负水头条件下水质对湿润体运移及水盐分布的影响.doc

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1、负水头条件下水质对湿润体运移及水盐分布的影响 2 0 1 3 年 5 月 农 业 机 械 学 报 第 44 卷 第 5 期doi:10. 6041 / j. issn. 1000鄄1298. 72013. 05. 019负水头条件下水质对湿润体运移及水盐分布的影响*肖摇 娟1 摇 江培福2 摇 郭秀峰1 摇 邱照宁1 摇 范肖予31.太原理工大学水利科学与工程学院, 太原 030024; 2.中国水利水电科学研究院水利研究所, 北京 100048;3.山西农业大学林学院, 太谷 030801摘要: 通过室内试验,分析了负水头供水条件下,灌溉水钠吸附比和盐分浓度对湿润体运移及水盐分布的影响。 结

2、果表明,湿润体的最大水平湿润距离、最大垂直湿润距离以及累积入渗量均与时间呈幂指数关系,并随着灌溉水盐分浓度的增加和钠吸附比的减小而增加;湿润体内土壤含水率和电导率的分布近似为一组同心椭球面,并与湿润体半椭圆在水平方向的半轴平方呈线性关系,随着半轴的增加,土壤含水率减小,而电导率增加;灌溉水盐分浓度一定的条件下,随着钠吸附比的增加,湿润体内的平均含水率减小,平均电导率增加,在钠吸附比一定的条件下,灌溉水盐分浓度对两者的影响较小。关键词: 负水头灌溉摇 水质摇 钠吸附比摇 湿润体摇 水盐分布中图分类号: S275郾 6 文献标识码: A 文章编号: 1000鄄1298201305鄄0101鄄07E

3、ffect of Water Quality on Wetting Front Moving and Salt鄄waterDistribution under Negative Hydraulic HeadXiao Juan1 摇 Jiang Peifu2 摇 Guo Xiufeng1 摇 Qiu Zhaoning1 摇 Fan Xiaoyu31. College of Water Resources Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China2. Department of

4、Irrigation and Drainage, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100048, China3. College of Forestry, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, ChinaAbstract: Effect of the sodium adsorption ratio SAR and salt concentration of irrigated water on soilwater infiltration

5、 and salt鄄water distribution in wetted soil volume under negative hydraulic head wereanalyzed by laboratory experiments. Results indicated that the relationships between each next parameterand time, imal horizontal wetted distance X , imal vertical wetted distance Z , andaccumulated infiltration I w

6、ere a power function. X, Z and I increased with the increasing of saltconcentration and decreasing of SAR. The distribution of water content and electric conductivity in wettedsoil volume could be described as a series of concentric ellipsoid, and had the linear relationship with thesquare of semi鄄a

7、xis of ellipse A2 . With the increasing of A, water content decreased and electricconductivity increased in wetted soil volume. With the increasing of SAR, average soil water contentdecreased and average electric conductivity increased under certain salt concentration. Salt concentrationhad no signi

8、ficant impact on average soil water content and average electric conductivity under certainSAR.Key words: Negative hydraulic irrigation摇 Water quality摇 Sodium adsorption ratio摇 Wetted soil volumeSalt鄄water distribution收稿日期: 2012 11 05摇 修回日期: 2012 11 29*山西省科技攻关资助项目20120311019 6和山西省高校科技开发资助项目2010104作者

9、简介: 肖娟,副教授,主要从事节水灌溉研究,E鄄mail: zhangxd626 163. com通讯作者: 江培福,高级工程师,主要从事农业水土工程、水资源管理研究,E鄄mail: jiangpeifu iwhr. com摇 摇 引言负水头灌溉技术的可行性已经在理论和实践上得到了验证1 5。 通过室内负水头灌溉试验研究,得到了不同供水水头、不同灌水器、不同土壤等条件下,单个灌水器下湿润体形状、水分入渗以及含水率分布的规律6 9,为负压灌溉灌水器间距的确定以及作物种类的选择提供了理论依据。 田间试验研究表明,负水头灌溉更适于温室及大棚蔬菜栽培体系中。 进行负水头灌溉供水,土壤含水率呈非饱和状态

10、,可抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致的无效灌溉和养分流失;也不会破坏土壤结构,节省了人力、物力,提高了水分利用率3。 然而,有关负水头灌溉的研究中,却很少考虑灌溉水质的影响。而灌溉水质对非饱和土壤水分入渗有很大影响,非饱和水力传导度随着土壤溶液盐分浓度的减小和钠吸附比的增大而减小10 12。 关于滴灌条件下水质对湿润体的水盐运移和分布影响的研究有很多13 14,但缺乏针对负压灌溉条件下灌溉水质对湿润体特征参数影响的研究。 随着咸水资源在灌溉实践中的广泛应用,有必要对咸水负压灌溉进行研究。目前世界上广泛使用含盐量矿化度或电导率和钠吸附比对灌溉水质进行评价15。 本文主要研究灌溉水质对负水

11、头条件下湿润体的运移以及水盐分布的影响,以期为负压灌溉田间试验提供一定的依据。1摇 材料和方法1郾 1摇 试验装置试验装置为三棱柱有机玻璃土箱,底为腰长35 cm、夹角 30毅的等腰三角形,高 40 cm。 假设土壤质地均匀,水分在土壤中的运动分布轴对称,则此装置可以模拟实际情况的 1 / 12。 试验装置如图 1 所示。 采用马氏瓶恒压供水,利用马氏瓶的进水口与灌水器的相对高度来控制负压灌溉的供水水头H,同时在马氏瓶侧面标上刻度来记录灌水量变化。 假设水源水面与灌水器齐平时,供水水头H 0,水源水面低于灌水器时,H为负值。 灌水器孔径3 4 滋m,尺寸 5 cm 伊3 cm 伊 2郾 5 c

12、m为透水不透气的多孔陶土板材料。 采用内径为 6 mm 的橡皮输水管将各装置接牢,使系统在试验过程中处于密封状态,且每次试验开始时须检验密封性。图 1摇 试验装置示意图Fig. 1摇 Schematic of experimental device1.马氏瓶摇 2.软管摇 3.灌水器1郾 2摇 试验土壤及灌溉水质供试土壤采自山西省太谷县,经碾压、粉碎、风干、过筛2 mm 后,按控制容重 1郾 5 g / cm3分层均匀装入。 土壤砂粒粒径 0郾 02 2 mm 占 54郾 21% ,粉粒粒径 0郾 002 0郾 02 mm 占 29郾 65% ,黏粒粒径0 0郾 002 mm 占 16郾 14

13、% 。 初始含水率为 2郾 3% 。灌溉水的水质一般是通过水的盐分浓度C和钠吸附比溶液中 Na +浓度与 Ca2 + 、Mg2 +浓度之和的平方根的比值来决定。 本试验灌溉水的水质根据 NaCl和 CaCl2的比例进行人工配置,不同水质配比计算结果见表 1。表 1摇 水质配制计算结果Tab. 1摇 Results of water quality preparation钠吸附比盐分浓度 C/ mmol?L - 1NaCl质量浓度/ mg?L - 1CaCl2质量浓度/ mg?L - 180 4 095 55530 20 1 123郾 2 44郾 42 116郾 5 0郾 5580 3 568郾

14、 5 1 054郾 520 20 1 070郾 55 94郾 352 115郾 83 1郾 1180 2 515郾 5 2 053郾 510 20 877郾 5 277郾 52 112郾 905 3郾 8851郾 3摇 试验设计及试验方法利用负压灌溉装置,依次进行供水水头 H - 1郾 5 m时,不同钠吸附比30、20、10、不同盐分浓度80、20、2 mmol / L的负压灌溉试验,并以纯净水灌溉作为对照处理。 在有机玻璃的表面贴有透明胶片,记录不同入渗时间湿润锋动态变化过程。 在试验过程中记录不同入渗时刻的马氏瓶水位变化,得出不同入渗时间对应的累积入渗量 I。 每个试验处理重复 3 次,并

15、取其平均值作为分析数据。图 2摇 取样点的分布Fig. 2摇 Distribution of selective points试验结束后迅速用直径为 2 cm 的土钻按图 2所示 图中剖面为棱柱体土槽的中心纵剖面 取样,为了取得湿润锋处的样品,最末一个取样点到前一个取样点的距离有可能小于 5 cm。 取样后用加热干燥法测量各样点土壤含水率。 同时取干土10 g,按照体积比 1 颐 5的土水比配制浸提液,用DDS 11A型数显电导率仪测量土壤溶液的电导201 农摇 业摇 机摇 械摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2 0 1 3 年率。1郾 4摇 试验

16、过程及原理该系统在水源高程低于灌水器高程供水水头为负值 情况下,无需动力加压设备, 自动补给实现灌溉。 如图 1 所示,首先关闭马氏瓶的进气口和供水口,然后注满水并排出空气。 用塞子塞住注水口,使其完全密闭。 然后打开进气口,使得进气口和空气相通,待进气口没有水流出时,打开供水阀门1 1 断面。 假设以灌水器所在平面2 2 断面为参考平面,坐标向上,则供水水源处1 1 断面的总水势 鬃1 H重力势,因为水源水面位于灌水器下方,所以 1 1 断面的重力势在零以下。 灌水器2 2 断面周围土壤水的总水势为 鬃2 鬃m + 鬃s,基质势 鬃m和溶质势 鬃s均为负值。 在不考虑其他损失情况下,只要 驻

17、鬃 H - 鬃m + 鬃s 0,就可以在水源与灌水器周围土壤之间形成势差,水流就可以实现从水源到土壤和植物的灌溉。2摇 结果和分析2郾 1摇 水平湿润距离和垂直湿润距离不同处理湿润体的最大水平湿润距离 X 和最大垂直湿润距离 Z随时间 t的变化过程见图 3、4。图 3摇 最大水平湿润距离随时间的变化Fig. 3摇 imal horizontal wetting distance vs moving timea 钠吸附比为 30摇 b 钠吸附比为 20摇 c 钠吸附比为 10摇 d C 80 mmol / L摇 e C 20 mmol / L摇 f C 2 mmol / L图 4摇 最大垂直湿润

18、距离随时间的变化Fig. 4摇 imal vertical wetting distance vs moving timea 钠吸附比为 30摇 b 钠吸附比为 20摇 c 钠吸附比为 10摇 d C 80 mmol / L摇 e C 20 mmol / L摇 f C 2 mmol / L301第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 肖娟 等: 负水头条件下水质对湿润体运移及水盐分布的影响由试验可知,X、Z 和 t 之间的关系可以用幂函数来表示,即 X atb 或 Z atb,拟合参数见表 2。由图 3 和图 4 可知,各处理 X 和 Z 都随着时间的增加而增加,但增加幅度逐渐减

19、弱,最后趋于停止。 这是因为在灌溉水质一定时,土壤水的溶质吸力不变,灌水器周围土壤的总水势仅受到基质势的影响。 供水水头 H一定时,灌溉开始时的灌水器周围土壤初始含水率很小2郾 3% ,土壤的基质势很小,吸力很大,因此 X 和 Z 在开始时增加很快。 随着时间的推移,与灌水器接触的土壤含水率增加,土壤水的基质势增加,吸力减小,因此 X 和 Z 增加的速度减小。表 2摇 X、Z和 I与时间 t的拟合情况Tab. 2摇 Fitting of X,Z and I with time t灌溉水质X / cm Z / cm I / mLa b R2 a b R2 a b R2纯净水 3郾 36 0郾 3

20、3 0郾 997 7 6郾 79 0郾 23 0郾 940 2 24郾 33 0郾 79 0郾 997 8钠吸附比为 30,C 80 mmol / L 2郾 54 0郾 32 0郾 988 3 5郾 89 0郾 22 0郾 952 7 11郾 29 0郾 70 0郾 996 5钠吸附比为 30,C 20 mmol / L 2郾 77 0郾 32 0郾 991 5 5郾 25 0郾 22 0郾 902 8 6郾 60 0郾 78 0郾 974 9钠吸附比为 30,C 2 mmol / L 1郾 81 0郾 39 0郾 996 4 5郾 25 0郾 21 0郾 947 2 5郾 37 0郾 87

21、0郾 997 9钠吸附比为 20,C 80 mmol / L 3郾 37 0郾 39 0郾 993 6 6郾 30 0郾 32 0郾 970 32郾 78 0郾 83 0郾 999 8钠吸附比为 20,C 20 mmol / L 3郾 35 0郾 33 0郾 998 5 6郾 41 0郾 24 0郾 953 5 20郾 60 0郾 78 0郾 990 2钠吸附比为 20,C 2 mmol / L 3郾 58 0郾 34 0郾 998 1 6郾 13 0郾 28 0郾 973 3 26郾 75 0郾 72 0郾 992 7钠吸附比为 10,C 80 mmol / L 3郾 97 0郾 38 0郾

22、 993 8 6郾 90 0郾 31 0郾 973 3 42郾 26 0郾 75 0郾 998 0钠吸附比为 10,C 20 mmol / L 3郾 17 0郾 38 0郾 995 3 6郾 26 0郾 29 0郾 927 7 32郾 26 0郾 77 0郾 999 2钠吸附比为 10,C 2 mmol / L 3郾 96 0郾 35 0郾 998 5 6郾 30 0郾 29 0郾 977 7 40郾 17 0郾 74 0郾 998 4摇 摇 由表 2 可以看出,用幂函数来表达 X、Z 随时间的变化规律,其相关系数很高。 参数 a 和 b 均大于零,说明该幂函数为增函数,即 X、Z 随时间的增

23、加而增加。 对时间 t 进行求导,即得到不同时刻湿润锋水平和垂直运移速度 VX ab / t1 - b或 VZ ab / t1 - b,该式表明当吸水时间趋于无穷时湿润锋前进速度趋于零。 本次试验均是在湿润锋几乎停止前进时结束的,所以试验结束时的水平和垂直距离可以认为是该处理所能达到的最大极限,该数据为咸水负压灌溉时灌水器间距的确定和作物种类的选择提供了依据。当灌溉水的钠吸附比一定时,相同时间湿润锋的最大水平湿润距离和最大垂直湿润距离随灌溉水盐分浓度的增加而增加。 这是因为土壤水的溶质势鬃s与其中的灌溉水盐分浓度 C成反比16,盐分浓度越大,溶质势越小,则溶质吸力越大,因此较大的浓度 C有利于

24、增加湿润体的运移速度。 当钠吸附比等于 30 且灌水时间相同时,3 种灌溉水盐分浓度时的 X和 Z变幅不大,浓度 C对湿润体运移的影响可以忽略。 与纯净水相比,钠吸附比等于 30 时,3 种浓度处理时的 X 和 Z 均有减小图 3a 和图 4a;当钠吸附比等于 10 时,3 种浓度处理时的 X、Z与纯净水灌溉相比均有增加图 3c和图 4c。当 C一定时,X 和 Z 均随着钠吸附比的增加而减小图 3、4,这说明,在用咸水进行负压灌溉时,不仅要考虑灌溉水的盐分浓度,灌溉水的钠吸附比,即溶质中各离子的比例对湿润体运移的影响也是不可忽略的。 钠吸附比越大,表明灌溉水中钠离子的比例越高,而钠离子容易造成

25、土壤的弥散,因此不利于湿润体的运移。 而当钠吸附比一定时,灌溉水中较高盐分含量可以提高土壤导水率,但可能对土壤造成次生盐碱化的威胁,而灌溉水盐分含量太低可能引起土壤粘粒分散,导致土壤导水率降低10。2郾 2摇 土壤水分入渗累积入渗量是描述入渗特征的常用指标。 为对比不同水质对负压灌溉湿润体水分入渗的影响,分别绘制了 3 种盐分浓度在一定的钠吸附比条件下累积入渗量 I随时间 t 的变化曲线图 5a、5b、5c,以及 3 种钠吸附比在一定浓度 C 条件下累积入渗量 I随时间 t的变化曲线图 5d、5e、5f。不同处理累积入渗量随入渗时间的变化曲线走势基本相同,即累积入渗量随时间的延长而增加。 I与

26、 t之间的关系可以用幂函数来表示,即 I atb,拟合参数见表 2。 从表 2 可以看出,累积入渗量与时间拟合关系中参数 b较大,因此,相同处理时的水分入渗衰减速度要远小于湿润锋运移的衰减速度。 因为在灌溉过程中伴随着蒸发,由于负压灌溉自动吸水的特点,湿润体水分将不断得到补充,使得水分入渗的减小速度较慢。由图 5 可知,当灌溉水的盐分浓度 C 一定时,相同时间的累积入渗量 I随着钠吸附比的增加而减小图 5d、5e、5f。 当灌溉水浓度 C 80 mmol / L,灌溉时间为 72 h 时,钠吸附比等于 10 时的累积入渗量为 1 100 mL,为钠吸附比等于 30 时的 4郾 8 倍。 说40

27、1 农摇 业摇 机摇 械摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2 0 1 3 年图 5摇 累积入渗量和时间的关系Fig. 5摇 Relationship between cumulative infiltration and timea 钠吸附比为 30摇 b 钠吸附比为 20摇 c 钠吸附比为 10摇 d C 80 mmol / L摇 e C 20 mmol / L摇 f C 2 mmol / L摇明灌溉水盐分浓度一定的情况下,较大的灌溉水钠吸附比不利于水分的入渗。 当钠吸附比为 20 和 30时,累积入渗量随着盐分浓度的增加而增加图 5a、5b。

28、钠吸附比等于 10 时,3 种浓度处理时的累积入渗量都大于纯净水灌溉时的累积入渗量图 5c,但表现出灌溉水盐分浓度 C 20 mmol / L 时的累积入渗量小于 C 2 mmol / L时的情况,这主要是因为,一方面,随着灌溉水盐分浓度的增加,有利于土壤团聚体的形成,增加土壤水分的入渗,另一方面,由于团聚体的形成,土壤和灌水器的接触面积减小,不利于灌水器的吸水。为了进一步说明负压灌溉过程中水质对入渗的影响,根据各处理总的入渗时间和累积入渗量,计算其平均入渗率,试验结果见表 3。 由表 3 可以看出,钠吸附比一定时,3 种浓度下的平均入渗率变化幅度较小。 灌溉水盐分浓度一定时,平均入渗率随着钠

29、吸附比的增加而减小,钠吸附比等于 30 的情况尤其明显。 3 种浓度时,钠吸附比等于 30 时的平均入渗率仅为钠吸附比等于 10 时的 1 / 5 1 / 4。 由总入渗时间可知,与常规的灌溉方式相比,因为负压灌溉表 3摇 不同处理的平均入渗率Tab. 3摇 Average infiltration rate underdifferent treatments mL / h钠吸附比灌溉水盐分浓度 / mmol?L - 180 20 230 3郾 18 2郾 74 3郾 1420 12郾 16 8郾 06 7郾 6010 15郾 42 11郾 57 12郾 53改变了传统的主动灌水方式,因此利用

30、土壤吸力作用来进行灌水的过程将花费很长的时间9,平均入渗率和滴灌中滴头流量相比,仅为普通滴头流量的1 / 100 1 / 1 000。 这一结论为咸水负压灌溉时选择种植作物类型提供了参考依据。2郾 3摇 湿润体内含水率通过对湿润锋运移规律的分析,各处理试验结束时,湿润体形状近似为一半椭球体。 可用描述任意时刻铅直平面内二维湿润锋边界形状的半椭圆形解析式表达,即x2A2+ z2B21将等式两边均乘以 A2,得到x2 + AB z2A2令 A / B m,m 表示湿润体的宽深比。 由方程可知,当 m 1 时,表示湿润体为半球体,本试验结果表明,m值不等于 1,大致为 0郾 7 左右,为半椭球体。

31、取 m 0郾 7,根据实测各取样点的含水率,建立湿润体体积含水率 兹 与 A2 即 x2 + m2 z2之间的关系,用式 兹 aA2 + c 表示,拟合结果见表 4。 对于不同水质其拟合的决定系数均在 0郾 88 以上,说明负压灌溉湿润体内含水率的分布近似为一组同心椭球面,土壤含水率随着 A 的增加逐渐减小,但不同处理的减小速度不同,土壤含水率的最大值发生在灌水器附近。 各处理土壤含水率的最大值从小到大依次为:钠吸附比为 30 处理、纯净水处理、钠吸附比为20 处理、钠吸附比为 10 处理。 赵伟霞等9在研究501第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 肖娟 等: 负水头条件下水

32、质对湿润体运移及水盐分布的影响摇 摇 表 4摇 土壤含水率 兹及电导率 k与椭圆半轴 A的拟合情况Tab. 4摇 Fitting of soil water content 兹 and electric conductivity k with semi鄄axis of ellipse A灌溉水质兹 ka c R2 a c R2纯净水 - 0郾 096 0 34郾 83 0郾 908 5钠吸附比为 30,C 80 mmol / L - 0郾 109 8 31郾 05 0郾 891 8 0郾 007 2 0郾 775 2 0郾 714 3钠吸附比为 30,C 20 mmol / L - 0郾 10

33、1 7 32郾 72 0郾 883 2 0郾 007 2 0郾 574 1 0郾 794 0钠吸附比为 30,C 2 mmol / L - 0郾 217 3 30郾 88 0郾 965 3 0郾 012 4 0郾 620 4 0郾 776 8钠吸附比为 20,C 80 mmol / L - 0郾 054 4 37郾 02 0郾 954 1 0郾 000 01 0郾 967 4 0郾 797 4钠吸附比为 20,C 20 mmol / L - 0郾 116 7 35郾 19 0郾 879 2 0郾 000 6 0郾 747 8 0郾 783 8钠吸附比为 20,C 2 mmol / L - 0郾

34、 118 8 37郾 82 0郾 928 4 0郾 000 9 0郾 699 8 0郾 741 9钠吸附比为 10,C 80 mmol / L - 0郾 036 4 37郾 36 0郾 932 9 0郾 000 03 0郾 923 2 0郾 720 0钠吸附比为 10,C 20 mmol / L - 0郾 066 6 36郾 94 0郾 906 1 0郾 000 6 0郾 708 6 0郾 719 7钠吸附比为 10,C 2 mmol / L - 0郾 077 2 39郾 79 0郾 924 1 0郾 000 5 0郾 662 2 0郾 723 7负压灌溉土壤含水率分布时,将湿润体内含水率的分

35、布模拟为一组同心球面。 与本试验的结果不尽相同。 这说明土壤含水率的分布与湿润锋形状有直接关系。表 5 显示了不同处理湿润体含水率平均值的变化。 因为取样点在取土剖面上基本上均匀分布,所以计算各取样点的算术平均值作为湿润体的含水率平均值。 由表 5 可知,钠吸附比一定时,盐分浓度对湿润体平均含水率的影响不大。 而钠吸附比的变化对湿润体平均含水率的影响较大,平均含水率随着钠吸附比的增加而减小。 除了钠吸附比为 30 的情况,其他处理的湿润体平均含水率均高于纯净水灌溉时的湿润体内平均含水率22郾 6% ,这说明,只要钠吸附比控制在一定的范围20 以内,咸水灌溉有利于增加湿润体的平均含水率。表 5摇

36、 不同处理湿润体平均含水率Tab. 5摇 Average soil water content underdifferent treatments %钠吸附比灌溉水盐分浓度 / mmol?L - 180 20 230 19郾 0 20郾 2 18郾 720 27郾 1 24郾 4 23郾 810 29郾 3 27郾 4 27郾 32郾 4摇 湿润体电导率平均值土壤中的盐分随水分一起运动,因此,负压灌溉条件下单个灌水器的土壤水分分布必然会对盐分的分布产生影响。 根据实测各取样点的电导率,建立湿润体土壤溶液电导率 k与 A2x2 +m2 z2之间的关系,用式 k aA2 + c 表示,拟合结果见表

37、 4。 该拟合的决定系数在 0郾 7 以上。 湿润体的盐分随着 A的增加而增加,但不同处理的增加速度不同。 湿润体内含盐量的分布较含水率的分布均匀。不同处理湿润体电导率平均值的变化见表 6。因为取样点在取土剖面上基本上均匀分布,所以计算各取样点的算术平均值作为湿润体的电导率平均值。 由表 6 可知,钠吸附比一定时,不同浓度处理对剖面土壤的盐碱度变化影响并不显著。 而灌溉水盐分浓度一定时,灌溉水钠吸附比的变化对湿润体土壤溶液电导率的平均值有很大影响。 对于 3 种浓度处理,钠吸附比等于 30 时的湿润体电导率平均值为钠吸附比等于 10 时的 1郾 8 倍。 说明用咸水进行负压灌溉时,当灌溉水的钠

38、吸附比大于 20 时,湿润体的电导率平均值急剧增加,而含水率减小,影响和危害作物生长。 造成这种结果的主要原因是,较大的灌溉水钠吸附比可能会由于钠离子比例的增加,引起土壤的弥散,使得入渗减小,不利于盐分的淋洗,造成湿润体盐分的整体累积。 另外由于灌溉水钠吸附比较高,使得湿润体的平均含水率减小表 5,不利于盐分的淋洗,也是造成盐分累积的一个原因。表 6摇 不同处理湿润体平均电导率Tab. 6摇 Average electric conductivity in wetted soilvolume under different treatments dS / m钠吸附比灌溉水盐分浓度 / mmol

39、?L - 180 20 230 1郾 60 1郾 46 1郾 3420 0郾 94 0郾 81 0郾 8110 0郾 89 0郾 78 0郾 733摇 结论1 供水水头 H - 1郾 5 m时,湿润体的最大水平湿润距离、最大垂直湿润距离以及累积入渗量都随着钠吸附比的减小和灌溉水盐分浓度的增加而增加。2 钠吸附比一定时,较大的灌溉水盐分浓度可能有利于湿润体运移,而当灌溉水盐分浓度一定时,较小的钠吸附比有利于湿润体的运移。 钠吸附601 农摇 业摇 机摇 械摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2 0 1 3 年比等于 30 时,最大水平湿润距离、最大垂直

40、湿润距离以及累积入渗量低于纯净水和其他钠吸附比处理。3 土壤含水率和电导率的分布近似为一组同心椭球面,土壤含水率随着椭球半轴的增加而减小,电导率随着椭球半轴的增加而增加,说明含水率最大值分布在椭球中心,即灌水器附近,而土壤电导率最大值分布在湿润体边缘,这与点源滴灌湿润体的水盐分布规律相似。4 湿润体的平均含水率随着钠吸附比的增加而减小,湿润体平均电导率随着钠吸附比的增加而增加。参 考 文 献1摇 雷廷武,江培福,Vincent F Bralts,等. 负压自动补给灌溉原理及可行性试验研究J. 水利学报,2005,363:298 302.Lei Tingwu, Jiang Peifu, Vinc

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