滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

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1、滴灌条件下土壤水分再分布过程研究第24卷第4期2006年7月干旱地区农业研究AgriculturalResearchintheAridAreasV01.24No.4.1u1.20o6滴灌条件下土壤水分再分布过程研究刘雪芹,范兴科(中国科学院水利部水土保持研究所,西北农林科技大学,陕西杨凌712100)摘要:对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1～2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期

2、则随时间的延长而缓慢减少.土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移.在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大干水平方向;灌溉结束24h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展.关键词:滴灌;土壤含水量;水分再分布中图分类号:S275.6文献标识码:A文章编号:1000—7601(2006)04.O042—04滴灌是一种既能有效地提高灌溉水的利用效率,又能减少作物根系层营养物质淋失的节水灌溉技术,被国内外的众多学者广泛关注.目前对于滴灌条件下

3、土壤水分运动规律的研究很多[1-5],但主要是在滴灌人渗过程中研究湿润锋运移以及土壤水分运动规律,很少涉及到滴灌停止后湿润锋的运移及湿润体内土壤水分的再分布问题.考虑到土壤水分的再分布,土壤湿润锋在灌溉停止后还会继续运移,使得最终形成的湿润体与最初设计的湿润体不相同,造成深层渗漏及湿润区重叠.为了合理地进行滴灌设计,使滴人的水分最大限度被作物吸收利用,本文对水分再分布过程中土壤含水量的变化动态进行自动监测,进而研究滴灌条件下水分再分布过程中土壤水分的动态变化规律.1试验方法1.1试验土壤试验土壤取自渭河一级阶地,取土层次为0～50cnl.土壤砂粒(0.02～2

4、姗)含量为83.04%,粉粒(0.002～0.02姗)含量为14.31%,粘粒(<0.002mm)含量为2.65%,属于砂壤土.饱和含水量和田间持水量分别为20%和16%(重量含水量,下文同),模拟实测土壤平均干容重1.516g/cm3.风干过筛(筛孔2姗),土壤的初始含水量为0.51%.1.2试验装置试验装置由点源供水系统,试验土箱以及土壤水分测定系统组成,如图l所示.为了避免边界对水分运动过程的影响,试验土箱采用矩形结构,土箱尺寸为:120cn3×60cn3×70cm.在模拟试验中取滴灌湿润体的1/2为研究对象,即滴头放在试验土箱较长边的中心部位.点

5、源供水系统由马氏瓶供水以保持恒定的滴头流量,采用医用注射针头来模拟滴头.圈1试验装置示意圈Fig.1Sketchmapoftheexperimentalapparatus土壤水分测定系统由水分传感器和自动数据采集器两大部分组成,该测量系统可长期动态监测多点土壤水分变化趋势.由于该水分测量系统受土壤质地,容重等因素的影响,因此使用前用烘干法对测试土样进行含水量标定(模拟实测土壤平均干容重).1.3试验方法按实测土壤的平均干容重分层装填土箱(每层厚度5cm),层间打毛.在填土过程中埋设土壤水分传感器,土壤水分传感器分两组布置,第一组布置收稿日期:2005—09.0

6、5基金项目:国家"863"节水农业专项课题"节水产品激光快速成型技术研究与~(2002AA2Z4081)"作者简介:刘雪芹(1981一),女,北京人.在读硕士研究生.主要从事节水灌溉设备与新技术研究.E-mail:场阴Ie@n18ils.g岫..∞.通讯作者:范兴科(1964一),男,陕西岐山人,副研究员,主要从事节水灌溉设备与新技术研究.E:mail:萄zfxk@,4p.sina.∞m.第4期刘雪芹等:滴灌条件下土壤水分再分布过程研究43在过滴头且垂直于有机玻璃面的垂直剖面上,第二组布置在过滴头且平行于有机玻璃剖面上.土壤水分传感器在垂向和径向等间距布置,每

7、隔10cln布置一个,布置深度为0～50cln,每层布置9个.试验过程中,土壤表面无覆盖,滴水流量为1.45L/h(相当于2.9L/h的实际滴灌流量),采用多通道土壤水分自动测定系统对滴灌条件下水分再分布过程中土壤含水量变化动态进行自动监测,含水量采样间隔设定为15min.滴灌过程中,以垂直湿润深度控制灌水量,当湿润深度达到40cln,且该处土壤含水量达到田间持水量的80%时停止,即45号水分传感器测定的土壤含水率达到12.6%时停止灌水.2结果与分析2.1水分再分布过程中土壤水分变化趋势在滴灌人渗及停止灌水后土壤水分再分布过程中,随着湿润体的不断扩展,湿润土

8、体内各点的含水量随时间呈现一定规律的变