肥液濃度對涌泉根灌條件下累計入滲量的影響

【摘要】通過大田灌水試驗，研究了涌泉根灌條件下肥液濃度對入滲土壤水分累積入滲量的影響。結果表明：大田試驗條件下，灌水器內部積水深度隨時間呈線性函數規律增大，而累積入滲量隨時間和肥液濃度呈冪函數規律增大，相關性良好。

【關鍵詞】涌泉根灌；灌水要素；土壤入滲

引言

涌泉根灌作為一種新型地下滲灌技術，在山地經濟林果中較滴灌和管灌有著不可比擬的優勢。其原理是通過微管把水肥直接輸送到植物根區，進行地下局部灌溉，在不影響作物正常生長的情況下達到節水高產的效果；由于有水流過渡保護器的保護，灌水器不易堵塞，同時地下灌的特質又能減少土壤水分蒸發。自該技術問世以來，國內學者已進行了大量試驗研究，并取得了諸多成果。費良軍、汪有科、張智韜等對涌泉根灌條件下的濕潤體含水量，不同孔徑下水分運移規律，不同土壤容重、初始含水率對濕潤鋒的影響等方面都做了許多研究。這些研究主要集中于濕潤體水分方面，本文通過肥液入滲試驗，研究了不同肥液濃度下積水深度及土壤水分累積入滲量的變化規律。

1.試驗條件與方法

該試驗在陜西省榆林市米脂縣銀州鎮孟岔村山地微灌棗樹示范基地進行，本區屬于典型的黃土高原丘陵溝壑區，試驗地土質為黃綿土，土質均一，通透性能良好，按國際制分類標準判定為砂壤土。試驗地計劃濕潤層土壤容重平均為1.35g/cm3，土層田間持水量為23.4%，土壤平均初始含水率為7.6%。

試驗裝置及涌泉根灌根灌器細節如圖1所示。灌水試驗設定流量為5L/h，灌水時間300min，根據山地棗樹在生育期內氮肥需求量的相關研究成果，將氮肥硝酸銨鈣（TN=16%）以一定比例溶入水中，設定三種肥液濃度梯度，分別為15g/L、30g/L、60g/L，同時設立清水對照試驗。采取開挖剖面法，將試驗剖面修整成（1.0mX1.0mX0.5m）的光滑平整階地，采用帶有刻度的馬氏瓶供水（可直觀觀測供水量），用電子表計時（單位min）；灌水器統一布置在剖面中間，靠近剖面階地邊緣，埋深為15cm。三個肥液濃度梯度和清水對照共四個處理，各設置三次重復（均選擇在土壤質地及層狀結構相同的同一地點范圍內開挖剖面），取平均值作為最終結果。試驗中所用灌水器規格均相同。

2.結果與分析

灌水初期，灌水器套管出流界面附近的土壤在短時間內迅速達到了飽和狀態，從而和周圍未濕潤土壤之間形成了較大的水勢梯度，土壤水分在較高的水勢梯度的作用下向四周土水勢低的地方運移。當供水強度大于土壤入滲能力時，灌水器內部形成積水，大田試驗條件下土壤深度越深，土壤越密實，容重越大，入滲越慢，從而積水深度不斷增大。因此，試驗中土體的入滲水量等于相應時間段的供水量與積水量的差值，詳見公式1。

不同肥液濃度條件下的累積入滲量如圖3所示，采用冪函數對累積入滲量曲線進行擬合，用公式表示，其中，為隨時間變化的累積入滲量，a和b為經驗系數 ，擬合系數見表1。

從而得到涌泉根灌自由入滲累積入滲量隨時間和肥液濃度變化的數學模型。如下式：

可以看出，在一定灌水時間內，隨著肥液濃度的增大，相同時刻下的累積入滲量也相應增大，而累積入滲量與灌水時間和肥液濃度的變化基本呈良好的冪函數關系，分析得到的公式（2）也可以對一定肥液濃度范圍之內的累積入滲量進行描述。由于肥液中的離子改變了土壤結構，增加了水分入滲通道，使得入滲能力增強，而肥液濃度越大，效應越顯著，這主要是帶有負電荷的土壤膠體被肥液中大量帶有相反電荷的離子中和，使膠體之間排斥作用減弱甚至消失，催生了微小膠體凝聚形成土壤團聚體，改變了土壤結構，增加了土壤顆粒粒徑，促進了后期累積入滲量的增加，而隨著肥液濃度的增加，該效應表現越強，產生了明顯的增滲效果，但對于不同生育期的植物而言，所需施氮量不同，應對其進行深入的研究，以提高氮素利用率，減少氮素不必要的流失。

3.結論與討論

入滲開始后，灌水器內部形成積水，積水深度隨入滲時間呈線性比例增加，累積入滲量隨入滲時間和肥液濃度呈良好的冪函數增大趨勢；肥液入滲作用增大了土壤溶質勢，改善土壤結構，提高了土壤的容水能力，含水率相應增大，相同位置處，濃度越大效果越明顯；本試驗初步探究了涌泉根灌條件下肥液入滲對積水深度及累積入滲量的影響，對于涌泉根灌技術實踐應用具有重要意義。

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作者簡介：劉揚（1988-），男，甘肅隴西人，碩士，主要從事水利工程相關設計，甘肅省蘭州市中國市政工程西北設計研究院有限公司。