties of soil质地颗粒组成(%) 有机质 pH 田间持水粘粒(<0.002mm)粉粒(0.02~0.002mm)砂粒(2~0.02mm)(g·kg-1) (%)质粘土 30.63 37.64 31.73 12.35 8.53 23.30供试地膜为陕西杨凌瑞丰环保科技有限公司生产，为无色透明的全生物降解度为 0.008 mm，断裂标称应变≥300 N，直角撕裂负荷≥1.4 N，总灰分≤0.5%负荷≤2.7 N，拉伸负荷较低，易于模拟田间易碎农膜。

示意图,测量位置,土壤含水率,残膜

720 0.50 1.35 灌条件下残膜对湿润体形状及含水率和蒸发下再分布研究滴灌入渗结束后残膜对土壤特性的影响，设计残40 和 720 kg/hm2，残膜大小为 2 cm×1 cm，土箱装土深计时，按照上述时间间隔在放置滴头的垂直土箱侧壁同时记录不同时刻马氏瓶读数。滴头恒定流量供水，停止供水。试验结束后，立即用直径 2 cm 的土钻取土水下渗完后再取土，称量湿土重量，放入烘箱中用烘发条件下，选取残膜量为 360 kg/hm2的 N2 处理测定灌，，时间间隔为 1 d、3 d、5 d、7 d、9 d 及 15 d。测定方法为沿土箱垂直两侧和 45 度中间位置的三个方平距离均为 5 cm，从土壤表层至湿润锋边缘为止，具
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S275.6

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