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垂直线源灌是针对果树提出的新型的灌水技术,它是通过埋入土壤中的灌水器将水分直接供给作物,减少土面蒸发,提高了水分利用效率,本文在阅读大量国内外有关渗灌的文献的基础上,在国家科技支撑项目和新疆自治区重大专项的支持下,在新疆吐鲁番鄯善进行了垂直线源灌下葡萄生长和耗水的田间试验,并利用Hydrus软件进行了垂直线源入渗下水分分布和根系吸水的数值模拟,得到如下结论:
(1)生育期总的土面蒸发表现为:三管浅埋>两管浅埋>两管深埋,三管浅埋较其它各处理依次增加9.4%、15.2%和60.5%,而各个生育期总的土面蒸发表现为:果粒膨大期>果实成熟期>花期;由于水面蒸发测量简单易行,且其和土面蒸发和参考作物腾发量ET0之间的累积量变化的相关系数可达0.98,在气象资料和土面蒸发资料不全的情况下,可用水面蒸发量来计算;灌水后浅埋处理的含水量在20-60cm含水量均较高,深埋的处理在20cm土层的含水量低于其他各个处理,80-100cm土层土壤体积含水量差异较小,得到垂直线源灌可以减少深层渗漏;灌水后的土壤含水量相对于灌水前,浅埋处理在20cm处的含水量增加百分比最高,40-80cm深度各处理的含水量增加相差不大;灌后各处理主根区的含水量基本上为田间持水量的90%以上,可以满足作物需水的要求。
(2)各处理的耗水强度最大值均出现在果粒膨大期,其次是果实成熟期和花期;各处理的总的耗水量表现为:两管小于三管处理;在耗水模数最大的生育阶段是果粒膨大期,耗水量约占葡萄主要生育期耗水总量的60%左右,其次是果实成熟期,耗水量约占葡萄主要生育期耗水总量的30%-40%左右,耗水模数最小的是花期,耗水量仅占葡萄主要生育期耗水量的3%-5%左右。
(3)垂直线源灌的不同布设方式对葡萄的生长特性有明显的影响,各处理的节间、叶片中脉、叶面积指数等的生长呈现慢-快-慢变化趋势的,可以采用Logistic模型或其修正形式表示,精度较高;叶片光合作用主要因素之间均存在二次曲线的关系。各处理的产量表现为:两管浅埋>传统沟灌>三管浅埋>两管深埋,两管浅埋中,两管浅埋(处理2和处理3)的亩产分别比传统沟灌增加6.34%、2.75%;在相同的灌水量情况下,两管浅埋处理2的水分利用效率和灌溉水利用效率分别较三管布置和两管深埋提高21.52%,13.78%和24.13%,18.93%;对鄯善点葡萄园垂直线源灌的管道投入费用进行分析,发现采用两管浅埋具有一定的经济可行性,但由于目前的技术还不成熟,没有投入规模化的使用,使得造价过高。
(4)利用Hydrus-2D软件建立了垂直线源入渗土壤水分分布模型,进行了数值模拟,并根据室内和田间试验反推出土壤水力参数,与试验结果对比表明,所建模型可反映垂直线源入渗土壤水分分布规律;利用Hydrus-1D模拟了根系吸水情况下垂直线源灌水分分布,发现实测值和模拟值的相对误差的绝对值在25%之内的占91.4%,精度尚可,可以基本反映根系吸水情况下垂直线源灌的水分分布;通过田间4种管道布设的模拟计算,结合垂直线源不同布设方式下葡萄生理指标的影响和经济性分析,对照田间的土壤水分分布,可知在鄯善的砂砾石土壤中,管长20cm,埋深10cm.,管距60cm为田间最适布置;利用Hydrus-2D软件模拟研究不同土质单点和交汇情况下垂直线源入渗的水分分布情况,得到垂直线源适合应用于偏砂性土中的根系较深的作物,对于根系较浅的作物则会造成土壤水分的浪费;在质地较细的土壤中则适合根系较浅的作物。