陕北山地微灌土壤水分入渗特性与枣树耗水规律试验研究

摘要

本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,结合“陕西半干旱区山地特色果品综合节水技术研究与示范”国家科技支撑项目,采用大田试验与理论分析相结合的技术路线,主要研究了单滴头和双滴头及涌泉根灌入渗土壤水分运移分布特性,以及微灌枣树耗水规律和水分利用效率与土壤温度效应等,主要研究成果为：(1)研究了陕北大田单滴头和双滴头入渗和土壤水分分布特性。得出单滴头湿润锋运移距离与时间之间符合幂函数关系；入渗开始时湿润锋运移速率较大,随着时间的延长运移速率减小,并且垂直方向的湿润锋运移速率较水平方向的大。双滴头入渗土壤湿润体交界面处湿润锋速率大于同一时间单滴头的湿润锋运移速率；随着滴头间距的增加,交汇界面处土壤含水率降低；滴头间距一定时,随着滴头流量和灌水时间的增加,交汇界面处土壤含水率随着滴头流量的增大而增大。试验表明,滴头流量为4L/h,灌水历时10小时土壤水分分布能满足枣树根系对水分的要求。研究提出了单滴头土壤水分入渗后湿润体内平均含水率计算公式以及水平入渗半径与垂直入渗深度的关系。(2)试验研究了涌泉根灌入渗土壤水分分布特性。不同流量和灌水历时下涌泉根灌湿润体形状类似椭球,涌泉根灌湿润锋运移距离与入渗时间符合幂函数关系,湿润锋运移速率和土壤含水率随着滴头流量的增大而增大,推导出了涌泉根灌湿润体内平均含水率公式以及水平入渗半径与垂直入渗深度的关系,能为灌水器的间距布置提供依据。试验表明,滴头流量4L/h,灌水历时5h时土壤水分分布能满足枣树根系对水分的要求。(3)研究了不同保墒条件下的枣树滴灌农田土壤水分变化分布特性。不同灌溉条件下的农田水分在0-80cm土层深度季节性变化较大,随着土层深度的增加,土壤含水率季节性变化减小；对于相同灌水定额和灌水次数,不同地表覆盖条件的土壤含水率不同,秸秆覆盖土壤含水率最高,裸地的最小。(4)研究了枣树生育期耗水规律及水分生产效率。枣树生育期中以果实膨大期耗水量最大,开花坐果期次之,萌芽展叶期耗水量最少；灌水定额越大,灌水次数越多,枣树耗水量越大；求得了枣树在不同保墒条件、不同灌水定额和不同灌水次数条件下枣树不同生育期的作物系数；枣树在不同保墒条件下耗水量与灌水量之间符合三次函数ET’(t)=a’+b’t+c’t2+d’t3；在相同的条件下,枣树水分利用效率与灌水量之间符合二次函数的关系。(5)分析了枣树生育期各种生理和生长指标。灌水量的增大和灌水次数的增多使枣树叶面积指数、枣树开花坐果率、枣吊生长长度均增大；气孔开度值随着温度的增高先增大后减小再增大最后再减小；叶水势一天中早晚高,中午低,在相同条件下,叶水势值的大小与土壤含水率情况有关；秸秆覆盖和地膜覆盖使枣树提前2-5天进入开花坐果期。(6)提出了枣树滴灌合理的灌水定额和灌水次数：裸地、地膜覆盖和秸秆覆盖在灌水5次(萌芽期2次、开花坐果期2次、开花坐果期1次),灌水定额为135.0m3/hm2,灌溉定额为675m3/hm2时水分生产效率最高。(7)揭示了不同保墒条件下地温变化规律：土壤温度0～5cm土层和5～15cm土层的日变化曲线符合余弦函数；枣树全生育期不同覆盖条件下土壤温度由大到小的顺序都为：果实膨大期＞开花坐果期＞萌芽展叶期＞果实成熟期；相同覆盖条件,同一土层深度,土壤温度随生育时间的延长先增大后减小,秸秆覆盖在土层深度5.0cm、10.0cm变化较大,15.0cm、20.0cm、25.0cm变化趋势较平缓,地膜覆盖在土层深度为5.0cm、10.0cm和15.0cm的变化较大,在20.0cm和25.0cm的变化趋势比较平缓,裸地土壤层温度变化趋势与秸秆覆盖类似,变化幅度比秸秆覆盖大。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微灌技术研究现状

1.2.2 滴灌土壤水分运动特性

1.2.3 果树滴灌需水规律与灌溉制度

1.2.4 大田覆盖技术

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

2 滴灌入渗土壤水分运移特性试验研究

2.1 试验概况与方案设计

2.1.1 试验系统

2.1.2 试验方案

2.2 滴灌单点源入渗特性

2.2.1 滴灌单点源湿润体特性

2.2.2 滴头流量对湿润锋运移特性的影响

2.2.3 灌水历时对湿润锋运移特性的影响

2.2.4 单滴头入渗土壤水分运移分布特性

2.3 滴灌双点源入渗特性

2.3.1 试验概况与方案设计

2.3.2 滴灌双点源入渗交汇界面湿润锋运移特性

2.3.3 滴灌双点源土壤水分分布运移特性

2.4 单滴头入渗湿润体平均含水率与湿润半径关系

2.4.1 湿润体内土壤平均含水率

2.4.2 湿润体水平湿润半径与垂直入渗深度的关系

2.5 本章小结

3 涌泉根灌入渗特性试验

3.1 试验概况与方案设计

3.1.1 试验过程

3.2 涌泉根灌入渗特性

3.2.1 涌泉根灌入渗湿润体特性

3.3 涌泉根灌水分运移分布特性

3.3.1 不同滴头流量条件下水分分布特征

3.3.2 不同孔径条件下土壤水分分布特征

3.3.3 不同灌水历时条件下水分分特征

3.3.4 涌泉根灌条件下土壤水分再分布

3.4 涌泉根灌湿润体平均含水率与湿润半径的关系

3.4.1 湿润体内土壤平均含水率

3.4.2 湿润体水平湿润半径与垂直入渗深度的关系

3.5 本章小结

4 枣树滴灌农田土壤水分运移特性

4.1 试验方案与方法

4.1.1 试验方案

4.1.2 观测项目与方法

4.1.3 试验灌水日期和试验区降雨情况

4.2 秸秆覆盖条件下枣树全生育期土壤水分变化特性

4.2.1 灌水定额对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.2.2 灌水次数对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.3 裸地条件下枣树全生育期土壤水分变化特性

4.3.1 灌水定额对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.3.2 灌水次数对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.4 覆膜条件下枣树全生育期土壤水分变化特性

4.4.1 灌水定额对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.4.2 灌水次数对枣树全生育期土壤水分变化特性的影响

4.5 本章小结

5 滴灌枣树耗水规律与水分生产效率

5.1 枣树滴灌耗水规律分析

5.1.1 枣树各生育期耗水量

5.1.2 参考作物需水量ET_0的计算

5.1.3 参考作物需水量ET_0

5.2 灌水量和灌水次数对枣树耗水量的影响

5.2.1 灌水定额对枣树耗水量的影响

5.2.2 灌水次数对枣树需水量的影响

5.3 不同保墒条件下枣树水分利用效率分析

5.3.1 灌水定额对水分利用效率的影响

5.3.2 灌水次数对水分利用效率的影响

5.4 保墒滴灌条件下枣树生理及产量效应研究

5.4.1 作物生长生理指标测定

5.4.2 不同保墒灌溉措施对枣树生长的影响

5.4.3 不同保墒灌溉措施对枣树产量的影响

5.5 枣树滴灌灌溉制度

5.5.1 枣树高产灌水方案

5.6 本章小结

6 农田覆盖的土壤温度效应

6.1 保墒条件下土壤温度变化特征

6.1.1 不同土层深度土壤温度的日动态变化

6.1.2 地温最大日变化特征

6.2 枣树滴灌大田土壤温度日动态变化

6.2.1 不同生育期土壤温度日动态变化

6.2.2 不同保墒条件下土壤温度日动态变化

6.3 枣树滴灌大田土壤温度全生育期变化规律

6.3.1 不同土层深度土壤温度全生育期变化规律

6.3.2 不同覆盖条件土壤温度全生育期变化规律

6.4 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