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喷灌条件下田间小气侯的变化和SPAC系统土壤水分运移规律的研究

刘海军

  喷灌具有明显节水增产效益,我国目前喷灌面积已达200万hm~2。但是喷灌系统设计时,应用的一些基础参数如腾发量等,一般都是在传统地面灌溉条件下通过试验得出的,由于没有考虑喷灌的特点,所以在实际的应用中,灌水定额、灌溉定额及灌水时间等的确定都会不同程度的出现偏差。本文正是针对这种情况,着重研究喷灌条件下水滴的蒸发、喷灌对田间小气候的影响、喷灌条件下土壤水分运移模型的建立和求解、喷灌条件下冬小麦和夏玉米的生育状况以及适宜灌水定额和灌溉定额的确定等项内容,为应用喷灌技术实现作物的高产栽培提供依据。喷灌水舌在空中飞行时被空气击碎成大小不同的水滴,水滴的大小对蒸发影响很大,统计分析认为喷灌水滴呈上限对数正态分布。水滴在空中飞行的过程即为蒸发的过程,水滴飞行可用弹道微分方程来模拟。单个水滴的蒸发量通过比较喷嘴出口处水滴大小和落地时水滴的大小求得。本文应用水滴运动模型和水滴分布模型对喷灌水滴蒸发进行了模拟,并用统计水滴平均直径进行计算,将预测值和实测值进行比较,结果显示两者比较吻合,其中有接近60%的预测误差在1%以内。对直径为6.0/3.1mm和8.0/3.1mm的喷头在各种环境下的喷灌蒸发量进行了预测,预测蒸发量变化范围为2.06%~7.57%。喷灌水滴的蒸发影响了田间小气候的变化,观测到喷灌区域内温度下降、湿度增加。单支管喷灌时,各点的温度和湿度变化相差很大;在有风时,这种变化更为显著,顺风侧的温差和相对湿度差要明显的大于逆风侧的。当多支管喷灌时,各喷头喷灌区域相互重叠,这可以有效的减小风对温度和湿度变化不均匀的影响。喷灌对田间小气候有滞后效应,喷灌区域的温度较低和湿度较大可以延续一段时间。喷灌后由于土壤含水率的增大,土壤温度发生了变化,在冬季表层增温较大,增温幅度随着深度的增加而逐渐减小,从多日变化的趋势来看,温差的变幅随时间的推移而减小。喷灌时,地表受水是瞬时的,即当水幕到达时地表受水,而在喷头旋转周期的其它时间内,土壤水分处于蒸发和扩散状态,这说明地表得到的是瞬时喷灌强度。本文用瞬时喷灌强度和传统的平均喷灌强度分别对喷灌下的土壤水分运移进行了模拟,从土壤剖面水分分布曲线和水量平衡的计算结果显示,用瞬时喷灌强度模拟的结果和实测数值的更加吻合。喷灌对田间小气候的影响使作物的生育规律发生了部分的变化。对冬小麦来说,表现为有效分蘖率的提高,根系在表层分布较多,以及水分生产率较高等。灌水效果显示,冬小麦的灌水定额宜为45mm或52.5mm,灌溉定额为0.83ET_c,对夏玉米来说,分别为52.5mm和0.89ET_c。……   
[关键词]:喷灌;水滴蒸发;田间小气候;瞬时喷灌强度;作物生长规律
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国农业科学院2000年