蓄水坑灌果園土壤水分時空動態(tài)變化及數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著社會的發(fā)展，水資源短缺問題已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。而在我國傳統(tǒng)的果林灌溉方法中，主要是將灌溉水直接由地表入滲到根區(qū)土壤，由于土壤水入滲能力的限制，對于根系分布較深的果樹，水分將不能被充分利用。針對上述問題，在20世紀(jì)末，孫西歡教授提出了一種可以同時解決北方地區(qū)干旱和水土流失問題的新型果林灌溉方法“蓄水坑灌法”。蓄水坑灌法是一種中深層立體灌溉方法，具有節(jié)水、抗旱以及保水等優(yōu)點(diǎn)。目前，對蓄水坑灌法已經(jīng)進(jìn)行了大量研

2、究，在土壤水分入滲、蒸發(fā)、水氮運(yùn)移以及數(shù)值模擬方面都取得了一定成果，但是針對田間土壤水分動態(tài)變化以及數(shù)值模擬方面還缺少系統(tǒng)的研究，因此研究田間土壤水分的時空動態(tài)分布以及數(shù)值模擬，可為蓄水坑灌在田間的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文采用田間試驗(yàn)、數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法，對不同坑深及不同灌水量條件下土壤貯水量的時空動態(tài)變化進(jìn)行了研究，并與地面灌溉條件下土壤貯水量的時空動態(tài)變化進(jìn)行了對比，得出如下結(jié)論:
　　(1)對不同坑深條

3、件下土壤貯水量的時空動態(tài)研究表明:①在各土層范圍內(nèi)，兩種坑深的土壤貯水量隨時間變化的總體趨勢一致，都呈現(xiàn)一定的波動性，在沒有水分補(bǔ)給的情況下，土壤貯水量隨時間推移減少;②不同坑深條件下土壤貯水量在不同時間上的垂向分布規(guī)律相似，均是隨著深度的增加呈先增大后減少的趨勢，但坑深越大，中深層的貯水量越大:③不同坑深條件下土壤貯水量在不同時間上的徑向分布規(guī)律相似，均是以蓄水坑為中心向四周依此減小;④對不同坑深條件下土壤貯水量的垂向和徑向分布規(guī)律進(jìn)

4、行回歸分析，結(jié)果證明分布形式均與指數(shù)函數(shù)相符;⑤對不同坑深條件下土壤貯水量的垂向和徑向分布特征進(jìn)行變異性分析，可知坑深越大，中深層的變異系數(shù)越大，蓄水坑周圍的變異系數(shù)也越大;
　　(2)對不同灌水量條件下土壤貯水量的時空動態(tài)研究顯示:①在各土層范圍內(nèi)，三種灌水量的土壤貯水量隨時間的變化均呈現(xiàn)相似的波動性，灌水量越大，在各個時期土壤貯水量也相應(yīng)較大;②對不同灌水量條件下土壤貯水量在不同時間上的垂向分布進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)三種灌水量條件

5、下土壤貯水量均是隨著深度增加先增大后減小，且灌水量越大，在中深層土壤貯水量也越大;③對徑向分布研究表明，三種灌水量在徑向分布趨勢相同，都是在蓄水坑較近徑向處，土壤貯水量大;同時灌水量越大，徑向上的土壤貯水量也越大;④對不同灌水量條件下土壤貯水量在不同時間上的垂向和徑向分布規(guī)律進(jìn)行回歸分析，結(jié)果證明與所擬合的指數(shù)函數(shù)形式相符;⑤對不同灌水量條件下土壤貯水量垂向和徑向的分布特征進(jìn)行變異性分析，可知灌水量越大，中深層的變異系數(shù)越大，蓄水坑周圍

6、徑向距離處的變異系數(shù)也越大;
　　(3)對蓄水坑灌與地面灌溉土壤貯水量時空動態(tài)變化進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn):①兩種灌溉方式在各土層深度范圍內(nèi)土壤貯水量均是隨著時間呈現(xiàn)一定波動性，且表層土壤水分波動更加明顯;②蓄水坑灌條件下，土壤貯水量在不同時期內(nèi)的垂向分布均隨深度的增加呈先增大后減小趨勢，在徑向上，蓄水坑附近的土壤貯水量較大;地面灌溉條件下，土壤貯水量在垂向上隨著深度依次遞減，在徑向上，土壤貯水量無明顯差異;③以80cm深度為界，80cm

7、以上，地面灌溉土壤貯水量大于蓄水坑灌;80cm以下，則正好相反;④對不同時間上蓄水坑灌和地面灌溉土壤貯水量的垂向和徑向變化規(guī)律進(jìn)行回歸分析，結(jié)果證明均符合所擬合的指數(shù)與對數(shù)函數(shù)以及常數(shù)形式;⑤對蓄水坑灌和地面灌溉土壤貯水量垂向和徑向分布特征進(jìn)行變異性分析，發(fā)現(xiàn)蓄水坑灌在表層和中深層變以及蓄水坑附近處變異系數(shù)較大，地面灌溉在地表變異系數(shù)較大，在中深層，蓄水坑灌變異系數(shù)比地面灌溉大。
　　(4)在分析蓄水坑灌土壤水分運(yùn)移規(guī)律的基礎(chǔ)上，