深层坑渗灌入渗特性及旱区田间灌水技术试验研究

摘要

我国水资源紧缺又是农业大国，农业水分利用效率低下，特别是极端干旱区，农业用水浪费问题更为突出。深层坑渗灌是针对极端干旱区以及干旱和半干旱区提出的一种新型高效节水灌溉技术，可最大限度地减少蒸发和深层渗漏，提高灌溉水利用系数，目前的研究尚属初级阶段。本文在前人的基础之上，对不同影响因素条件下，深层坑渗灌的土壤水分入渗特性进行了分析，并通过田间试验研究了适合新疆葡萄生长的最优灌溉周期，以及灌溉周期对大阳土壤水分运动及葡萄生理性状的影响。论文的主要工作和结论如下：
　　 (1)通过单因素机理试验，研究了深层坑渗灌的灌水器开孔方式、灌水器半径、灌水器埋深、灌水器开孔率、土壤容重和土壤初始含水量六个因素对深层坑渗灌的土壤水分入渗规律的影响。分析了各影响因素条件下，累积入渗量随入渗时间的变化过程，水平方向、垂直向下和垂直向上方向最大湿润锋的推移规律，湿润比的变化过程，土壤含水量分布状况，以及入渗结束24小时后湿涧锋和土壤含水量的再分布规律。然后采用Kostiakov模型对累计入渗量进行了拟合，同时建立了水平方向、垂直向下和垂直向上方向最大湿润锋随入渗时间变化的幂函数模型，并验证了所建模型的精度。在此基础之上推求了累积入渗量、水平最大湿润锋、垂直向下最大湿润锋以及垂直向上最大湿润锋的多因子综合模型。此外还建立了双灌水器交汇入渗数学模型，采用Hydrus-2D软件，对双灌水器交汇入渗条件下的土壤水分运动进行了数值模拟。
　　 (2)通过深层坑渗灌的大田试验，分析了各生育期灌水器沟和秸秆沟的代表性状及其水分性状效率，进而确定了各生育期的最优灌溉周期。研究了各生育期灌水器沟和秸秆沟的田间土壤含水量，发现都能够在设计湿润范围内能够保持土壤含水量的均匀性，同时满足作物根系生长发达的区域内的水分需求。结果表明采用秸秆束的灌溉效果与深层坑渗灌灌水器的灌溉效果基本一致。此外还探求了不同灌溉周期对葡萄生理性状的影响。并对深层坑渗灌技术进行了国民经济评价，证明了深层坑渗灌技术的经济可行性。