兩種材質(zhì)滲水器負(fù)壓滲水性能的比較研究.pdf

1、負(fù)壓灌溉是在基質(zhì)勢驅(qū)動下的水分運(yùn)動，此時土壤水分呈非飽和態(tài)運(yùn)動，土壤內(nèi)部水氣條件更為協(xié)調(diào)，具有大幅度提高作物生產(chǎn)力的潛力。其中，負(fù)壓滲水器作為連接負(fù)壓灌水系統(tǒng)與土壤的重要媒介，對維持負(fù)壓灌水穩(wěn)定性與均勻性都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，目前試驗室及小區(qū)試驗中常用的負(fù)壓滲水器多為陶土頭或陶瓷板，均存在價格高、易堵塞、韌性脆、重復(fù)使用率低等諸多問題，不適合大面積推廣。
　　高分子微孔發(fā)泡材料—聚乙烯醇縮甲醛(PVFM)，是一種非離子型高

2、分子材料，具有高親水性、力學(xué)強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性好、泡孔大小和開孔率易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，并且其吸水特性受環(huán)境的酸、堿、溫度影響要小得多，理論上可以在復(fù)雜的環(huán)境（如土壤）中作為對水分敏感的傳感器與驅(qū)動器。但目前該種材料很少被應(yīng)用到節(jié)水灌溉領(lǐng)域，僅叢萍等分析了不同配比及規(guī)格的PVFM作為負(fù)壓滲水器材料應(yīng)用于負(fù)壓灌水系統(tǒng)的可行性，僅叢萍用簡單的室內(nèi)水分運(yùn)移模擬試驗進(jìn)行了驗證，沒有將PVFM負(fù)壓灌溉滲水器應(yīng)用于實際的作物種植;在PVFM改

3、性方面也僅從物理角度方面改變PVFM滲水器的泡孔大小和數(shù)量，沒有添加化學(xué)改性劑進(jìn)行相關(guān)改性試驗和性能分析。因此，本文試圖通過對PVFM改性得到性能更加優(yōu)良的負(fù)壓滲水材料，并通過土柱入滲試驗、盆栽試驗對比分析PVFM滲水器與傳統(tǒng)陶土滲水器的效果，試驗包括:1、制備了硅烷偶聯(lián)劑和聚硫橡膠改性PVFM，測試其發(fā)泡點(diǎn)、拉伸強(qiáng)度、硬度、斷裂伸長率、飽和導(dǎo)水率等負(fù)壓滲水性能指標(biāo);2、觀測了PVFM滲水器與陶土滲水器在黑鈣土不同土層上的累積入滲量、滲

4、水速率、濕潤峰運(yùn)移等指標(biāo);3、通過盆栽試驗，觀測了負(fù)壓灌溉下PVFM滲水器和陶土滲水器對菠菜生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響;4、觀測了PVFM滲水器和陶土滲水器在土壤中的性能演變過程。經(jīng)過以上試驗和綜合分析，本文得到以下主要結(jié)論:
　　(1)PVFM和陶土兩種材質(zhì)滲水器在不同土層累計入滲量與濕潤峰、入滲率與濕潤峰倒數(shù)、濕潤峰平方與入滲時間均有明顯線性關(guān)系，黑鈣土灌水后距離滲水器上下各15cm范圍內(nèi)，土壤含水率維持在20％～33％; Kos

5、tiakov與Philip入滲模型能較好描述-5kPa負(fù)壓灌水下的水分入滲特性。
　　(2)不同埋深和不同埋藏時間對兩種滲水器的發(fā)泡點(diǎn)值、飽和導(dǎo)水率、吸水倍率及PVFM滲水器回彈性能等指標(biāo)的影響不同。綜合來看，埋藏深度為10cm、埋藏時間小于40天時，PVFM滲水器各指標(biāo)均有較好表現(xiàn)，而陶土滲水器在埋藏深度為20cm、埋藏時間小于20天時更性能優(yōu);綜合分析兩種滲水器的物理性能、滲水性能及回彈性能表現(xiàn)，PVFM滲水器性能優(yōu)于陶土滲水

6、器。
　　(3)負(fù)壓灌溉技術(shù)維持土壤含水量基本穩(wěn)定，提高水分利用效率;負(fù)壓供水壓力顯著地影響了菠菜的農(nóng)藝性狀，在-8～-4kPa之間的負(fù)壓灌溉比常規(guī)灌溉有利于菠菜生長，而相同負(fù)壓灌溉下PVMF滲水器較陶土滲水器性能更優(yōu)。負(fù)壓灌溉可顯著提高菠菜產(chǎn)量、水分利用效率。本試驗最優(yōu)處理為W2P（-8kPa、PVFM），相比其他處理干物質(zhì)量最高，減少了奢侈耗水，產(chǎn)量與CK相比提高59.9％，耗水量降低35.9％，WUE提高88.3％，且氮磷鉀