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温室棚面集雨及自压式地下渗灌技术的研究

蔡月秋  
【摘要】:我国是一个农业大国,也是世界上13个贫水国家之一,水资源短缺将成为我国经济发展的最大瓶颈之一,寻找节水节能的灌溉新技术势在必行。大量的研究表明,集雨节灌不仅能最大限度的利用雨水资源,而且有益于改善农业种植环境。本文鉴于长江中下游地区降雨量丰富,温室种植面积较大的实际条件,对温室棚面雨水收集,低压渗灌的渗流规律,以及利用雨水自重进行自压式地下渗灌等问题,进行了以下几方面的研究: 1.雨水集蓄技术的试验研究。为了填补试验地雨水收集技术的空白,试验从该地多年降雨资料及温室常种蔬菜种类的需水资料入手,通过近一年的集雨试验,得出棚面垂直投影面积为13.44m~2的试验温室的平均集流率可达0.8989,可收集雨水14.76m~3。在此基础上,对集雨量与蔬菜栽培需水量进行了耦合性分析,结果表明:该集雨量能满足温室一年两茬种植的需水量;若一年进行三茬种植,仅7~9月份需要额外补水,其它时段集雨量和需水量的耦合性较好。 2.自压渗灌技术参数的试验研究。通过不同渗灌条件下一系列的对比试验,分析了渗灌管的渗水速率、出流量、渗灌土壤水分运移及分布的规律,结果表明:空气介质中,渗水量与时间的耦合方程为Q=12.5343t~(0.6827),R~2=0.967,渗水速率与时间的耦合方程为V=3.9926—0.007t+7.1×10~(-6)t~2—2.0×10~(-9)t~3,R~2=0.997:土壤介质中,耦合方程分别为Q=5.6344t~(0.8402),R~2=0.999,V=3.2447-0.0048t+6.1×10~(-6)t~2—3.0×10~(-9)t~3,R~2=0.995。湿润峰运移与时间的拟合中,三次多项式回归优于二次多项式回归,前者R~2=0.988,渗灌供水压力越大,湿润峰在各个方向上的推进速率越大,土壤初始含水量越高,压实度越小,则湿润峰向下的推进速度增大的越快,向上的推进速度减小的也越快;渗灌过程中,以渗灌管为中心,湿润区各方向上土壤含水量曲线呈三波峰形状,大波峰峰值位于渗灌管周围,峰值两端紧跟一个小波峰,随着渗灌的进行,大波峰峰值较稳定,小波峰向前推进,使得湿润区面积增大,土壤含水量提高;灌后湿润区面积及含水量的大小受供水压力、土壤初始含水量、土壤压实度的影响。在供水高度与均匀度的试验中,单位管长出流量与供水高度的关系符合幂函数q=2.018h~(1.324),R~2=0.937;稳定低压供水条件下,渗灌管的出水均匀度随供水高度的降低而增加,低于80cm供水高度下出水均匀度高于0.87;变高度供水对渗灌管的出水均匀度影响不大,其值处于两极值高度对应的均匀度之间。 3.集雨自压渗灌系统的应用效果。在上述试验的基础上,将集雨自压渗灌系统用于温室蔬菜种植,对近三个月种植期室内环境因子及蔬菜生长情况的观测,得到冬季晴天自压地下渗灌与浇灌相比,平均相对湿度降低8.5%,阴雨天降低6.5%;室内气温提高1℃~3℃,20cm深度土温提高0.64℃:全生育期渗灌总灌水量是浇灌的40%,收获蔬菜(包青包)平均高度增加4.3cm。


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