葡萄根系分区交替滴灌的土壤水分动态模拟

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1、万方数据万方数据埋深达25—30m，多年平均降水量仅为1“．4m，而多年平均水面蒸发量约为多年平均降雨量的12．5倍，即2000mm左右。试验地土壤为黏壤土．分为两层，上层为O～80cm，下层为80一140cm。其干容重分别为1．39∥co和1．559，co，饱和含水率分别为0．4cm3／cm3和0．37c矗／co。蝴糍糊矬鞭麟绷赫I椤飞百漪谬苍硪湿千提干tal圈I根系分J薹交替滴灌的实现方式裎干(b)图2田问试验布置2．2试验设计试验在站内的葡萄园进行，试验日期为2005．4．25～9．25，葡萄树的树龄为4年，葡萄行距为2．9m，株距

2、为1，8m。交替滴灌的实现如图1所示。首先在图1(a)中的滴头位置处灌水，经过一段时间(15d左右)的水分重分布后，在图l(b)中所示的位置处灌水，每次灌水均保证作物根区部分处于干燥，本次试验中，交替灌水时间间隔为15d。滴头布置在距离葡萄树40cm处，滴头流量为4．37l／h，每次灌水持续时间为12h。试验设两个重复，即选取两棵试验树，在树的两边布置土壤含水率测管，具体如图2所示，分别布置在滴头正下方、距离滴头25cm处和距离滴头50cm处。灌水结束后，在于湿区域各布置一个直径10cm、高20cm的Mico．IvsirIleter““。

3、2．3测定方法土壤体积含水率采用土壤水分廓线仪(Diviner-2000，semekPtynd，Austdia)和管式TDR““进行测定，Divine卜2000的测定深度为100cm，每lOem一层，共10层。灌水前，在预先布置的测管处用Diviner一2000和TDR测定土壤含水率；灌水开始后，记录地表湿润圈的变化情况，同时测定土壤含水率。灌水过程中，土壤含水率测定比较密集，lh测定一次，灌水停止后，每天20：00测定一次含水率，降雨天除外；TDR管的测定深度为200cm，3d测定一次；Mico_lysiJlleter在每天20：00称

4、重，计算获得每天的棵间土壤蒸发量。2005年9月18日，用原位取样量测的方法测定葡萄根系在空间的分布情况。在东、西、南、北、东北、西北、东南、西南8个方向测定根系的分布情况。试验采用分层取样的方法进行测定，每层为15cm，取样大小为15cmx20cm×20cm，取样深度到没有葡萄根系为止，在取样过程中，观察到90cm以下几乎没有根系，所以取样深度为105cm。取样后进行洗根，然后进行扫描分析(Re"mIllstmme山Inc．，c∞ada)，得到直径小于2m(直径小于2mm的根系为吸水根)的根系长度，从而得到不同点的根系长度密度。2．4根

5、系分区交替滴灌土壤水分动态模拟模型(APRI．M0del)地表单滴头滴灌条件下的土壤水分运动属于三维运动问题，但在田问实际灌水过程中通常布置滴灌带，ska瑚笋等““在模拟田间实际土壤水分运动时认为滴头间距与研究土体长度相同，因此可以认为是二维水分运动。Eltnd耐ou和M8lams“”在用平面流分析线源人渗土壤水分运动时．也把三维运动简化为二维运动问题。控制性根系分区交替滴灌也可简化为二维运动问题，由于根系分区交替滴灌水分入渗以滴灌带所在的垂直平面对称，而且相邻湿润圈交汇也是在该平面最早发生，取该平面为研究面，分析根系分区交替滴灌条件下的

6、土壤水分入渗及土壤水分再分布。2．4．1模拟区域的确定根据根系分区交替滴灌的实现方式(图2)可知，每棵葡萄树的两边均有两个滴头，如果树左边的两个滴头在其中一根滴灌带上，则右边两个滴头在另外一个滴灌带上，滴灌带的首部设有阀门，轮流开启以实现交替滴灌。假设同时位于干燥区或湿润区所有葡萄根系的分布相同，则葡萄树两侧滴头中间位置所在平面属于零通量面，没有水分通过，取两平面的中间区域为研究平面。其物一1246—万方数据理模型如图3所示。2．4．2控制方程假设土壤为均质、各向同性的刚性多孔介质，不考虑气相及温度对水分运动的影响，则土壤水分运动可用二维

7、mch8rds方程来描述“⋯。c(^)警=暑【x(^)薯】+未【K(^)警】．曼掣一s(¨，1)(1)％式中：：为垂向距离，规定向下为正(cm)；r为径向距离(cm)；^为土壤基质势(cm)；c(^)为比水容量(1，cm)；j【(^)为非饱和土壤的导水率(cIIl，Inin)，s(r，：，f)为根系吸水项(1，mJm)。2．4．3定解条件(1)初始条件：2圉3根系分区交替滴灌的物理模型^(r，：，l=O)=^j(r，j)(2)式中：札(r，：)为初始基质势。(2)边界条件：灌水过程中，流量舶大于地表饱和导水率，因此在地表很快形成近似的饱和

8、圈。地表边界条件(j=0)：日=O(r。：)∈D，(‘)<3)q=一K繁+x=一E(r，z)霉D。(t)(4)式中：(r，：)指计算点的位置坐标；D。(t)为饱和区域；丘为棵间土壤蒸发速率(c