深层坑渗灌土壤水氮运移特性与数值模拟研究
发布时间：2021-06-06 21:26
为了增加深层坑渗灌在水肥一体化条件下水氮利用效率,本文通过室内实验,探究了在不同影响因素下,深层坑渗灌入渗能力、湿润锋运移、湿润体水分分布以及土体中铵态氮和硝态氮运移转化特性的影响。得出的主要研究成果如下:（1）在深层坑渗灌水氮肥入渗下,累积入渗量与入渗时间之间符合Kostiakov幂函数入渗模型。增加氮肥浓度、灌水器开孔率会导致累积入渗量增加,另一方面,减小初始含水率和土壤容重也会导致致累积入渗量的增加。（2）深层坑渗灌水氮肥入渗的各向湿润锋运移距离和入渗时间之间存在一定的相关性。在相同入渗时间的前提下,各向湿润锋运移距离与土壤容重之间存在显著的负相关关系,而与土壤初始含水率、灌水器开孔率等参数之间存在显著的正相关关系。灌水结束时刻,土壤容重越小、土壤初始含水率、灌水器开孔率以及氮肥浓度越大,湿润锋运移距离越远。随着再分布进行,湿润体范围变大,水分分布更加均匀。（3）灌水结束以及灌水再分布的时期,铵态氮的分布主要集中在灌水器的开孔附近,同时硝态氮的分布特性和水分具有一定的相似性,当结束灌水以后,湿润体内同一节点维持的铵态氮、硝态氮等质量分数和土壤容重之间存在显著的负相关关系,而与土壤...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
深层坑渗灌实验装置示意图
西安理工大学硕士学位论文82.实验设计与方法2.1实验装置本实验在西安理工大学农水大厅进行，实验系统采用采用西安理工大学水资所自制的模拟深层坑渗灌入渗的三维实验系统，由土箱、灌水器和恒水头供水装置三部分组成组成（如图2-1）。土箱为有机玻璃制成，底部开孔。土箱尺寸为：60cm×60cm×80cm。实验系统灌水器为深层坑渗灌灌水器的1/4，即一个圆柱体的1/4，采用带底有机玻璃圆管模拟，在其底部与侧边2cm高度下均布小孔，开孔直径为2mm（如图2-2）。恒水头供水装置为有机玻璃制成的马氏瓶，瓶身带有精度为1mm的刻度尺，截面积30cm2。图2-1深层坑渗灌实验装置示意图Figure2-1Schematicdiagramofdeeppitseepageirrigationexperimentaldevice图2-2深层坑渗灌灌水器示意图Figure2-2Schematicdiagramofdeeppitinfiltrationirrigationirrigator2.2实验设计实验所用土壤为西安沙壤土，土壤粒径组成如表2-1所示。实验用土饱和质
3深层坑渗灌土壤水入渗影响因素研究133深层渗灌土壤水入渗影响因素研究深层坑渗灌入渗土壤水运移特性的主要影响因素为灌水器开孔方式、灌水器开孔率、土壤初始含水率、土壤容重、土壤质地和施肥方式等。本章通过室内土箱入渗试验，研究深层坑渗灌灌水器开孔率、土壤初始含水率、土壤容重因素对水氮肥入渗运移特性的影响。3.1灌水器开孔率对深层坑渗灌水氮肥入渗的影响3.1.1灌水器开孔率对累积入渗量的影响如图3-1展示了土壤内的氮肥浓度达到60g/L水平，同时其初始的含水率为4.02%时土壤内累积入渗影响曲线的变化情况，由图可知，在特定的入渗时段内，累积入渗量与灌水器的开孔率之间存在一种正相关关系，当灌输结束的时候，三个不同开孔率所对应的入渗量的增量分别是8.08%，17.48%，28.17%。其原因主要是小孔的总面积也和开孔率之间存在正相关关系，进而也会增大水分进入土壤的可能性。图3-1累积入渗量影响曲线Figure3-5Cumulativeinfiltrationvolume通过对水分开孔率的分析发现，灌水器开孔率水氮肥入渗累积入渗量I和入渗时间t之间存在如公式3.1所示的关系ktI(3.1)式中：I为水氮肥累积入渗量；k、α为入渗参数；t为入渗时间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]残膜对土壤水分入渗和蒸发的影响及不确定性分析[J]. 牛文全,邹小阳,刘晶晶,张明智,吕望,古君. 农业工程学报. 2016(14)
[2]施氮量对不同肥力土壤氮素转化及其利用率的影响[J]. 杨馨逸,刘小虎,韩晓日. 中国农业科学. 2016(13)
[3]不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性[J]. 王艳阳,魏永霞,孙继鹏,张雨凤. 农业工程学报. 2016(08)
[4]降解膜覆盖种植方式对夏玉米土壤养分和氮素利用的影响[J]. 周昌明,李援农,谷晓博,银敏华,赵玺. 农业机械学报. 2016(02)
[5]基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析[J]. 赖晓明,廖凯华,朱青,吕立刚,徐飞. 长江流域资源与环境. 2015(09)
[6]优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验[J]. 张婧,雷廷武,胡雅琪,闫军,陈天勤. 农业机械学报. 2015(04)
[7]土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响[J]. 张建丰,帖西宁,杨潇,王瑞,刘晶,张天福. 中国农业大学学报. 2013(05)
[8]土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响[J]. 聂卫波,费良军,马孝义. 农业机械学报. 2014(01)
[9]深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟[J]. 张建丰,杨潇,吴叔赢,帖西宁,王瑞. 中国农业大学学报. 2013(02)
[10]深层坑渗灌不同开孔方式单点土壤入渗特性研究[J]. 张建丰,杨潇,帖西宁,吴叔赢,王瑞. 农业工程学报. 2012(21)
硕士论文
[1]极端干旱区成龄葡萄深层坑渗灌试验研究与应用[D]. 李涛.西安理工大学 2010
[2]滴灌施肥灌溉土壤水氮分布规律的试验研究及数学模拟[D]. 张建君.中国农业科学院 2002
本文编号：3215173
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
深层坑渗灌实验装置示意图
西安理工大学硕士学位论文82.实验设计与方法2.1实验装置本实验在西安理工大学农水大厅进行，实验系统采用采用西安理工大学水资所自制的模拟深层坑渗灌入渗的三维实验系统，由土箱、灌水器和恒水头供水装置三部分组成组成（如图2-1）。土箱为有机玻璃制成，底部开孔。土箱尺寸为：60cm×60cm×80cm。实验系统灌水器为深层坑渗灌灌水器的1/4，即一个圆柱体的1/4，采用带底有机玻璃圆管模拟，在其底部与侧边2cm高度下均布小孔，开孔直径为2mm（如图2-2）。恒水头供水装置为有机玻璃制成的马氏瓶，瓶身带有精度为1mm的刻度尺，截面积30cm2。图2-1深层坑渗灌实验装置示意图Figure2-1Schematicdiagramofdeeppitseepageirrigationexperimentaldevice图2-2深层坑渗灌灌水器示意图Figure2-2Schematicdiagramofdeeppitinfiltrationirrigationirrigator2.2实验设计实验所用土壤为西安沙壤土，土壤粒径组成如表2-1所示。实验用土饱和质
3深层坑渗灌土壤水入渗影响因素研究133深层渗灌土壤水入渗影响因素研究深层坑渗灌入渗土壤水运移特性的主要影响因素为灌水器开孔方式、灌水器开孔率、土壤初始含水率、土壤容重、土壤质地和施肥方式等。本章通过室内土箱入渗试验，研究深层坑渗灌灌水器开孔率、土壤初始含水率、土壤容重因素对水氮肥入渗运移特性的影响。3.1灌水器开孔率对深层坑渗灌水氮肥入渗的影响3.1.1灌水器开孔率对累积入渗量的影响如图3-1展示了土壤内的氮肥浓度达到60g/L水平，同时其初始的含水率为4.02%时土壤内累积入渗影响曲线的变化情况，由图可知，在特定的入渗时段内，累积入渗量与灌水器的开孔率之间存在一种正相关关系，当灌输结束的时候，三个不同开孔率所对应的入渗量的增量分别是8.08%，17.48%，28.17%。其原因主要是小孔的总面积也和开孔率之间存在正相关关系，进而也会增大水分进入土壤的可能性。图3-1累积入渗量影响曲线Figure3-5Cumulativeinfiltrationvolume通过对水分开孔率的分析发现，灌水器开孔率水氮肥入渗累积入渗量I和入渗时间t之间存在如公式3.1所示的关系ktI(3.1)式中：I为水氮肥累积入渗量；k、α为入渗参数；t为入渗时间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]残膜对土壤水分入渗和蒸发的影响及不确定性分析[J]. 牛文全,邹小阳,刘晶晶,张明智,吕望,古君. 农业工程学报. 2016(14)
[2]施氮量对不同肥力土壤氮素转化及其利用率的影响[J]. 杨馨逸,刘小虎,韩晓日. 中国农业科学. 2016(13)
[3]不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性[J]. 王艳阳,魏永霞,孙继鹏,张雨凤. 农业工程学报. 2016(08)
[4]降解膜覆盖种植方式对夏玉米土壤养分和氮素利用的影响[J]. 周昌明,李援农,谷晓博,银敏华,赵玺. 农业机械学报. 2016(02)
[5]基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析[J]. 赖晓明,廖凯华,朱青,吕立刚,徐飞. 长江流域资源与环境. 2015(09)
[6]优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验[J]. 张婧,雷廷武,胡雅琪,闫军,陈天勤. 农业机械学报. 2015(04)
[7]土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响[J]. 张建丰,帖西宁,杨潇,王瑞,刘晶,张天福. 中国农业大学学报. 2013(05)
[8]土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响[J]. 聂卫波,费良军,马孝义. 农业机械学报. 2014(01)
[9]深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟[J]. 张建丰,杨潇,吴叔赢,帖西宁,王瑞. 中国农业大学学报. 2013(02)
[10]深层坑渗灌不同开孔方式单点土壤入渗特性研究[J]. 张建丰,杨潇,帖西宁,吴叔赢,王瑞. 农业工程学报. 2012(21)
硕士论文
[1]极端干旱区成龄葡萄深层坑渗灌试验研究与应用[D]. 李涛.西安理工大学 2010
[2]滴灌施肥灌溉土壤水氮分布规律的试验研究及数学模拟[D]. 张建君.中国农业科学院 2002
本文编号：3215173
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