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《大连理工大学》 2014年
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地下条带式铺膜节水灌溉技术的试验与模拟研究

杜志达  
【摘要】:节水灌溉技术研究对于我国农业在日益严峻的水资现状下的可持续发展一直具有非常重要的现实意义。本文旨在针对地下水位较深、土壤渗透性较高的温室和农田,进行地下条带式铺膜节水灌溉技术的应用基础研究。 研究采用了在现场试验的基础上进行数值模拟的方法。首先在温室内进行地下条带式铺膜的现场种植试验,利用现场试验初步验证地下条带式铺膜的可行性及节水效果。然后利用现场试验的成果建立并验证了温室地下条带式铺膜的数值模拟模型,设计多种方案进行全面的模拟分析。在温室现场种植试验和模拟研究的基础上,对当地多年长历时气象环境监测资料进行分析,并对露地农田土壤水分变化过程进行监测,建立和验证露地农田地下条带式铺膜的数值模拟模型,进行露地农田多种方案的全年长历时模拟分析。 通过对温室和露地农田地下条带式铺膜模拟结果的分析,总结了地下条带式铺膜对温室和露地农田根区土壤水分运动和水量平衡各分量的作用和影响规律,对地下条带式铺膜的节水机理进行了探讨。建立了修正田间水有效利用率Ea'、控蓄值VCS及控蓄指数ICS、灌溉引起的深层渗漏DⅠ、灌溉水转化为深层渗漏的比例RDⅡ、深层渗漏中灌溉水所占比例RDID等多种指标,以及这些指标与主要影响因素之间的关系方程。利用这些指标和关系方程,对地下条带式铺膜在温室和农田中应用的节水灌溉效果进行了全面的分析比较,总结了相关规律。通过对多种方案的比较分析,总结了地下条带式铺膜在温室和露地农田应用中合理的铺设参数和适宜的灌水定额。 本地区温室芹菜种植根区底部深层渗漏达到灌水总量的三分之一左右,采用地下条带式铺膜,节水灌溉效果非常显著,能够降低深层渗漏12%-78%,使灌水总量减少15%~18%,使修正田间水有效利用率Ea'提高2%~22%,控蓄值VCS在23~122mm之间,控蓄指数Ics可达9.3%~45%。应用中适宜的薄膜条带铺设参数范围是膜宽40~80cm、埋深40cm左右、间距10-20cm、两边折起高度10~20cm,同时灌水定额应小于60mm。另外在温室中采用地下条带式铺膜需要注意根区含水量平面分布不均匀以及可能的长时间超高问题。 本地区露地农田玉米种植,1m根区底部深层渗漏占有效降雨和灌水总量的5%-13%。1m根区底部深层渗漏发生后一直向下运动,不能重新回到1m范围根区。降雨产生的深层渗漏值比较小,灌溉是产生深层渗漏的主要原因,灌溉引起的深层渗漏值DⅠ可达48~114mmm,70%以上的深层渗漏来自灌溉水,13%~28%的灌溉水量以深层渗漏的形式流失。所以采用地下条带式铺膜减少深层渗漏、提高灌溉节水效果很有必要。本地区露地农田玉米种植采用地下条带式铺膜的方法,也能够取得较好的节水灌溉 效果。各种年份按全年统计,在地下铺设薄膜条带后,1m根区年度储水量增加8~66mm, 1m根区底部深层渗漏最高降低81%,修正田间水有效利用率Ea'最大提高11.18%,控蓄值 VCS在7.7~115mm之间,控蓄指数ICS最大可达11.93%,对于进行灌溉的情况,灌溉引起 的深层渗漏DⅠ最多可减少54mmm,灌溉水转化为深层渗漏的比例RDⅡ最多降低13.22%, 有效降雨转化为深层渗漏的比例大部分年份接近于0%(RDID接近100%)。露地农田采用 本文所述的三种地下条带式铺膜方案,薄膜条带间距以5~20cm为宜,铺膜引起的根区含 水量平面分布不均的程度较小,也不会造成根区含水量长时间过高的情况。初步的研究表明,地下条带式铺膜方法在温室和露地农田的应用中都是可行的,只 要布置合理,参数适宜,都能起到较好的节水灌溉效果,虽然这种方法还有很多问题需 要进行深入的研究和探索,但是可以预见,经过不断的实践和改进,应当具有较好的应 用推广前景。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S274

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【参考文献】
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