滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究

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1、滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究2006年6月灌溉排水第25卷第3期JournalofIrrigationand文章编号:1000—646X(2006)03—0056—04滴灌条件下砂壤土水分运动规律研究刘雪芹,范兴科,马甜(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:采用多通道土壤水分自动测定系统,对风干砂壤土在滴灌条件下的水分入渗和水分再分布过程进行了模拟测定试验.根据测定结果,分析了在滴灌条件下湿润峰的运移速率,特征点的土壤含水率变化过程,湿润体内土壤水分的分布以及停止灌水后湿润体内水分的再分布等土壤水分运动特征.揭示了在

2、点源供水条件下,湿润体内土壤含水率的分布从中心向外逐渐减小,含水率剖面具有三角形形状特征.供水停止后土壤水分再分布过程中,土壤湿润峰面不断向外部推移,湿润层土壤含水量开始有所增加,后期湿润体内的土壤含水量普遍降低,高含水区逐渐下移,最后达到相对稳定.关键词:滴灌;点源入渗;湿润峰;土壤水分再分布中图分类号:s274.1文献标识码:A目前对于滴灌条件下土壤水分运动规律的研究很多,但主要是研究滴灌人渗过程中土壤质地,滴头流量,灌水量和土壤初始含水量等影响因子对湿润峰运移以及土壤水分运动规律,对于人渗和再分布过程中的土壤水分动态变化研究较少.考虑到土壤水分的再分布,土

3、壤湿润锋在灌溉结束后还会继续运移,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.为了合理的进行滴灌设计,使滴入的水分最大限度的被作物吸收利用,研究滴灌条件下入渗和再分布过程中土壤水分动态变化规律很有必要.1试验内容及方法1.1试验土壤试验土壤取自渭河三级阶地,取土层次为O一50cm.土壤砂粒(O.O2—2mm)含量为83.o4%,粉粒(0.002一O.02mm)含量为l4.3l%,粘粒(<0.002mm)含量为2.65%,属于沙壤土.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为1.51

4、6g/cm..风干过筛(筛孔2mm),土壤的初始含水量为O.5l%.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.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:120cm×60em×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.土壤水分测定系统由水分传感器和自动数据采集器二大部分组成,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

5、试土样进行含水量标定(模拟实测土壤平均干容重).56收稿日期:2005—10—25基金项目:国家"863"节水农业专项课题(2002AA2Z4081)作者简介:刘雪芹(1981一),女,满族,在读硕士研究生,主要从事节水灌溉设备与新技术研究通讯作者:范兴科(1964一),男,陕西蚊山人,研究员,主要从事节水灌溉设备与新技术研究.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面的一个剖面上.土

6、壤水分传感器在垂向和径向等间距布置,每隔10cm布置1个,布置深度为0～50cm,每层布置9个.试验过程中,土壤表面无覆盖措施,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人渗和再分布过程中土壤含水量变化动态进行自动监测,在滴水期间仪器采样间隔设定为lrain,停止滴水后仪器采样间隔设定为15rain,同时对人渗过程中水平和垂直湿润峰随时间的变化过程进行观察记录.滴灌过程中,以垂直湿润深度控制灌水量,当湿润深度达到40cm,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

7、水率达到12.6%时停止灌水.2试验结果与分析2.1土壤水分运动及含水量变化过程,滴灌条件下的水分人渗,不同于降雨或地面灌溉条件下的水分人渗,是一种点源三维人渗.图1为测试土体内3个不同位置(也代表距滴水源不同-s.oo距离)处从滴灌开始到滴灌停止后24h的土壤水分变化过程曲线,其中水分传感器5显示的是土壤表层滴头滴水处的含水量随时间的变化过程,水分5?00传感器27显示滴水点斜下方(与垂线成45度方向上)28.28cm处土壤含水量的变化过程,水分传感器45显示滴水处正下方40em处的土壤含水量变化过程.从图l可以看出,在点源供水条件下,随时N/h图1滴灌条件下

8、土壤含水量变化过程着湿润