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摘 要 通过在新疆哈密市亚克斯铜镍矿区周边防护林带进行单点源滴灌试验，研究在原位沙土条件下地表滴灌不同灌水历时对土壤中湿润锋形状和湿润体含水量变化率的影响，结果发现：相同滴头流量下不同滴灌历时湿润锋均呈平卧1/4椭球体分布，并且湿润锋边缘呈不规则状态分布，随着地表滴灌历时的增加，湿润体含水量变化率也随之增大，距离供水点越远湿润体含水量越小。
关键词 干旱区沙土；滴灌；湿润锋；含水量
中图分类号：S275.6 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.05.052
水资源短缺是限制新疆地区可持续发展的主要因素，新疆除砾石戈壁外大部分耕作用地均为沙土[1]。滴灌作为高效节水灌溉技术，它不仅能够大幅度提高现有水资源的水分利用效率，还能有效减少作物根系层营养物质淋失[2]。滴灌系统能够适时适量地进行灌溉，是进行正确滴灌系统设计和高水平田间作物水分管理的前提和基础[3]，本文通过大田原位沙土单点源滴灌入渗试验，对比研究不同滴灌历时下湿润体形状和含水量的变化特征，为进一步研究滴灌在新疆沙土地区中应用和运行管理提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地位于新疆哈密市境内，距离高昌区140 km的亚克斯黄山铜镍矿区周边防护林带内，东经96°23’，北纬42°35’，海拔1 798 m。该地区属温带大陆性干旱气候，干燥少雨，晴天多，年平均气温9.8 ℃，年降水量33.8 mm，年蒸发量3 300 mm，年均日照3 358 h，无霜期182 d，春季多风，冷暖多变，夏季酷热，蒸发强，秋季晴朗、降温迅速，冬季寒冷，极端最高气温43 ℃，极端最低气温-32 ℃。
1.2 样地选择与布置
在试验区内选择柽柳林附近一块比较平整且土壤未经过扰动的田块作为试验样地，结合柽柳林种植株行距为1 m×4 m，试验用地面积为10 m×10 m，去除表面覆盖土以及杂物，将表层土壤翻修平整。为避免防护林带日常灌溉对样地造成影响，试验样地布设在距离梭梭林带边缘10 m处。
1.3 试验设备与方法
1.3.1 试验设备
滴灌试验中主要的试验设备有供水系统和水分测量仪器构成。滴灌试验过程中土壤中的水分含水量的测定采用Decagon公司生产的ECH20传感器和北京雨根公司生产的48通道数据采集器进行长期自动测定。
1.3.2 试验方法
滴灌试验于2014年7月进行，试验采用自制压力设备，设计滴头流量为8 L/h，灌溉历时分别为4、6 h。每灌水梯度试验重复3次。以样地中心为O点，挖深1.8 m、长2 m、宽0.5 m的剖面，在水平径向上以中心为O点为起点，在距离中心点20、40、60、80、100、120、140、160、180 cm处分别布设水分探头，探头距离地表20cm。在垂直径向上同样以O点为起点，在距离地表20、40、60、80、100、120、140、160 cm处分别布设水分探头。为了保证数据准确性在与水平方向成30°、60°夹角再均匀布置两排探头，共计布置水分探头31个。滴灌试验过程中数据每隔30 min采集1次，每一梯度试验结束后，待土壤中含水量恢复到或接近初始含水量时，在进行下一灌水历时试验。
1.4 数据分析
采用SURFER8.0软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 滴灌历时对湿润锋形状和运移过程的影响
图1为停止灌水时不同灌水历时下湿润锋的形状，由图1可知，滴头流量相同的条件下，随着灌水历时的增加湿润锋的形状出现了不同的变化，两种灌水历时下湿润锋均呈平卧半椭球体分布，灌水历时增大后湿润锋的分布范围逐渐增大，滴灌过程中湿润锋边缘呈不规则状态分布，主要是由于受到土壤质地和初始含水率的影响所导致。当滴灌历时，增大后湿润体水平方向距离增加幅度不显著，垂直方向入渗距离出现了明显的增加幅度，可见滴灌条件下灌水历时的增加有利于湿润锋垂直方向运移。
2.2 滴灌历时对湿润体容积含水量的影响
依滴灌过程中各个ECH2O水分探头实测土壤含水量数据为依据，利用绘图软件SURFER8.0对不同的滴灌历时下实测数据进行分析，分别绘制出滴灌历时为4、6 h容积含水量变化率等值线图，图2为停止灌水时不同滴灌历时下土壤含水量变化等值线，由图2可知，距离供水点（O点）越远湿润体含水量越小，以供水点为中心向土壤中依次递减，当滴灌历时增大时，进入到土壤中的水量也随之增大，导致湿润体的湿润区间不断增大，相比之下湿润体的内部含水量也随之增大。出现以上现象的主要原因是由于滴灌过程中，进入到土壤中的水分受到土壤透水性的限制，灌溉量逐渐增大使土壤中的水分不能及时扩散，水分在滴头正下方土壤中出现了暂时的停留聚集。以水平向距离供水点20 cm、垂直向距离供水点-40 cm处为例，可知当灌水历时为4 h时该处土壤含水量变化率为5%，随着灌水历时增加至6 h时该处含水量变化率增加至7%，可见在同一滴头流量下随着灌水历时的增加，土壤中同一位置处土壤含水量变化率也随之增大。
3 结论
在干旱地区沙土条件下，通过对未经过扰动的原状土进行的滴灌历时对湿润锋形状、含水量的影响试验发现：滴灌过程中湿润锋均呈平卧半椭球体分布，并且湿润锋边缘呈不规则状态分布，灌水历时增大后湿润锋的分布范围逐渐增大；相同滴头流量下当滴灌历时增大后，湿润体的体积以及土壤中含水量均随之增大，并且距离供水点越远湿润体含水量越小，以供水点为中心向土壤中依次递减。
参考文献
[1]张志刚，李宏，李疆，等.地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响[J].干旱地区农业研究，2014，32（4）：53-58.
[2]张志刚.滴灌条件下土壤水分运移规律研究[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2013.
[3]刘雪芹，范兴科.滴灌条件下土壤水分再分布过程研究[J].干旱地区农业研究，2006，24（4）：42-45.
（责任编辑：刘昀）
关键词 干旱区沙土；滴灌；湿润锋；含水量
中图分类号：S275.6 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.05.052
水资源短缺是限制新疆地区可持续发展的主要因素，新疆除砾石戈壁外大部分耕作用地均为沙土[1]。滴灌作为高效节水灌溉技术，它不仅能够大幅度提高现有水资源的水分利用效率，还能有效减少作物根系层营养物质淋失[2]。滴灌系统能够适时适量地进行灌溉，是进行正确滴灌系统设计和高水平田间作物水分管理的前提和基础[3]，本文通过大田原位沙土单点源滴灌入渗试验，对比研究不同滴灌历时下湿润体形状和含水量的变化特征，为进一步研究滴灌在新疆沙土地区中应用和运行管理提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地位于新疆哈密市境内，距离高昌区140 km的亚克斯黄山铜镍矿区周边防护林带内，东经96°23’，北纬42°35’，海拔1 798 m。该地区属温带大陆性干旱气候，干燥少雨，晴天多，年平均气温9.8 ℃，年降水量33.8 mm，年蒸发量3 300 mm，年均日照3 358 h，无霜期182 d，春季多风，冷暖多变，夏季酷热，蒸发强，秋季晴朗、降温迅速，冬季寒冷，极端最高气温43 ℃，极端最低气温-32 ℃。
1.2 样地选择与布置
在试验区内选择柽柳林附近一块比较平整且土壤未经过扰动的田块作为试验样地，结合柽柳林种植株行距为1 m×4 m，试验用地面积为10 m×10 m，去除表面覆盖土以及杂物，将表层土壤翻修平整。为避免防护林带日常灌溉对样地造成影响，试验样地布设在距离梭梭林带边缘10 m处。
1.3 试验设备与方法
1.3.1 试验设备
滴灌试验中主要的试验设备有供水系统和水分测量仪器构成。滴灌试验过程中土壤中的水分含水量的测定采用Decagon公司生产的ECH20传感器和北京雨根公司生产的48通道数据采集器进行长期自动测定。
1.3.2 试验方法
滴灌试验于2014年7月进行，试验采用自制压力设备，设计滴头流量为8 L/h，灌溉历时分别为4、6 h。每灌水梯度试验重复3次。以样地中心为O点，挖深1.8 m、长2 m、宽0.5 m的剖面，在水平径向上以中心为O点为起点，在距离中心点20、40、60、80、100、120、140、160、180 cm处分别布设水分探头，探头距离地表20cm。在垂直径向上同样以O点为起点，在距离地表20、40、60、80、100、120、140、160 cm处分别布设水分探头。为了保证数据准确性在与水平方向成30°、60°夹角再均匀布置两排探头，共计布置水分探头31个。滴灌试验过程中数据每隔30 min采集1次，每一梯度试验结束后，待土壤中含水量恢复到或接近初始含水量时，在进行下一灌水历时试验。
1.4 数据分析
采用SURFER8.0软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 滴灌历时对湿润锋形状和运移过程的影响
图1为停止灌水时不同灌水历时下湿润锋的形状，由图1可知，滴头流量相同的条件下，随着灌水历时的增加湿润锋的形状出现了不同的变化，两种灌水历时下湿润锋均呈平卧半椭球体分布，灌水历时增大后湿润锋的分布范围逐渐增大，滴灌过程中湿润锋边缘呈不规则状态分布，主要是由于受到土壤质地和初始含水率的影响所导致。当滴灌历时，增大后湿润体水平方向距离增加幅度不显著，垂直方向入渗距离出现了明显的增加幅度，可见滴灌条件下灌水历时的增加有利于湿润锋垂直方向运移。
2.2 滴灌历时对湿润体容积含水量的影响
依滴灌过程中各个ECH2O水分探头实测土壤含水量数据为依据，利用绘图软件SURFER8.0对不同的滴灌历时下实测数据进行分析，分别绘制出滴灌历时为4、6 h容积含水量变化率等值线图，图2为停止灌水时不同滴灌历时下土壤含水量变化等值线，由图2可知，距离供水点（O点）越远湿润体含水量越小，以供水点为中心向土壤中依次递减，当滴灌历时增大时，进入到土壤中的水量也随之增大，导致湿润体的湿润区间不断增大，相比之下湿润体的内部含水量也随之增大。出现以上现象的主要原因是由于滴灌过程中，进入到土壤中的水分受到土壤透水性的限制，灌溉量逐渐增大使土壤中的水分不能及时扩散，水分在滴头正下方土壤中出现了暂时的停留聚集。以水平向距离供水点20 cm、垂直向距离供水点-40 cm处为例，可知当灌水历时为4 h时该处土壤含水量变化率为5%，随着灌水历时增加至6 h时该处含水量变化率增加至7%，可见在同一滴头流量下随着灌水历时的增加，土壤中同一位置处土壤含水量变化率也随之增大。
3 结论
在干旱地区沙土条件下，通过对未经过扰动的原状土进行的滴灌历时对湿润锋形状、含水量的影响试验发现：滴灌过程中湿润锋均呈平卧半椭球体分布，并且湿润锋边缘呈不规则状态分布，灌水历时增大后湿润锋的分布范围逐渐增大；相同滴头流量下当滴灌历时增大后，湿润体的体积以及土壤中含水量均随之增大，并且距离供水点越远湿润体含水量越小，以供水点为中心向土壤中依次递减。
参考文献
[1]张志刚，李宏，李疆，等.地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响[J].干旱地区农业研究，2014，32（4）：53-58.
[2]张志刚.滴灌条件下土壤水分运移规律研究[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2013.
[3]刘雪芹，范兴科.滴灌条件下土壤水分再分布过程研究[J].干旱地区农业研究，2006，24（4）：42-45.
（责任编辑：刘昀）