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土石混合介质入渗与干旱区滴灌葡萄生长发育特征试验研究

作　者: 杨艳芬
导　师: 王全九
学　校: 西安理工大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 土石混合介质碎石含量与粒径土壤入渗水分运动参数滴灌葡萄灌溉制度管道布置
分类号: S663.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

吐哈盆地地处极端干旱区,葡萄是其支撑产业。该地区土质特殊,为土石混合介质,同时,传统漫灌造成大量水资源浪费,开展节水灌溉势在必行。为探究碎石对入渗特性的影响并寻求适合吐哈盆地葡萄滴灌的灌水方案,本文在阅读大量国内外文献的基础上,结合国家科技支撑项目和新疆自治区重大专项,采用试验研究与理论分析相结合的方式对一维、.三维条件下土石混合介质水分运动特性和滴灌条件下葡萄生长发育特性进行了研究,得到如下结论：(1)碎石含量对土石混合介质一维水分入渗特性存在明显影响。土石混合介质的累积入渗量和湿润锋长度小于细土,随着碎石含量的增大,累积入渗量和湿润锋呈先减小后增加再减小的趋势,转折点因碎石粒径不同而不同。碎石粒径增大,土石混合介质的累积入渗量、湿润锋长度呈增加趋势。当碎石粒径为0.5-3cm和3-5cm时,分别用垂直一维代数模型和Green-Ampt公式推求土石混合介质饱和导水率较为精确。水平入渗法可以准确确定粒径0.5-1cm下0%、10%、20%、50%含石量以及1-5cm粒径下30%含石量土石混合介质的非饱和土壤水分扩散率,同时可以准确确定Brooks-Corey模型参数。(2)土石混合介质的积水半径、水平湿润距离、垂直湿润距离、水平交汇距离、垂直交汇距离均大于细土,且随着碎石含量的增加而增大。碎石含量越大,湿润体体积也越大,湿润体内相同位置的土壤含水量越小。(3)田间点源及其交汇入渗条件下,滴头流量越大,积水半径、水平湿润距离、湿润体形状系数和湿润体体积越大。随着水量的增大,最大水平湿润距离、点源湿润体体积和形状系数均呈增加趋势。滴头间距越大,出现交汇的时间越晚,水平交汇距离也越小,零通面上湿润体形状越小。(4)相对于地面沟灌,滴灌能够显著减少土面蒸发量和深层渗漏,这是滴灌的两个重要节水途径。滴灌高水处理下土壤水分分布、葡萄植株长势及产量均为最优,但从产量与耗水量的关系来看,高水处理的耗水量已经超过了最优点。经研究,吐哈盆地适宜的葡萄滴灌技术参数为：毛管布置方式为三管布置,滴头流量2.7L/h,滴头间距30cm,灌水周期为4.5天。萌芽期、新梢生长期、花期、果实膨大期、果浆成熟期、枝蔓成熟期的适宜灌水量分别为112.5 m3/亩、202.8 m3/亩、53.2 m3/亩、283.3 m3/亩、111.0 m3/亩、106.5 m3/亩,全生育期的灌溉水量为869.3m3/亩。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 土石混合介质入渗特性研究  11
    1.2.2 滴灌条件下土壤水分运动和湿润体形状研究  11-13
    1.2.3 滴灌条件下作物生长特征研究  13
    1.2.4 土壤水分对葡萄生长发育的影响  13-16
    1.2.5 葡萄耗水规律研究  16
  1.3 有待于进一步研究的问题  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-18
    1.4.1 土石混合介质水分运动特性试验研究  17
    1.4.2 田间点源及其交汇入渗条件下土壤水分运动特性试验研究  17
    1.4.3 滴灌不同水分处理下葡萄植株生长发育特征  17
    1.4.4 滴灌管道布置对土壤含水量及葡萄植株生长发育的影响  17-18
2 试验材料与方法  18-27
  2.1 试验区概况  18
  2.2 垂直一维土石混合介质入渗试验  18-19
  2.3 水平一维土石混合介质入渗试验  19-20
  2.4 土石混合介质饱和导水率测定  20-21
  2.5 土石混合介质水分特征曲线测定  21
  2.6 土石混合介质点源及其交汇入渗试验  21-22
  2.7 田间点源及其交汇入渗试验  22-23
  2.8 滴灌条件下田间土壤含水量测定及葡萄植株生理性状调查  23-27
    2.8.1 葡萄生育期  23
    2.8.2 滴灌处理布设  23-24
    2.8.3 水面蒸发测定  24
    2.8.4 土面蒸发测定  24-25
    2.8.5 滴灌田间土壤含水量测定  25
    2.8.6 葡萄植株生理性状调查  25-26
    2.8.7 葡萄植株光合特性日变化测定  26
    2.8.8 葡萄产量和品质测定  26-27
3 垂直一维土石混合介质入渗特性试验研究  27-36
  3.1 碎石含量对垂直入渗特性的影响  27-31
    3.1.1 碎石含量对累积入渗量的影响  27-29
    3.1.2 碎石含量对湿润锋深度的影响  29-30
    3.1.3 碎石含量对含水量剖面的影响  30-31
  3.2 碎石含量对入渗模型参数的影响  31-35
    3.2.1 基本原理  31-32
    3.2.2 模型参数的推求  32-34
    3.2.3 不同方法计算所得饱和导水率比较  34-35
  3.3 本章小结  35-36
4 水平一维土石混合介质入渗特性试验研究  36-55
  4.1 碎石含量对入渗特性的影响  36-38
    4.1.1 碎石含量对累积入渗量的影响  36-37
    4.1.2 碎石含量对湿润锋长度的影响  37
    4.1.3 碎石含量对含水量剖面的影响  37-38
  4.2 碎石含量对土壤水分运动参数的影响  38-48
    4.2.1 基本理论  38-42
    4.2.2 碎石含量对土壤水分扩散率及Brooks-Corey模型参数的影响  42-48
  4.3 碎石粒径对入渗及水分运动参数的影响  48-50
    4.3.1 碎石粒径对累积入渗量和入渗历时的影响  48
    4.3.2 碎石粒径对湿润锋长度的影响  48-49
    4.3.3 碎石粒径对含水量剖面的影响  49-50
  4.4 碎石粒径对土壤水分运动参数的影响  50-53
    4.4.1 碎石粒径对扩散率的影响  50-51
    4.4.2 碎石粒径对Brooks-Corey模型参数的影响  51-53
  4.5 本章小结  53-55
5 点源及其交汇条件下土壤入渗特性试验研究  55-78
  5.1 点源及其交汇条件下土石混合介质入渗特性  55-64
    5.1.1 碎石含量对点源入渗特性的影响  55-59
    5.1.2 碎石含量对交汇入渗特性的影响  59-64
  5.2 田间点源及其交汇入渗特性  64-77
    5.2.1 滴头流量对点源入渗特性的影响  64-70
    5.2.2 灌水量对点源入渗特征的影响  70-73
    5.2.3 滴头流量对交汇入渗特性的影响  73-75
    5.2.4 滴头间距对交汇入渗特性的影响  75-77
  5.3 本章小结  77-78
6 滴灌葡萄植株生长发育特征及耗水规律研究  78-120
  6.1 生育期内不同水分处理水面蒸发变化规律  78-81
  6.2 生育期内不同水分处理土面蒸发变化规律  81-85
  6.3 滴灌水分处理对土壤含水量的影响  85-92
    6.3.1 生育期内土壤含水量变化特征  85-88
    6.3.2 灌前灌后土壤含水量变化特征  88-91
    6.3.3 在灌水周期内土壤含水量变化趋势  91-92
  6.4 生育期内不同水分处理葡萄耗水特征  92-94
  6.5 滴灌葡萄生长发育特征  94-97
    6.5.1 水分处理对葡萄枝条数的影响  94-95
    6.5.2 水分处理对葡萄枝条长的影响  95
    6.5.3 水分处理对葡萄叶片数的影响  95-96
    6.5.4 水分处理对葡萄叶脉长的影响  96
    6.5.5 水分处理对果粒生长变化的影响  96-97
  6.6 水分处理对光合特性的影响  97-112
    6.6.1 新梢生长期不同水分处理下葡萄植株的光合特性  98-101
    6.6.2 花期不同水分处理下葡萄植株的光合特性  101-104
    6.6.3 果实膨大期不同水分处理下葡萄植株的光合特性  104-107
    6.6.4 果浆成熟期不同水分处理下葡萄植株的光合特性  107-110
    6.6.5 生育期内不同水分处理光合生理指标的变化过程  110-112
    6.6.6 土壤含水量与净光合速率、蒸腾速率的关系  112
  6.7 水分处理对产量的影响  112-113
  6.8 不同水分处理下的果粒品质  113-114
  6.9 滴灌条件下产量与耗水量的关系  114
  6.10 滴灌管道布置对葡萄植株生长发育的影响  114-118
    6.10.1 灌前灌后土壤湿润体形状  115-116
    6.10.2 叶片相对含水量变化特征  116
    6.10.3 葡萄光合特性分析  116-117
    6.10.4 葡萄产量变化特征  117
    6.10.5 葡萄品质变化特征  117
    6.10.6 管道布置优选  117-118
  6.11 本章小结  118-120
7 结论与建议  120-123
  7.1 结论  120-122
    7.1.1 碎石含量对入渗特性的影响  120-121
    7.1.2 碎石粒径对入渗特性的影响  121
    7.1.3 滴头流量、灌水量、滴头间距对入渗特性的影响  121
    7.1.4 滴灌条件下水分处理对葡萄植株生长发育的影响  121-122
  7.2 建议  122-123
致谢  123-124
参考文献  124-127
附录  127

土石混合介质入渗与干旱区滴灌葡萄生长发育特征试验研究

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