蓄水坑灌不同坑口结构对冬季土壤温度时空变化影响及田间工程规划设计研究

发布时间：2020-06-11 16:17

【摘要】：山西省地处黄河中游,位于黄土高原东部,地形复杂,干旱少雨,水土流失严重。主要经济作物苹果的培植面积多达500多万亩,苹果产业关乎山西农村发展。大力推广和普及山丘区高效节水灌溉技术成为亟待解决的课题。孙西欢教授于1998年提出的蓄水坑灌是一种具有拦蓄径流、保持水土特点的中深层立体果林灌溉方法。蓄水坑灌坑口结构型式对维持果树根区土壤温度稳定、保证果树根系正常生长发育至关重要。为合理地确定坡地蓄水坑灌田间工程规划设计中的坑口结构型式,本研究以坑口直径和是否覆盖为控制因子,设置5个处理分别为:DF30(坑口有覆盖,坑口直径30 cm)、DB30(坑口无覆盖,坑口直径30 cm)、DF5(坑口有覆盖,坑口直径5 cm)、DB5(坑口无覆盖,坑口直径5 cm)、DM(地面灌溉),研究蓄水坑灌不同坑口结构对冬季果树根区土壤温度日变化、月变化及空间分布的影响,并与地面灌溉作对比分析,从而选定坑口的结构型式。结合研究结果、理论基础与田间实际情况,对坡地蓄水坑灌田间工程进行规划设计。主要得出以下结论:(1)蓄水坑灌各处理的蓄水坑土壤温度日变化均随大气温度的变化而变化。土壤温度垂向上随土层深度增大逐渐升高;垂向土壤日温差变化幅度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5;垂向土壤温度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5。径向上距坑壁近的位置覆盖处理与不覆盖处理土壤温差较大,随距离增大二者温差逐渐减小;径向土壤温度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5;DF30处理与DF5处理的土壤温差随着距坑壁距离的增大而减小。(2)蓄水坑灌各处理的土壤温度月变化随气温变化而有明显变化。11月到次年2月,各处理土壤温度随大气温度的降低逐渐降低。垂向土壤温度随深度增大逐渐升高;各处理的土壤温度月降低幅度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5。径向上距离坑壁越远,土壤温度变化越不明显。2月到3月,各处理土壤温度随大气温度回升逐渐升高;土壤温度回升幅度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5。回升后的土壤温度:DF30DB30,DF5DB5,DF30DF5。(3)蓄水坑灌各处理的土壤温度空间分布较相似,覆盖处理与不覆盖处理的土壤温度差异在坑底附近最明显,覆盖处理较不覆盖处理的土壤温度变化幅度小、温度高。(4)蓄水坑灌和地面灌溉两种灌溉方式下,垂向和径向不同位置处的土壤温度日变化和月变化规律有明显的差异。在地表附近,蓄水坑灌坑口覆盖处理与地面灌溉处理的土壤温度基本相同,蓄水坑灌坑口不覆盖处理的土壤温度明显低于其他处理。在中深层土壤中,随深度增大的土壤温度升高幅度,蓄水坑灌覆盖处理明显大于地面灌溉处理。深层土壤温度蓄水坑灌覆盖处理高于蓄水坑灌不覆盖处理及地面灌溉处理。(5)与其他各处理相比,DF30处理中土壤温度更加稳定。选定DF30中的坑口结构作为田间工程规划设计中的坑口结构型式,即坑口覆盖一直径30 cm、厚5 cm的圆形聚乙烯泡沫塑料板。(6)坡地蓄水坑灌田间工程规划设计中采用水平集雨沟整地;每株果树布置4个蓄水坑,蓄水坑深度40 cm,在降雨径流蓄滞能力设计为5年一遇24 h最大暴雨量标准下,根据单株果树控制面积内的降雨径流量即产即汇原理,计算得蓄水坑直径为30 cm;坑内布置一体化设计的底板、固壁和顶盖;环状沟深度20 cm、宽度30 cm、半径50 cm;“丰”字形管网包括干管、支管、毛管三级;四孔出流毛管环形绕树布置,毛管长3 m,内径25mm;支管长92 m,内径50 mm;干管长195 m,内径81.4 m;选用200QJ40-104/8型井用潜水泵,额定功率18.5 kW。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S275

【参考文献】