红壤土壤水分溶质运移特性及滴灌关键技术研究
近年来南方红壤丘陵地区大力实施脐橙、柑橘等经济作物的高效节水改造工程;滴灌技术多被用到丘陵地区脐橙和柑橘灌溉中。研究确定适合于该区域的滴灌技术参数，对该区域脐橙和柑橘滴灌设计实施具有重要的指导作用。 本文采用理论分析与试验相结合的方法，对不同容重红壤一维垂直和水平状态下的水分和溶质运移规律及建模过程中所需要的水分溶质运移相关参数进行了测定和确定。通过室内与田问试验研究了多因素影响下多点源滴灌水分溶质交汇入渗湿润体范围内含水率和NO3--N运移分布特征，采用Hydrus-3D对滴灌湿润锋推移及水分溶质分布状况进行模拟。根据研究成果在大田脐橙工程中进行了设计和实施，经过两年的运行监测通过层次分析法和模糊综合评价法对大田实施效果进行了后评价。主要结论如下： （1）容重对红壤土壤水分特征曲线有较强的影响，相同含水率条件下红壤容重越大土壤吸力越大，呈现幂函数关系。容重对红壤入渗能力有较大的影响，容重越大入渗能力越小，水分和溶质不易运移到深层土体内。非吸附性离子Cl-在红壤中随水迁移，且在入渗结束后有一个明显的再分布过程；入渗溶液浓度变化对红壤入渗过程有较大的影响。HYDRUS模型能够较好地模拟出不同因素影响下的红壤一维入渗水分运动和溶质分布规律，模拟值与实测值的平均相对误差在10%以内。相比于其它入渗模型，Green-Ampt模型更适合于对红壤入渗特性的模拟。 （2）单点源入渗试验后湿润体呈现半椭球状，容重越大湿润锋水平方向距离越大于垂直方向，流量相同条件下容重越大地表积水现象越明显。多因素影响下的多点源交汇入渗滴头间距对交汇时间有较大影响，间距越大湿润锋交汇时间约长。滴头间距越小，流量越大越容易造成地积水和表径流的发生和发展，间距相同流为8.4mL/min(2L/h)时，湿润锋水平运移的速度和距离大于垂直方向，且在地表以下lOcm的范围内受到水分浸泡致使土壤结构发生变化，此范围内NO3--N富集达到最大值。Hydrus-3D模型对不同因素影响下的交汇入渗模拟值与实测值的最大平均误差为11.5%，其中对湿润锋的推移模拟精度最高，对NO3--N迁移分布模拟精度最差。综合分析认为在室内试验条件下容重为1.4g/cm3时，最适合于红壤地区多点源滴灌的滴头间距为40cm,滴头流量为4.2mL/min（1L/h）。 （3）红壤丘陵地区的田间试验表明，交汇入渗后，流量相同时，间距越大湿润范围越广；间距相同时，流量为2L/h湿润体最大，间距为20cm，流量为2L/h的交汇区域最大。滴头流量和间距对水分和溶质运移分布有较大影响，在流量为2L/h时4个不同间距试验地表以下20cm的范围内的含水率和NO3--N较高。田间试验Hydrus-3D模型的模拟误差达到13.5%；模型效率系数均在0.85以上，表明模型具有很好的可信度。 （4）通过层次分析法-模糊综合评价法建立了脐橙滴灌节水改造工程后评价体系，根据试验间距设计实施的4个灌区综合评价得分为：竹背3.6548、岭背3.335、黄坑3.0007、大仙背2.9744。竹背村脐橙灌区滴灌节水工程后评价为优，其它3个灌区为良；表明试验得出的滴灌技术参数为最佳参数适合于生产实际。综合分析红壤丘陵区域田间多点源滴灌最适宜的流量为1L/h，滴头间距为40cm。
脐橙;柑橘;红壤;水分运动;溶质迁移;滴灌技术
西安理工大学
博士
农业工程;农业水土工程
张建丰
2018
中文
S666;S607.1
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）