垂直线源灌溉土壤水分运动与葡萄生长特性的试验研究

摘要

垂直线源灌可将水分直接输送到果树的根系,减少土面蒸发损失,以提高水分利用效率,所以对我国极端干旱地区垂直线源灌下土壤水分运动和葡萄生长特性的研究具有重要科学和应用价值。本文在总结国内外土壤水分运动特性及灌溉技术研究成果的基础上,采用理论分析与室内外试验相结合的方法,对垂直线源灌下土壤水分运动和葡萄生长特性进行了较为系统地研究,得到如下结论：
　　1.垂直线源入渗结果显示累积入渗量与时间的关系符合Philip入渗模型的形式；在同一时刻,累积入渗量随着线源长度、线源直径和线源间距的增加而增大,并得出相应经验公式；交汇入渗的累积入渗量小于自由入渗的累积入渗量,田间土壤的累积入渗量大于均质土壤的累积入渗量。
　　2.均质土壤自由入渗试验表明,垂直线源入渗的湿润范围均呈椭球形；湿润宽度随线源直径和供水历时的增加而增加；湿润深度随线源长度和供水历时增加而增加。均质土壤交汇入渗试验表明,交汇面处的湿润体呈椭球形；交汇面处的湿润宽度随着线源长度的增加无明显变化,随着线源间距的增加而减小,随着供水历时的增加而增大；湿润深度随着线源长度和供水历时的增加而增加,随着线源间距的增加而减小。田间土壤自由入渗试验表明,垂直线源入渗的湿润范围均为椭球体；湿润宽度随着线源直径和供水历时的增加而增加,但在线源直径为3cm时湿润宽度达到最大,不再随线源直径而增大,在供水历时为360min时湿润宽度达到最大,不再随供水历时而增大；湿润深度随着线源长度、线源直径和供水历时的增加而增加,且田间土壤的湿润范围均大于均质土壤的湿润范围。
　　3.均质土壤自由入渗试验表明,土壤表面水平湿润半径和最大水平湿润半径随线源直径的增加而增加；土壤垂直湿润深度随着线源长度的增加而增加；表面水平湿润半径、最大水平湿润半径和垂直湿润深度与时间的平方根呈现线性关系,并得出经验公式；得出不同线源长度、不同线源直径土壤表面水平湿润半径与最大水平湿润半径的比值和时间平方根关系的经验公式和不同线源长度、不同线源直径土壤表面水平湿润半径与垂直湿润深度的比值和时间平方根关系的经验公式。均质土壤交汇入渗试验表明,表面水平湿润半径的变化特性与均质土壤自由入渗下的一致。田间土壤自由入渗试验表明,土壤表面水平湿润半径随线源长度和直径的增加而增大；土壤表面水平湿润半径与时间的平方根呈现线性关系,并得经验公式。
　　4.均质土壤自由入渗试验表明,随着深度的增加含水量都呈现先增后加减少的趋势；达到最大含水量时的深度随着线源长度的增加而增加,线源直径和供水历时对其影响甚微；在同一位置,土壤含水量随着线源直径和供水历时的增加而增大,但增大的幅度逐渐减小。均质土壤交汇入渗试验表明,土壤含水量的分布特性在自由区与均质土壤自由入渗试验得出的结论一致；在交汇区,随着线源间距的增加,同一位置的含水量在逐渐减小。田间土壤自由入渗试验表明,随着深度的增加含水量都呈现先增后加减少的趋势,表面的含水量最小,深度在1Ocm-40cm的含水量相差不大,深度大于40cm时,含水量随着深度的增加而减小；随着线源长度、线源直径和供水历时的增加含水量略有增加。同一位置,均质土壤的含水量相对增加量大于田间土壤。
　　5.垂直线源灌不同灌水量的研究表明：与对照地面灌相比,高水处理的亩产量减少了22.2％,单粒重减少了19.4%；中水处理的亩产量减少了35.3%,单粒重减少了29%；低水处理的亩产量减少了58.1%,单粒重减少了35.5%；说明高水处理优于低水和中水处理。垂直线源灌不同线源布置方式的研究表明：亩产量和单粒重均表现为6-20＞4-20＞6-40＞4-40,说明六管布置线源长度20cm优于其他处理。不同灌水技术的研究表明：与对照地面灌相比,垂直线源灌的亩产量增加了14.8%,单粒重增加了2.7%；滴灌的亩产量增加了3.9%,单粒重减少了22.6%；小管出流的亩产量减少了37.85%,单粒重减少了24.6%；说明垂直线源灌优于其他处理。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.1.1 我国水资源现状

1.1.2 新疆农业用水存在问题

1.1.3 发展节水型农业的必要性

1.2 研究现状

1.2.1 地下线源灌

1.2.2 葡萄的灌溉方法和生长特性

1.3 存在的问题

1.4 研究内容与方法

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

2 试验材料与方法

2.1 试验区概况

2.2 均质土壤垂直线源入渗试验

2.2.1 试验土样基本物理特性

2.2.2 试验系统

2.2.3 试验方案

2.2.4 试验过程与测定方法

2.3 田间垂直线源入渗试验

2.3.1 土壤基本情况

2.3.2 试验系统

2.3.3 试验方案

2.3.4 试验过程与测定方法

2.4 垂直线源灌葡萄生长特性试验

2.4.1 试验方案

2.4.2 试验过程与测定方法

3 垂直线源自由入渗下均质土壤水分运动特性

3.1 线源长度对土壤水分运动特性的影响

3.1.1 线源长度对累积入渗量的影响

3.1.2 线源长度对湿润范围的影响

3.1.3 线源长度对湿润锋距离的影响

3.1.4 线源长度对含水量分布的影响

3.2 线源直径对土壤水分运动特性的影响

3.2.1 线源直径对累积入渗量的影响

3.2.2 线源直径对湿润范围的影响

3.2.3 线源直径对湿润锋距离的影响

3.2.4 线源直径对含水量分布的影响

3.3 供水历时对土壤水分运动特性的影响

3.3.1 供水历时对湿润范围的影响

3.3.2 供水历时对含水量分布的影响

3.4 线源长度和直径对土壤水分运动特性的综合影响

3.4.1 线源长度和直径对累积入渗量的综合影响

3.4.2 线源长度和直径对湿润峰距离的综合影响

3.5 本章小结

4 垂直线源交汇入渗下均质土壤水分运动特性

4.1 线源长度对土壤水分运动特性的影响

4.1.1 线源长度对累积入渗量的影响

4.1.2 线源长度对湿润范围的影响

4.1.3 线源长度对湿润峰距离的影响

4.1.4 线源长度对含水量分布的影响

4.2 线源间距对土壤水分运动特性的影响

4.2.1 线源间距对累积入渗量的影响

4.2.2 线源间距对湿润范围的影响

4.2.3 线源间距对湿润峰距离的影响

4.2.4 线源间距对含水量分布的影响

4.3 供水历时对土壤水分运动特性的影响

4.3.1 供水历时对湿润范围的影响

4.3.2 供水历时对含水量分布的影响

4.4 线源长度和间距对土壤水分运动特性的综合影响

4.4.1 线源长度和间距对累积入渗量的综合影响

4.4.2 线源长度和间距对湿润峰距离的综合影响

4.5 自由入渗和交汇入渗下均质土水分运动特性对比

4.5.1 不同线源长度的土壤水分运动特性对比

4.5.2 不同供水历时的土壤水分运动特性对比

4.6 本章小结

5 垂直线源自由入渗下田间土壤水分运动特性

5.1 线源长度对土壤水分运动特性的影响

5.1.1 线源长度对累积入渗量的影响

5.1.2 线源长度对湿润范围的影响

5.1.3 线源长度对湿润峰距离的影响

5.1.4 线源长度对含水量分布的影响

5.2 线源直径对土壤水分运动的特性影响

5.2.1 线源直径对累积入渗量的影响

5.2.2 线源直径对湿润范围的影响

5.2.3 线源直径对湿润峰距离的影响

5.2.4 线源直径对含水量分布的影响

5.3 供水历时对土壤水分运动特性的影响

5.3.1 供水历时对湿润范围的影响

5.3.2 供水历时对含水量分布的影响

5.4 线源长度和直径对土壤水分运动特性的综合影响

5.4.1 线源长度和直径对累积入渗量的综合影响

5.4.2 线源长度和直径对湿润峰距离的综合影响

5.5 自由入渗下均质土壤和田间土壤水分运动特性对比

5.5.1 均质土壤和田间土壤累积入渗量对比

5.5.2 均质土壤和田间土壤湿润范围对比

5.5.3 均质土壤和田间土壤湿润峰距离对比

5.5.4 均质土壤和田间土壤含水量分布对比

5.6 本章小结

6 灌溉方式对葡萄生长特性的影响

6.1 垂直线源灌灌水量对葡萄生长的影响

6.1.1 灌水量对葡萄灌层温度的影响

6.1.2 灌水量对葡萄光合特性的影响

6.1.3 灌水量对葡萄产量和品质的影响

6.2 垂直线源灌线源布置方式对葡萄生长的影响

6.2.1 线源布置方式对蒸发量的影响

6.2.2 线源布置方式对葡萄光合特性的影响

6.2.3 线源布置方式对葡萄生物量的影响

6.2.4 线源布置方式对葡萄产量和品质的影响

6.3 灌水技术对葡萄生长的影响

6.3.1 灌水技术对土壤含水量的影响

6.3.2 灌水技术对蒸发量的影响

6.3.3 灌水技术对葡萄光合特性的影响

6.3.4 灌水技术对葡萄生物量的影响

6.3.5 灌水技术对葡萄产量和品质的影响

6.4 葡萄生长特性与产量的关系

6.4.1 叶片水分利用效率与产量的关系

6.4.2 叶面积指数与产量的关系

6.5 本章小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

附录

一、攻读硕士学位期间撰写与发表的论文

二、攻读硕士学位期间参加的科研项目