《蓄水坑灌果園根區土壤水分動態與高效利用研究》是依託太原理工大學，由郭向紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蓄水坑灌果園根區土壤水分動態與高效利用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭向紅
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蓄水坑灌法是適用於我國北方乾旱半乾旱地區果林灌溉的一種新方法。蓄水坑灌的土壤水分分布具有表層含水量低中深層含水量大的特點，這種土壤水分分布必然會影響果樹根系分布、根系吸水、棵間蒸發和水分動態變化。項目擬採用田間試驗、理論分析與數值模擬相結合的方法對蓄水坑灌條件下果園根區土壤水分動態和高效利用進行研究。主要內容包括：在田間進行蓄水坑灌棵間蒸發規律研究，揭示蓄水坑灌法的節水機理；進行蓄水坑灌果樹根系動態分布和根系動態吸水模型研究，揭示蓄水坑灌法誘導果樹根系深扎的特性；進行時間尺度上蓄水坑灌田間水分動態研究，建立蓄水坑灌土壤水分高效利用的計算方法，揭示蓄水坑灌的保水、抗旱機理；考慮灌溉、降雨、蒸發、根系吸水、坑內水位變化過程，建立蓄水坑灌果園根區土壤水分運動三維數學模型，提出蓄水坑灌的合理灌溉模式。研究成果將為果林蓄水坑灌灌溉制度的制定和田間水分管理提供決策依據。
結題摘要
蓄水坑灌法是適用於我國北方乾旱半乾旱地區果林灌溉的一種新方法。項目採用田間試驗、理論分析與數值模擬相結合的方法對蓄水坑灌條件下果園根區土壤水分動態和高效利用進行研究。研究結果為：（1）蓄水坑灌棵間蒸發包括棵間地表和坑壁蒸發兩部分，蓄水坑灌棵間地表蒸發強度比地面灌溉小，不同坑深和灌水量條件下的蓄水坑灌棵間地表蒸發沒有顯著差異，灌後坑壁蒸發強度隨時間呈先增大後減小的趨勢，在此基礎上建立了基於最小二乘支持向量機的蓄水坑灌棵間地表蒸發模型和坑壁蒸發模型。（2）分析了不同天氣條件下蓄水坑灌蘋果樹樹幹日液流量變化規律，利用液流-微型蒸滲儀、FAO56推薦雙作物係數法和水量平衡計算了蓄水坑灌條件下蘋果樹的蒸發蒸騰量，發現三者結果有較好的一致性。說明用液流-微型蒸滲儀對蓄水坑灌條件下蘋果樹的蒸發蒸騰量測算具有一定的可行性。（3）地面灌溉和蓄水坑灌（坑深60cm）的根長密度隨深度均呈現先增大後減小趨勢，地面灌溉根系主要分布在0-110cm範圍內，蓄水坑灌果樹根系主要分布在0-150cm範圍內，蓄水坑灌果樹根系在根區中深層60cm-150cm處根長密度明顯大於地面灌溉根長密度，是地面灌溉的1.67倍；坑深越深果樹根系分布越深，樹冠越大根長密度越大。建立根據土壤含水率資料反求根系吸水模型參數的最佳化模型，採用混合遺傳算法對最佳化模型進行求解，並根據含水率資料確定了蓄水坑灌條件下果樹根系吸水模型參數。（4）對蓄水坑灌條件下土壤貯水量分布和動態變化進行分析，在不同時期內的垂向分布均隨深度的增加呈先增大後減小趨勢，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，在徑向土壤貯水量無明顯差異；蓄水坑灌條件下各土層土壤貯水量隨著時間的變化趨勢基本一致，均呈現一定波動性。（5）建立了蓄水坑灌條件下果園三維水分運動數學模型，該模型考慮了根系吸水、地表蒸發、坑壁蒸發以及坑內水位變化過程，採用有限單元法對模型進行求解，採用試驗資料進行驗證，表明該模型可以用於蓄水坑灌果園土壤水分運動模擬。研究成果可為果林蓄水坑灌灌溉制度的制定和田間水分管理提供決策依據。
