不同水頭和土壤容重下微潤灌濕潤體內(nèi)水鹽分布特性

劉小剛 朱益飛 余小弟 李義林 唐建楷 喻黎明

(昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，昆明650500)

不同水頭和土壤容重下微潤灌濕潤體內(nèi)水鹽分布特性

劉小剛 朱益飛 余小弟 李義林 唐建楷 喻黎明

(昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，昆明650500)

為探明微潤灌溉施肥的濕潤體內(nèi)水鹽分布規(guī)律，開展不同壓力水頭和土壤容重下室內(nèi)微潤灌溉入滲試驗。設(shè)置3個水頭(H1.0:1.0m、H1.5:1.5m和H2.0:2.0m)和3個土壤容重(D1.00:1.00 g/cm3、D1.15:1.15 g/cm3和D1.30:1.30 g/cm3)，以質(zhì)量分數(shù)0.3%的硝酸鉀溶液為入滲溶液，研究微潤灌濕潤體內(nèi)水鹽空間分布規(guī)律和變異特征。結(jié)果表明:微潤管入口水頭和土壤容重對濕潤體內(nèi)含水率、與K+含量均值影響顯著。同一土壤容重下，H1.5和H2.0與H1.0相比，濕潤體剖面面積增大13.50%～21.61%，濕潤體內(nèi)含水率、與K+含量均值分別增大3.69% ～10.71%、7.80% ～10.95%和7.29% ～17.49%，均勻系數(shù)分別增大7.65% ～18.63%、5.22%～13.63%和9.34%～21.89%;同一水頭下，D1.15和D1.30與D1.00相比，濕潤體剖面面積減小5.76%～ 9.21%，含水率、含量均值分別減小15.73% ～21.54%、8.08% ～10.97%，而K+含量均值增大34.89% ～ 64.79%，三者均勻系數(shù)分別減小9.02%～11.45%、4.04%～7.25%和7.09%～11.54%。K+在微潤管周圍分布較集中，K+聚集分布面積約占濕潤體剖面面積的40.80%～61.41%。微潤灌濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值與至微潤管的水平距離符合四參數(shù)Log-logistic模型。

微潤灌溉施肥;土壤容重;水頭;濕潤體;水鹽分布;四參數(shù)Log-logistic模型

引言

微潤灌溉是一種精準高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠向作物根部持續(xù)微量供水［1－4］，可在無外加動力下實現(xiàn)自動供水［5－6］，相對于其他灌水器而言沿程水頭損失極其微小，其流態(tài)指數(shù)比一般灌水器大［3］，同時減少地表蒸發(fā)與土壤深層滲漏，具有節(jié)水高效、降低能耗、抗堵塞性能強等特點［7－10］。有關(guān)微潤灌溉的應(yīng)用基礎(chǔ)方面已有較多的研究成果，主要集中在壓力水頭、土壤容重、溶液礦化度對微潤灌土壤入滲特性的影響等方面［1－4，7－9］。微潤灌溉產(chǎn)生以微潤管為軸心的對稱圓形濕潤體，土壤含水率最大值出現(xiàn)在微潤管附近，并向管帶四周逐漸減小［7］;壓力是入滲量的重要因素，微潤管埋深顯著影響濕潤體形狀。壓力越大，濕潤鋒運移距離越大，土壤水分分布范圍越廣，土壤平均含水率越高［1－2］;土壤密度和質(zhì)地也是影響濕潤體分布的重要因素，濕潤鋒運移距離與時間呈顯著冪函數(shù)關(guān)系，累積入滲量和灌水時間呈線性函數(shù)關(guān)系［8］;微潤灌溉的礦化度對濕潤體體積影響顯著，而對濕潤體形狀影響較小，濕潤鋒運移距離、土壤累積入滲量、濕潤體體積均隨入滲溶液礦化度提高而增大［9］。

漫灌、地表滴灌、覆蓋膜滴灌、膜下滴灌等灌水模式下土壤水鹽含量及分布對土壤微生物、作物生長、水分利用及產(chǎn)量影響顯著［11－20］。作為一種新型農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，微潤灌溉對土壤水鹽分布的影響還鮮見報道。有關(guān)微潤灌溉入滲特性研究大多集中在水平埋設(shè)條件下，而對于適宜于寬距作物的豎插式微潤管入滲特性還研究較少，尤其是水肥一體微潤灌濕潤體水鹽分布規(guī)律尚不清楚。本文研究水肥一體微潤灌溉下微潤管豎直布設(shè)時，毛管入口壓力和土壤容重對土壤水鹽分布的影響，并建立濕潤體水鹽分布模型，以期為水肥一體微潤灌溉推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗土樣

按國際制土壤分類方法(International Society of Soil Science，ISSS)，供試紅壤土屬多礫質(zhì)砂質(zhì)壤土。土壤顆粒組成采用Mastersizer 2000型激光粒度分析儀(英國馬爾文公司)測定，土壤自然堆放下粒徑組成為直徑 d＞2 mm、0.02 mm＜d≤2 mm、0.002mm＜d≤0.02 mm和0＜d≤0.002 mm分別占21.75%、74.27%、3.96%和0.12%，初始含水率為 3.56%，與 K+含量本底值分別為19.74mg/kg和39.52mg/kg。土壤容重分別為1.00、1.15、1.30 g/cm3時的飽和含水率分別為66.80%、47.52%和40.69%。按照控制的容重分層填裝土樣，層間打毛。

1.2 試驗裝置

試驗裝置由土箱和供水系統(tǒng)組成。有機玻璃土箱的尺寸(長×寬×高)為40 cm×40 cm×45 cm，厚度為10mm。微潤管(深圳市微潤灌溉技術(shù)有限公司提供)、馬氏瓶和橡膠軟管組成供水系統(tǒng)。微潤管為四折痕雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為厚度0.06mm的高分子半透膜?？紫吨睆皆?0～900 nm之間，膜上孔密度約為105個/cm2。微潤管公稱直徑為16mm，折徑(寬度)為(25±1.5)mm，壁厚為(0.9±0.5)mm，正常工作壓力為0.02 MPa。馬氏瓶提供連續(xù)恒壓水頭，升降支架實現(xiàn)水頭調(diào)控。

1.3 試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)3個微潤管入口水頭(H1.0:1.0 m、H1.5:1.5 m和 H2.0:2.0 m)和 3個土壤容重(D1.00:1.00 g/cm3、D1.15:1.15 g/cm3和D1.30: 1.30 g/cm3)完全組合共9個處理，各處理重復(fù)3次，文中所有數(shù)據(jù)取均值。采用質(zhì)量分數(shù)為0.3%的硝酸鉀溶液模擬灌溉施肥。試驗開始前，控制容重分層裝土，每層5 cm，層間打毛。微潤管長度為30 cm，有效滲水長度為25 cm，進水上端采用專用塑料接頭與橡膠軟管連接，下端采用生料帶纏繞橡膠塞封閉。有機玻璃土箱內(nèi)高為 45 cm，裝土高度為40 cm。豎直插入微潤管時保持上端接頭與土面齊平，控制兩側(cè)與土箱兩壁水平距離各1 cm。選取濕潤體的1/4作為觀測對象，記錄濕潤鋒輪廓變化。在土層表面覆蓋塑料薄膜抑制土壤水分蒸發(fā)。入滲時間持續(xù)124 h，0～12 h每2 h、12～48 h每4 h、48～124 h每8 h記錄馬氏瓶刻度，并在玻璃土箱側(cè)面描繪濕潤鋒。入滲結(jié)束立即用小土鉆分層取樣，豎直方向從土壤表面起每隔5 cm取樣1次，水平方向每隔5 cm取樣。烘干法測定土壤含水率，紫外可見分光光度計和火焰光度計測定土壤與K+含量。

1.4 計算方法

(1)濕潤體剖面面積計算示意圖如圖1所示。

圖1 微潤灌濕潤體及剖面面積計算示意圖Fig．1 Schematic diagram ofwetted body and section area

濕潤體剖面面積計算公式為

式中 S——濕潤體剖面面積

f(x)——入滲124 h的濕潤鋒移動位置曲線的擬合函數(shù)(與實測曲線相關(guān)系數(shù)大于0.9)

x——濕潤體深度 n——正整數(shù)

ai——f(x)的擬合系數(shù)

DM——濕潤體最大深度

f(x)擬合函數(shù)由SPSS 19.0分析完成，根據(jù)擬合函數(shù)通過Matlab 7.0軟件編程計算得到濕潤體剖面面積。

(2)濕潤體內(nèi)水鹽分布均勻度采用克里斯琴森均勻系數(shù)計算，計算公式為

式中 Cu——濕潤體內(nèi)水鹽分布均勻系數(shù)

θi——第i個取樣點的潤體內(nèi)水鹽含量

m——取樣點個數(shù)

1.5 作圖及統(tǒng)計方法

濕潤體內(nèi)水鹽分布采用SigmaPlot 10.0繪制，顯著性分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕潤體內(nèi)土壤水鹽分布

2.1.1 土壤水分分布

由圖2可知，與H1.0相比，H1.5和H2.0時，D1.00、D1.15和D1.30的濕潤體剖面面積分別增大7.41%～15.02%、10.46%～21.35%和17.39%～26.09%，且越靠近微潤管含水率越高，距離微潤管最近處接近飽和含水率。D1.00時，H1.0、H1.5和H2.0的含水率超過35%的面積分別占濕潤體剖面面積的43.16%、56.09%和65.57%。其中D1.30的濕潤體剖面面積最小。土壤容重一定時，與H1.0相比，H1.5和 H2.0時的濕潤體剖面面積增大13.50% ～21.61%;水頭一定時，與 D1.00相比，D1.15和D1.30的濕潤體剖面面積減小5.76% ～9.21%。

圖2 不同容重和水頭下微潤灌濕潤體土壤水分分布(單位:%)Fig．2 Soilwater distributions ofmoistube-irrigated wetted body under different bulk densities and pressure heads

圖3 不同容重和水頭下微潤灌的濕潤體土壤-N 含量分布(單位:mg/kg)Fig．3 Soilcontent distributions ofmoistube-irrigated wetted body under different bulk densities and pressure heads

2.1.3 土壤K+分布

K+含量大于120 mg/kg的分布面積較小且聚集在微潤管附近，K+含量最大可達600 mg/kg以上(圖4)。與H1.0相比，H1.5和H2.0時，D1.00、D1.15和D1.30的K+含量大于120 mg/kg的分布面積分別增大 5.26% ～18.42%、5.83% ～26.09%、12.57% ～22.16%。與 D1.00相比，D1.15和D1.30時，H1.0、H1.5和H2.0的K+含量大于120 mg/kg的分布面積分別減小18.64% ～26.75%、18.34% ～21.62%和14.07% ～24.45%; K+含量大于120 mg/kg的分布面積分別占濕潤體剖面面積的35.12%、38.73%和43.15%。

綜上(圖2～4)可知，K+含量分布規(guī)律與含水率和含量的差異明顯，K+含量分布面積較小且隨距離的增大變幅較大。綜上可知，濕潤體剖面水鹽分布相對均勻，底部含量未明顯增大，因此未出現(xiàn)淋洗現(xiàn)象。

圖4 不同容重和水頭下微潤灌的濕潤體土壤K+含量分布(單位:mg/kg)Fig．4 Soil K+content distributions ofmoistube-irrigated wetted body under different bulk densities and pressure heads

2.2 濕潤體內(nèi)水鹽分布變化特性

容重一定時，與H1.0相比，H1.5和H2.0時的K+含量均值與均勻系數(shù)分別增大7.29%～17.49%和9.34%～21.89%。水頭一定時，與D1.00相比，D1.15和D1.30時的K+含量均值增大34.89% ～64.79%，而均勻系數(shù)減小7.09%～11.54%。在同一水頭下，容重越大，K+含量越大。D1.00、D1.15和D1.30的K+含量均勻系數(shù)分別為65.60% ～74.81%、58.42% ～72.15%和54.19% ～70.23%。D1.00的K+含量均勻系數(shù)最大，而D1.30時最小，比D1.00減小6.12%～17.39%。

表1 微潤灌的濕潤體內(nèi)水鹽分布特征Tab．1 Characteristics of soil water and salinity distribution in moistube-irrigated wetted body

2.3 微潤灌濕潤體內(nèi)水鹽含量均值

2.3.1 四參數(shù)Log-logistic分析

Logistic模型是S型曲線的常用模型，大量試驗表明呈S型曲線的數(shù)據(jù)都符合該模型［21－26］。Loglogistic模型是Logistic的擴展，擬合效果優(yōu)于前者，且參數(shù)更有實際意義［25］。用四參數(shù)Log-logistic模型進行曲線擬合，得到不同水頭和土壤容重濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值與至微潤管水平距離的關(guān)系。試驗數(shù)據(jù)回歸結(jié)果如表2所示，其模型為

表2 微潤管濕潤體內(nèi)水鹽含量的四參數(shù)Log-logistic擬合Tab．2 Fitting formula of soilwater and salinity contents in moistube-irrigated wetted body using fourparameter Log-logistic model

式中 l——與微潤管水平距離 λ——擬合含量

D——含量的下漸近線，略低于水平距離趨近于濕潤體邊緣時的最小λ值［25］

A——含量的上漸近線，略高于水平距離趨近微潤管時的最大λ值

B——含量變化速率參數(shù)，相當于模型曲線的最大斜率

C——模型曲線拐點所對應(yīng)的λ值

表2中各回歸方程式的R2均大于0.97，并通過P＜0.05的顯著性檢驗。因此，濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值與至微潤管水平距離的關(guān)系規(guī)律符合四參數(shù)Log-logistic模型。水頭與土壤容重一定時，根據(jù)擬合公式可計算出與微潤管不同水平距離相應(yīng)的水鹽含量均值。

圖5 濕潤體剖面水鹽含量均值實測值與模擬曲線Fig．5 Measurement values and simulation curves of average contents of soilwater and salinity in wetted body profile

圖5為入滲124 h后濕潤體內(nèi)不同距離水鹽含量的均值。由圖5可知，水頭越大，濕潤體內(nèi)水鹽含量均值越大，高水頭的模擬曲線均位于低水頭上方。濕潤體內(nèi)含水率與含量均值隨著與微潤管水平距離的增大而減小，隨著土壤容重的增加而減小;K+含量均值隨著土壤容重的增加而略有增大，隨著與微潤管水平距離的增大而減小，而減小到趨于土壤本底值后基本不變。隨著與微潤管水平距離的增大，濕潤體內(nèi)含水率和含量均值模擬曲線的斜率由小變大，而K+含量均值的模擬曲線斜率由大變小，主要由于土壤對水鹽的吸附程度不同所致。

3 討論

水肥一體化技術(shù)是水和肥同步供應(yīng)的一項農(nóng)業(yè)技術(shù)，是將可溶性固體或液體肥料配制成的肥液，借助壓力系統(tǒng)與水一起灌溉，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點，均勻、定時、定量浸潤作物根系發(fā)育生長區(qū)域，從而達到提高作物品質(zhì)、增產(chǎn)增收的一項新技術(shù)。前人對水肥一體化滴灌條件下土壤水鹽分布做了較多研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)季節(jié)變化、土壤質(zhì)地、咸水灌溉均會影響滴灌模式下的土壤水鹽分布［14－15，18］。有關(guān)土壤鹽分的研究大多采用電導(dǎo)率這一綜合指標，然而不同離子在土壤中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有所不同，因此本文對水肥一體化微潤灌溉的土壤含水率、和K+含量進行探討，分析水鹽分布規(guī)律和變異特征，并建立微潤灌濕潤體內(nèi)水鹽含量均值模型以期指導(dǎo)實際生產(chǎn)。

水頭是控制微潤灌溉流量的主要參數(shù)，通過影響入滲界面的勢梯度進而改變水分運動通量［1］。水鹽在土壤中的運移與土壤孔隙及含量密切相關(guān)，土壤容重越小，水鹽實際流動面積越大，入滲能力越強［27］，本試驗中土壤容重增加，溶液入滲總量也隨之減小。因此，隨著水頭的增加，濕潤體剖面面積及高于本底值的和K+含量分布面積顯著增大;而隨著土壤容重的增加，水鹽分布面積顯著減小。水頭和土壤容重對微潤灌溉濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值影響顯著。前人研究發(fā)現(xiàn)，不同水頭下含水率最大均值出現(xiàn)在微潤管附近;同一位置，壓力水頭越大，土壤平均含水率越高［1］，這與本文水分分布規(guī)律類似。本文同時發(fā)現(xiàn)，不同水頭下土壤水鹽含量最大值均出現(xiàn)在微潤管附近，并向管帶四周逐漸減小含量均值與微潤管水平距離的減小速率與水分類似，先小后大再小，而K+含量均值減小速率先大后小;同一水平位置，水頭越大，土壤水鹽含量均值越高。隨著水頭的增加，與K+含量均值與均勻系數(shù)均增大。主要由于增加水頭使得土壤吸濕和導(dǎo)水性能增大，同時增大水鹽入滲速率以及濕潤體增加速率，從而顯著提高土壤水鹽均勻度［28］。土壤容重增大，含水率均勻系數(shù)減小，濕潤體減小［6］。而本文發(fā)現(xiàn)土壤容重增大，含量均值減小，而K+含量均值增大，水鹽均勻系數(shù)均減小。可能由于土壤容重增加，密實度增大，孔隙率減小，水分通道變小，水鹽入滲總量減小。帶負電荷，作為一種非吸附性離子，在土壤中的遷移能力較強，顯著表現(xiàn)出“隨水運動”的規(guī)律。而土壤對K+的吸附性較強且隨容重增大而增強，K+在土壤中移動性較小，結(jié)合土壤容重增大，K+分布面積略有減小，因此K+含量均值隨土壤容重增加而增大，且在微潤管附近出現(xiàn)富集現(xiàn)象，D1.30時微潤管附近K+含量最高。土壤容重增大，水鹽均勻系數(shù)減小，可能由于土壤容重增大，孔隙度減小，水鹽運移、擴散與再分布降低所致。另外，相對于入滲界面的勢梯度，重力勢梯度對水鹽的影響微小，因此未出現(xiàn)淋洗現(xiàn)象。

土壤水鹽遷移常用經(jīng)典數(shù)學(xué)模型計算獲得，但由于模型參數(shù)較多且較難確定，限制了模型的應(yīng)用。Logistic模型在多個領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用［21－26］。與傳統(tǒng)模型比較，四參數(shù)Log-logistic模型增加了一個參數(shù)(拐點)，該模型靈活性高，對于符合S型曲線的數(shù)據(jù)，擬合效果優(yōu)良［25］。本文基于水鹽含量均值擬合的曲線公式，系統(tǒng)總結(jié)了不同水頭與容重下的水鹽分布模型，通過模擬曲線可直觀得到與豎插式微潤管不同距離的水鹽含量均值。因此，四參數(shù)Loglogistic模型為模擬微潤灌溉水鹽分布提供了思路。

水肥一體化微潤灌溉可根據(jù)土壤狀況及作物不同階段的生長特性，有效控制水分、養(yǎng)分供給的數(shù)量和比例，充分發(fā)揮水肥耦合效應(yīng)，提高水肥利用率，達到以肥調(diào)水，以水促肥，協(xié)調(diào)水肥供應(yīng)狀況，實現(xiàn)水肥高效利用。根據(jù)土壤容重和作物在不同生長期的水鹽(水肥)需求量，通過調(diào)控水頭來改變濕潤體的水鹽分布，同時調(diào)控微潤管與作物的水平距離使水鹽分布與作物需求相匹配，從而達到節(jié)水增效的目的。本研究結(jié)果尤其對寬距經(jīng)濟林微潤水肥一體化灌溉的推廣應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

(1)微潤管豎直布設(shè)下，水頭和土壤容重對微潤灌溉濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值影響顯著。

(4)四參數(shù)Log-logistic模型能很好地擬合豎插式微潤灌溉濕潤體內(nèi)含水率、和K+含量均值的分布規(guī)律。

1 薛萬來，牛文全，張俊，等．壓力水頭對微潤灌土壤水分運動特性影響的試驗研究［J］．灌溉排水學(xué)報，2013，32(6):7－11．XUEWanlai，NIUWenquan，ZHANG Jun，etal．Effects of hydraulic head on soil water movement under moistube-irrigation［J］．Journal of Irrigation and Drainage，2013，32 (6):7－11．(in Chinese)

2 牛文全，張俊，張琳琳，等．埋深與壓力對微潤灌濕潤體水分運移的影響［J/OL］．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，44(12):128－134．http:∥www．j-csam．org/jcsam/ch/reader/view_abstract．a(chǎn)spx?flag=1＆file_no=20131221＆journal_id=jcsam．DOI:10．6041/j．issn．1000-1298．2013．12．021 NIUWenquan，ZHANG Jun，ZHANG Linlin，et al．Effects of buried depth and pressure head on watermovement of wetted soil duringmoistube-irrigation［J/OL］．Transactions of the Chinese Society for AgriculturalMachinery，2013，44(12):128－134．(in Chinese)

3 朱燕翔，王新坤，程巖，等．半透膜微潤管水力性能試驗的研究［J］．中國農(nóng)村水利水電，2015(5):23－25．ZHU Yanxiang，WANG Xinkun，CHENG Yan，et al．Research on the hydraulic performance of semi-permeable membrane moistube［J］．China RuralWater and Hydropower，2015(5):23－25．(in Chinese)

4 李朝陽，夏建華，王興鵬．低壓微潤灌灌水均勻性及土壤水分分布特性［J］．節(jié)水灌溉，2014(9):9－12．LIZhaoyang，XIA Jianhua，WANG Xingpeng．Soil water distribution characteristic and irrigation uniformity of low-pressure moisture irrigation［J］．Water Saving Irrigation，2014(9):9－12．(in Chinese)

5 張子卓，張珂萌，牛文全，等．微潤帶埋深對溫室番茄生長和土壤水分動態(tài)的影響［J］．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2015，33(2): 122－129．ZHANG Zizhuo，ZHANG Kemeng，NIUWenquan，et al．Effects of burying depth on growth of tomato and soilmoisture dynamics bymoistube-irrigation in greenhouse［J］．Agricultural Research in the Arid Areas，2015，33(2):122－129．(in Chinese)

6 何玉琴，成自勇，張芮，等．不同微潤灌溉處理對玉米生長和產(chǎn)量的影響［J］．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，33(4):566－569．HE Yuqin，CHENG Ziyong，ZHANG Rui，et al．Effects of different ways ofmicro-moist irrigation on growth and yield ofmaize［J］．Journal of South China Agricultural University，2012，33(4):566－569．(in Chinese)

7 謝文香，祁世磊，劉國宏，等．地埋微潤管入滲試驗研究［J］．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，51(12):2201－2205．XIEWenxiang，QIShilei，LIU Guohong，et al．Buried moistube infiltration testing under sandy loam［J］．Xinjiang Agricultural Science，2014，51(12):2201－2205．(in Chinese)

8 張俊，牛文全，張琳琳，等．微潤灌溉線源入滲濕潤體特性試驗研究［J］．中國水土保持科學(xué)，2012，10(6):32－38．ZHANG Jun，NIUWenquan，ZHANG Linlin，et al．Experimental study on characters of wetted soil in moistube irrigation［J］．Science of Soil and Water Conservation，2012，10(6):32－38．(in Chinese)

9 牛文全，薛萬來．礦化度對微潤灌土壤入滲特性的影響［J/OL］．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2014，45(4):163－172．http:∥www．jcsam．org/jcsam/ch/reader/view_abstract．a(chǎn)spx?flag=1＆file_no=20140426＆journal_id=jcsam．DOI:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．04．026．NIUWenquan，XUEWanlai．Effects ofmineralization degrees on soil infiltration undermoistube-irrigation［J/OL］．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2014，45(4):163－172．(in Chinese)

10 張立坤，竇超銀，李光永，等．微潤灌溉技術(shù)在大棚娃娃菜種植中的應(yīng)用［J］．中國農(nóng)村水利水電，2013(4):53－55．ZHANG Likun，DOU Chaoyin，LIGuangyong，et al．Application of self-irrigation to baby cabbage planting in greenhouses［J］．China RuralWater and Hydropower，2013(4):53－55．(in Chinese)

11 BUIE．Soil salinity:a neglected factor in plant ecology and biogeography［J］．Journal of Arid Environments，2013，92:14－25．

12 PATEL N，RAJPUT T B S．Effect of drip tape placement depth and irrigation level on yield of potato［J］．Agricultural Water Management，2007，88:209－223．

13 YAN Nan，MARSCHNER Petra，CAO Wenhong，et al．Influence of salinity and water content on soil microorganisms［J］．International Soil and Water Conservation Research，2015，3:316－323．

14 MACINNIS-NG C M O，ZEPPELM JB，PALMER A R，et al．Seasonal variations in tree water use and physiology correlate with soil salinity and soilwater content in remnantwoodlands on saline soils［J］．Journal of Arid Environments，2016，129:102－110．

15 SELIM T，BERNDTSSON R，PERSSON M．Simulation of soil water and salinity distribution under surface drip irrigation［J］．Irrigation and Drainage，2013，62:352－362．

16 PARVIZIH，SEPASKHAH A R，AHMADI S H．Effect of drip irrigation and fertilizer regimes on fruit yields and water productivity of a pomegranate(Punica granatum(L．)cv．Rabab)［J］．AgriculturalWater Management，2014，146:45－56．

17 SAADAT S，HOMAEEM．Modeling sorghum response to irrigation water salinity at early growth stage［J］．Agricultural Water Management，2015，152:119－124．

18 AHMED C B，MAGDICH S，ROUINA B B，et al．Saline water irrigation effects on soil salinity distribution and some physiological responses of field grown chenlali olive［J］．Journal of Environment Management，2012，113:538－544．

19 SELIM T，BOUKSILA F，BERNDTSSON R，et al．Soilwater and salinity distribution under different treatments of drip irrigation［J］．Soil Science Society of America Journal，2013，77(4):1144－1156．

20 RUSSO D，LAUFER A，BARDHAN G，et al．Salinity control in a clay soil beneath an orchard with treated waste water in the presence of a high water table:a numerical study［J］．Journal of Hydrology，2015，531(Part1):198－213．

21 施建平，魯如坤，時正元，等．Logistic回歸模型在紅壤地區(qū)早稻推薦施肥中的應(yīng)用［J］．土壤學(xué)報，2002，39(6):853－862．SHI Jianping，LU Rukun，SHIZhengyuan，et al．Application of logistic regression for early rice recommended fertilization in red soil area［J］．Acta Pedologica Sinica，2002，39(6):853－862．(in Chinese)

22 張英虎，牛健植，杜曉晴，等．鷲峰國家森林公園土壤優(yōu)先流現(xiàn)象分析［J］．水土保持學(xué)報，2013，27(1):41－45．ZHANG Yinghu，NIU Jianzhi，DU Xiaoqing，etal．Analysis of preferential flow phenomenon in Jiufeng national forest park［J］．Journal of Soil and Water Conservation，2013，27(1):41－45．(in Chinese)

23 陳世寶，林蕾，魏威，等．基于不同測試終點的土壤鋅毒性閾值及預(yù)測模型［J］．中國環(huán)境科學(xué)，2013，33(5):922－930．CHEN Shibao，LIN Lei，WEIWei，et al．Comparative study of Zn-toxicity thresholds in 16 Chinese soils as determined by different bioassay endpoints and its predicted models［J］．China Environment Science，2013，33(5):922－930．(in Chinese)

24 王金滿，郭凌俐，白中科，等．黃土區(qū)露天煤礦排土場復(fù)墾后土壤與植被的演變規(guī)律［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(21):223－232．WANG Jinman，GUO Lingli，BAIZhongke，etal．Succession low of reclaimed soil and vegetation on opencast coalmine dump of loess area［J］．Transactions of the CSAE，2013，29(21):223－232．(in Chinese)

25 馮國雙，譚德講，劉韞寧，等．四參數(shù)log-logistic模型在生物活性測定中的應(yīng)用［J］．藥物分析雜志，2013，33(11):1849－1851．FENG Guoshuang，TAN Dejiang，LIU Yunning，et al．Application of 4-parameter log-logistic model in bioassay［J］．Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis，2013，33(11):1849－1851．(in Chinese)

26 薛曉萍，王建國，郭文琪，等．氮素水平對初花后棉株生長量、氮素累積特征及氮素利用率動態(tài)變化的影響［J］．生態(tài)學(xué)報，2006，26(11):3631－3640．XUE Xiaoping，WANG Jianguo，GUO Wenqi，et al．Effects of nitrogen applied levels on the dynamics of biomass，nitrogen accumulation and nitrogen fertilization recovery rate of cotton after initial flowering［J］．Acta Ecologica Sinica，2006，26(11): 3631－3640．(in Chinese)

27 李卓，吳普特，馮浩，等．容重對土壤水分入滲能力影響模擬試驗［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25(6):40－45．LIZhuo，WU Pute，F(xiàn)ENG Hao，et al．Simulated experiment on effect of soil bulk density on soil infiltration capacity［J］．Transactions of the CSAE，2009，25(6):40－45．(in Chinese)

28 王紅蘭，唐翔宇，張維，等．施用生物炭對紫色土坡耕地耕層土壤水力學(xué)性質(zhì)的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(4): 107－112．WANG Honglan，TANG Xiangyu，ZHANGWei，et al．Effects of biochar application on tilth soil hydraulic properties of slope cropland of purple soil［J］．Transactions of the CSAE，2015，31(4):107－112．(in Chinese)

Water-Salinity Distribution Characteristics in Wetted Soil of Moistube Irrigation under Different Pressure Heads and Soil Bulk Densities

LIU Xiaogang ZHU Yifei YU Xiaodi LIYilin TANG Jiankai YU Liming
(Faculty of Modern Agricultural Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China)

In order to investigate water-salinity distribution characteristics in wetted soil of moistube fertigation，the infiltration experiment ofmoistube irrigation was carried outunder different pressure heads and soil bulk densities，the 0．3%potassium nitrate solution was used in infiltration experiment，and three pressure heads(H1.0:1.0 m，H1.5:1.5 m and H2.0:2.0 m)and three soil bulk densities (D1.00:1.00 g/cm3，D1.15:1.15 g/cm3and D1.30:1.30 g/cm3)were designed to study the watersalinity distribution and spatial variation traits in wetted soil ofmoistube irrigation．The results showed that pressure heads and soil bulk densities had significant effect on average contents ofmoisture，and K+in wetted soil．Under the same soil bulk density，compared with H1.0，the sectional area of wetted soil of H1.5 and H2.0 was increased by 13.50% ～21.61%，average contents of moisture，and K+were increased by 3.69% ～10.71%，7.80% ～10.95%and 7.29% ～17.49%， respectively，and uniformity coefficients were increased by 7.65% ～18.63%，5.22% ～13.63%and 9.34% ～21.89%，respectively．Under the same pressure head，compared with D1.00，the sectional area ofwetted soil of D1.15 and D1.30 was decreased by 5.76% ～9.21%，average contents ofmoisture andwere decreased by 15.73% ～21.54%and 8.08% ～10.97%，but average content of K+was increased by 34.89% ～64.79%，and uniformity coefficients ofmoisture，and K+contents in wetted soil were decreased by 9.02% ～11.45%，4.04% ～7.25% and 7.09% ～11.54%，respectively．K+distributed intensively around moistube and accounted for 40.80% ～61.41% ofdistribution area of wetted soil．Average contents of the moisture，and K+in wetted soil of moistube irrigation and the horizontal distance from moistube conformed to the four-parameter Log-logistic model．The research results can provide theoretical basis and practical reference formoistube fertigation．

moistube fertigation;soil bulk density;pressure head;wetted soil;water-salinity distribution;four-parameter Log-logistic model

S275.3

A

1000-1298(2017)07-0189-09

2016-11-01

2017-01-16

國家自然科學(xué)基金項目(51469010、51109102)、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(2014FB130)、云南省教育廳重點項目(2011Z035)和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201610674068)

劉小剛(1977—)，男，教授，博士，主要從事水土資源高效利用研究，E-mail:liuxiaogangjy@126．com

喻黎明(1976—)，男，副教授，博士，主要從事節(jié)水灌溉理論與設(shè)備研究，E-mail:liming16900@sina．com

10．6041/j．issn．1000-1298．2017．07．024