沼液间接地下滴灌土壤水分运移规律研究
发布时间：2021-02-17 07:56
间接地下滴灌技术是一项能快速将水导入作物根部的灌溉技术,灌水部分是由导水介质和滴头两个部分组成,具有适宜大滴头流量,减少地表蒸发和水沼液一体化等优点。本项研究采用室内试验和数值模拟相结合的方式进行研究。室内试验设置3个滴头流量（1L/h,2L/h和4L/h）,2种导水介质（砂子和秸秆）,2种入渗液（水和浓度为20%的沼液）,研究间接地下滴灌湿润峰运移规律,湿润体形状变化规律和土壤剖面含水率的分布。并采用HYDRUS-2D软件进行了数值模拟分析,以期为沼液间接地下滴灌技术的推广应用提供理论依据。主要结论如下:（1）入渗液为水时,秸秆和砂作为导水介质的湿润峰距离均受透水边界高度,滴头流量和入渗时间的影响,影响程度的大小为:入渗时间>滴头流量>透水边界高度;垂直方向和水平方向湿润峰运移距离与入渗时间,滴头流量,透水边界高度呈良好的幂函数关系;湿润体的形状均为椭圆形;相比砂子,秸秆能有效增加水平湿润峰运移距离。（2）入渗液为浓度为20%沼液时,湿润体形状呈“梨”形。垂直和水平湿润峰的运移距离均随着滴头流量的增加而增大;滴头流量越大,垂直方向和水平方向的湿润峰运移距离越远,且滴头流量...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统沼液灌溉处理
，是农作物的无公害长效肥料，施用可以显著提高作物产量，改善土壤的理化性质，缓解土壤的板结酸化[1]。系统的开展相关研究可为农业部提出的“到2020年化肥使用量零增长”目标及提高土壤的可持续利用提供现实解决途径。但课题组在开展的沼液入渗试验中发现沼液含有的有机悬浮颗粒在施用过程中容易在入渗面形成致密层，影响沼液在土壤中的运移[2](图1.1，1.2)，而有机悬浮颗粒被认为能够有效改善土壤环境[3]。为充分发挥沼液特点，利用有机质改善土壤环境条件和实现化肥替代，需要提出新的解决方案。图1.1传统沼液灌溉处理图1.2沼液穴孔灌溉处理水肥一体化滴灌技术是将滴灌与施肥融为一体的先进农业技术，能够有效的提高作物的水肥利用效率[4]，已经被广泛的应用到农业生产中。但沼液中含有的有机悬浮颗粒容易堵塞滴灌灌水器，使得其在应用水肥一体化滴灌技术时需经过严格的过滤，从而损失了大量的有机质和养分[5]。另外，沼液过滤设备需要较高的投入也限制了沼液在水肥一体化技术中的推广应用。因此，需要采用新方法、新模式解决水/沼液一体化滴灌技术存在的问题，在实现土壤环境改善和水肥利用效率提高的同时减少设备和水肥的支出，增加农户收入。间接地下滴灌技术是一项能快速将水导入作物根部的灌溉技术，灌水部分是由导水介质和滴头两个部分组成，具有适宜大滴头流量，减少地表蒸发[6]和水沼液一体化等优点，但普通滴灌对水质要求高，不适用于水/沼液一体化滴灌技术。小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土木工程学院研究开发成功的一种微灌系统[7]，它采用大流量出流，可解决滴灌系统灌水器易于堵塞的难题，过滤要求仅为传统滴灌的1/2，但应用过程中较大的流量容易产生地表径流，降低了灌溉水利用效率。
工程硕士学位论文13第3章纯水间接地下滴灌土壤水分运移规律研究间接地下滴灌水分运移受多种因素影响，本章考虑三种主要影响因素分别为透水边界高度，滴头流量和入渗时间进行分析，并且确定出湿润体数学模型进行了验证，考虑湿润体模型时，增加了一种影响因素为导水介质，用砂和秸秆做了导水介质进行了湿润体形状的对比分析，得到导水介质不论是砂还是秸秆，湿润体形状都是椭圆，同时建立了数学模型验证了湿润体形状与具有良好的相关性。同时对两种导水介质，透水边界高度和滴头流量影响因素下的含水率进行了分析。本章的研究对于确定间接地下滴灌适宜的参数具有重要意义。3.1湿润峰运移公式假设大量研究表明，湿润峰运移距离和时间、土壤含水率和导水直径等多因素条件下呈良好的幂函数关系[16,19,20]，假设间接地下滴管中垂直湿润峰和水平湿润峰运移与各影响因素也呈良好的幂函数关系，如下abcD=kHIT(3.1)abcZ=kHIT(3.2)将1~8组和10~17组试验所得的不同时间的水平和垂直湿润峰最大距离与滴头流量，导水介质高度的和入渗时间代入公式(3.1)、(3.2)，采用SPSS采用非线性多元回归分析，得到上式的经验数值如表3.1所示。从表3.1可以看出决定系数R2均大于0.885，说明公式(3.1)、(3.2)可以较准确的描述水平湿润峰和垂直湿润峰运移过程。图3.1模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同锌肥组合处理对玉米农艺性状和产量的影响[J]. 康蓉,牛建彪,陈政仁,崔银花,张继祖. 大麦与谷类科学. 2019(04)
[2]直插式地下滴灌土壤湿润体特征值变化规律及灌溉效果分析[J]. 王炳尧,韦伟,刘立超,王增如. 灌溉排水学报. 2019(04)
[3]水-沼液一体入渗特征分析[J]. 郑健,张恩继,王燕,王笑宇. 兰州理工大学学报. 2018(01)
[4]基于HYDRUS-2D模型的玉米高出苗率地下滴灌开沟播种参数优选[J]. 莫彦,李光永,蔡明坤,王丹,徐新涵,边新洋. 农业工程学报. 2017(17)
[5]几种保护措施对紫色丘陵区坡耕地土壤团聚体结构及有机碳的影响[J]. 郭天雷,史东梅,卢阳,张怡,辛新涪,秦维. 水土保持学报. 2017(02)
[6]追施沼液对小麦光合特性及土壤酶活性和养分含量的影响[J]. 万海文,贾亮亮,赵京奇,冯永忠,杨改河,任广鑫. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(01)
[7]间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响[J]. 孙三民,安巧霞,杨培岭,陆小波,顾凯凯. 农业机械学报. 2016(08)
[8]地下灌竖管灌水器直径压力对土壤水入渗特性的影响[J]. 白丹,何靖,郭霖,王新端. 农业工程学报. 2016(14)
[9]基于水肥一体化的酿酒葡萄高效栽培与效益分析[J]. 王锐,孙权. 农业机械学报. 2016(10)
[10]间接地下滴灌水盐运移影响因素研究[J]. 安巧霞,孙三民,徐镕,顾凯凯,赵京浩,马金阳,蔡虹. 浙江农业学报. 2016(05)
博士论文
[1]南疆枣树间接地下滴灌条件下根区土壤水盐肥运移规律及根系调控研究[D]. 孙三民.中国农业大学 2018
[2]垂直线源灌土壤入渗模拟及其预测模型研究[D]. 范严伟.兰州大学 2018
[3]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]秸秆还田养分释放规律及稻草化感作用研究[D]. 李逢雨.四川农业大学 2007
[2]京郊山区果园微重力滴灌应用试验研究[D]. 许正锋.中国农业大学 2005
[3]我国秸秆资源分布及利用现状的分析[D]. 刘建胜.中国农业大学 2005
本文编号：3037689
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统沼液灌溉处理
，是农作物的无公害长效肥料，施用可以显著提高作物产量，改善土壤的理化性质，缓解土壤的板结酸化[1]。系统的开展相关研究可为农业部提出的“到2020年化肥使用量零增长”目标及提高土壤的可持续利用提供现实解决途径。但课题组在开展的沼液入渗试验中发现沼液含有的有机悬浮颗粒在施用过程中容易在入渗面形成致密层，影响沼液在土壤中的运移[2](图1.1，1.2)，而有机悬浮颗粒被认为能够有效改善土壤环境[3]。为充分发挥沼液特点，利用有机质改善土壤环境条件和实现化肥替代，需要提出新的解决方案。图1.1传统沼液灌溉处理图1.2沼液穴孔灌溉处理水肥一体化滴灌技术是将滴灌与施肥融为一体的先进农业技术，能够有效的提高作物的水肥利用效率[4]，已经被广泛的应用到农业生产中。但沼液中含有的有机悬浮颗粒容易堵塞滴灌灌水器，使得其在应用水肥一体化滴灌技术时需经过严格的过滤，从而损失了大量的有机质和养分[5]。另外，沼液过滤设备需要较高的投入也限制了沼液在水肥一体化技术中的推广应用。因此，需要采用新方法、新模式解决水/沼液一体化滴灌技术存在的问题，在实现土壤环境改善和水肥利用效率提高的同时减少设备和水肥的支出，增加农户收入。间接地下滴灌技术是一项能快速将水导入作物根部的灌溉技术，灌水部分是由导水介质和滴头两个部分组成，具有适宜大滴头流量，减少地表蒸发[6]和水沼液一体化等优点，但普通滴灌对水质要求高，不适用于水/沼液一体化滴灌技术。小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土木工程学院研究开发成功的一种微灌系统[7]，它采用大流量出流，可解决滴灌系统灌水器易于堵塞的难题，过滤要求仅为传统滴灌的1/2，但应用过程中较大的流量容易产生地表径流，降低了灌溉水利用效率。
工程硕士学位论文13第3章纯水间接地下滴灌土壤水分运移规律研究间接地下滴灌水分运移受多种因素影响，本章考虑三种主要影响因素分别为透水边界高度，滴头流量和入渗时间进行分析，并且确定出湿润体数学模型进行了验证，考虑湿润体模型时，增加了一种影响因素为导水介质，用砂和秸秆做了导水介质进行了湿润体形状的对比分析，得到导水介质不论是砂还是秸秆，湿润体形状都是椭圆，同时建立了数学模型验证了湿润体形状与具有良好的相关性。同时对两种导水介质，透水边界高度和滴头流量影响因素下的含水率进行了分析。本章的研究对于确定间接地下滴灌适宜的参数具有重要意义。3.1湿润峰运移公式假设大量研究表明，湿润峰运移距离和时间、土壤含水率和导水直径等多因素条件下呈良好的幂函数关系[16,19,20]，假设间接地下滴管中垂直湿润峰和水平湿润峰运移与各影响因素也呈良好的幂函数关系，如下abcD=kHIT(3.1)abcZ=kHIT(3.2)将1~8组和10~17组试验所得的不同时间的水平和垂直湿润峰最大距离与滴头流量，导水介质高度的和入渗时间代入公式(3.1)、(3.2)，采用SPSS采用非线性多元回归分析，得到上式的经验数值如表3.1所示。从表3.1可以看出决定系数R2均大于0.885，说明公式(3.1)、(3.2)可以较准确的描述水平湿润峰和垂直湿润峰运移过程。图3.1模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同锌肥组合处理对玉米农艺性状和产量的影响[J]. 康蓉,牛建彪,陈政仁,崔银花,张继祖. 大麦与谷类科学. 2019(04)
[2]直插式地下滴灌土壤湿润体特征值变化规律及灌溉效果分析[J]. 王炳尧,韦伟,刘立超,王增如. 灌溉排水学报. 2019(04)
[3]水-沼液一体入渗特征分析[J]. 郑健,张恩继,王燕,王笑宇. 兰州理工大学学报. 2018(01)
[4]基于HYDRUS-2D模型的玉米高出苗率地下滴灌开沟播种参数优选[J]. 莫彦,李光永,蔡明坤,王丹,徐新涵,边新洋. 农业工程学报. 2017(17)
[5]几种保护措施对紫色丘陵区坡耕地土壤团聚体结构及有机碳的影响[J]. 郭天雷,史东梅,卢阳,张怡,辛新涪,秦维. 水土保持学报. 2017(02)
[6]追施沼液对小麦光合特性及土壤酶活性和养分含量的影响[J]. 万海文,贾亮亮,赵京奇,冯永忠,杨改河,任广鑫. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(01)
[7]间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响[J]. 孙三民,安巧霞,杨培岭,陆小波,顾凯凯. 农业机械学报. 2016(08)
[8]地下灌竖管灌水器直径压力对土壤水入渗特性的影响[J]. 白丹,何靖,郭霖,王新端. 农业工程学报. 2016(14)
[9]基于水肥一体化的酿酒葡萄高效栽培与效益分析[J]. 王锐,孙权. 农业机械学报. 2016(10)
[10]间接地下滴灌水盐运移影响因素研究[J]. 安巧霞,孙三民,徐镕,顾凯凯,赵京浩,马金阳,蔡虹. 浙江农业学报. 2016(05)
博士论文
[1]南疆枣树间接地下滴灌条件下根区土壤水盐肥运移规律及根系调控研究[D]. 孙三民.中国农业大学 2018
[2]垂直线源灌土壤入渗模拟及其预测模型研究[D]. 范严伟.兰州大学 2018
[3]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]秸秆还田养分释放规律及稻草化感作用研究[D]. 李逢雨.四川农业大学 2007
[2]京郊山区果园微重力滴灌应用试验研究[D]. 许正锋.中国农业大学 2005
[3]我国秸秆资源分布及利用现状的分析[D]. 刘建胜.中国农业大学 2005
本文编号：3037689
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