肥料类型及浓度对水肥一体化浑水滴灌滴头输沙能力的影响

滴灌技术作为一种具有较优效果的节水灌溉方式，具有节水节肥等特点。为缓解农业用水供需矛盾，提高水肥利用效率，滴灌技术得到广泛的应用。近年来，引黄灌区的滴灌实践也越来越普及，但黄河水高含沙高浊度的特点容易导致滴灌滴头堵塞。本研究通过室内短周期间歇灌水试验方法，选择了3种肥料类型，设置了3种浑水含沙量（1.0、1.5和2.0 g/L）、3种肥料浓度（1%、2%和3%），研究了浑水灌溉中不同肥料类型和浓度对水肥一体化滴灌滴头输出泥沙量、输出泥沙粒径和输沙能力的影响，为指导引黄灌区高含沙水源水肥一体化滴灌实践和研究浑水滴灌施肥对滴头堵塞规律和机理的影响提供参考。主要结论如下： （1）浑水中施肥后，施加尿素的滴头输沙能力最大，其次为复合肥，最小的为硫酸钾。施加尿素后，滴头的次平均输出泥沙量较未施肥大，且随肥料浓度的增加而增大；施加尿素后滴头泥沙输出量的分布范围增大。浑水中施加硫酸钾后，含沙量为1.0和1.5 g/L时，滴头次平均输出泥沙量较未施肥大；而含沙量为2.0 g/L时，则较未施肥小。 （2）累积泥沙输出量与累积灌水量之间存在显著的正线性相关关系。施尿素处理的累积泥沙输出量与累积灌水量拟合直线斜率值较未施肥处理大。含沙量为1.0和1.5 g/L时，硫酸钾处理的拟合直线斜率值较未施肥大；含沙量为2.0 g/L时，施加硫酸钾处理的拟合直线斜率值较未施肥小。累积泥沙输出量与平均相对流量之间存在显著的负线性相关性，平均相对流量随着累积泥沙输出量的增加而减小。施加尿素处理的减小速度较未施肥慢，施加硫酸钾和复合肥处理的减小速度较未施肥处理快。 （3）随着灌水次数增加，滴头泥沙输出率逐渐减小，滴头泥沙输出率小于100%。施尿素后，滴头的泥沙输出率较未施肥处理大，且随着肥料浓度的增大呈增大趋势。含沙量为1.0和1.5 g/L时，硫酸钾处理的泥沙输出率较未施肥处理大。施加尿素后，滴头泥沙输出率随灌水次数增加下降幅度较未施肥处理小，施加硫酸钾和复合肥处理的滴头泥沙输出率随灌水次数增加下降幅度较未施肥处理大。 （4）与未施肥相比，浑水中施加尿素主要改变输出泥沙的粉砂和砂粒比例对输沙能力产生影响，增大了粉砂比例，降低了砂粒比例；施加尿素对滴头输出泥沙中砂粒比例影响最大。施加硫酸钾和复合肥对滴头输出泥沙中黏粒和砂粒比例影响最大，对粉砂比例影响最小。输出泥沙的分形维数与黏粒和粉砂比例呈显著正相关，与砂粒比例呈显著负相关，输出泥沙分形维数主要由黏粒比例决定，可以用分形维数来表征泥沙各粒径比例的变化情况。 （5）施加尿素后，滴头的单次输出泥沙能力和综合输沙能力增大。浑水中施加硫酸钾后，浑水含沙量为1.0 g/L时，施肥后滴头综合输出泥沙能力较未施肥大；含沙量为1.5和2.0 g/L时，施肥后滴头综合输出泥沙能力较未施肥小。在3种肥料对比研究中，施加硫酸钾和复合肥后，不同灌水次数结束后滴头单次输送泥沙能力和综合输沙能力较未施肥小。<br /

硫酸钾对浑水滴灌滴头堵塞的影响

【Objective】 In order to provide reference for the implementation of water and fertilizer integrated drip irrigation, this study evaluated the effects of potassium sulfate on the clogging of the drip in fertigation with muddy water such as the Yellow River water. 【Method】Three kinds of sediment content（1.0，1.5 and 2.0 g/L） and three kinds of potassium sulfate mass concentration（10，20 and 30 g/L）were arranged. A kind of intermittent irrigation clogging experiment was designed, the changes of average relative flow rate and coefficient of uniformity of the drip were calculated. After that period, the siltation&rsquo;s characteristics and structure of the runner block had been analyzed by field emission scanning electron microscopy. Lastly, the dripper output sediment and deposition sediment were collected and analyzed. 【Result】Adding potassium sulfate into muddy water accelerates the clogging of dripper, and the higher potassium sulfate mass concentration was, the more obvious the effect of accelerating the clogging was. When potassium sulfate mass concentration was 30 g/L, the effective irrigation times of different sediment content, which were 1.0, 1.5 and 2.0 g/L, reduced by 4 times, 9 times and 8 times respectively and the clogging rate increased by 30%&mdash;35%. Potassium sulfate increased the conductivity significantly, the conductivity of muddy water was 0.16 ms.cm-1 when there was no fertilization, and however the conductivity which potassium sulfate mass concentration of 30 g/L was about 25 ms/cm. The potassium sulfate mass concentration has a certain effect on the clogging position of the dripper, which has little effect on the inlet&#39;s clogging and has a great effect on the channel block. The potassium sulfate mass concentration was 10, 20and 30 g/L, and the total number of blocked flow blockage was increased by 7, 18 and 17 respectively than without fertilizer. Potassium sulfate changes the conductivity of irrigation water, affecting sulfate precipitation and resulting in dripper clogging. After the application of potassium sulfate, the sediment in the water is easy to adsorb K+, which increases the agglomeration between the sediment particles, resulting in the increase of the complexity of surface structure of the clogging and the compactness and stability of the clogging material. After applying potassium sulfate in muddy water, the proportion of silt and clay in the output sediment is larger than that in the capillary, and the proportion of sand is less than the deposition sediment in the pipe. The fractal dimension of siltation sediment was negatively correlated with the relative flow rate.【Conclusion】If using the potassium sulfate fertilizer for drip irrigation, people should reduce the potassium sulfate concentration below 10 g/L, in order to slow the dripper clogging.;【目的】分析引黄灌溉过程中肥料硫酸钾对滴头堵塞的影响，为水肥一体化滴灌的实施提供参考。【方法】分别配置了3种含沙量（1.0，1.5和2.0 g/L）和3种硫酸钾质量浓度（10，20和30 g/L）进行间歇灌水堵塞试验，计算滴头的平均相对流量和灌水均匀度，利用场发射扫描电镜分析流道堵塞物结构，收集并分析滴头输出泥沙和毛管淤积泥沙的机械组成。【结果】施加硫酸钾后浑水滴灌滴头堵塞出现加速现象，硫酸钾质量浓度越大，加速堵塞作用越明显。当硫酸钾质量浓度为30 g/L时，含沙量为1.0，1.5和2.0 g/L处理的有效灌水次数分别较未施肥处理减少4，9和8次，滴头堵塞率较未施肥处理增加30%~35%；施加硫酸钾显著增大了水的电导率，未施加硫酸钾的浑水电导率约为0.16 ms/cm，硫酸钾质量浓度为30 g/L时，含钾浑水的电导率为25.19 ms/cm。硫酸钾质量浓度对滴头堵塞的位置有一定影响，对滴头进水口堵塞影响较小，对滴头流道堵塞影响较大,当硫酸钾质量浓度为10，20和30 g/L时，流道堵塞滴头数比未施肥处理分别增加了7、18和17个。硫酸钾改变了灌溉水的电导率，易产生硫酸盐沉淀而造成滴头堵塞。施加硫酸钾肥后，浑水中泥沙颗粒易吸附K+，增加了泥沙颗粒之间的团聚，导致堵塞物表面结构复杂程度提高，堵塞物致密性和稳定性增强；浑水中施加硫酸钾肥后，输出泥沙中粉砂和黏粒比例较毛管淤积泥沙大，砂粒比例则较毛管淤积泥沙少，淤积泥沙的分形维数与平均相对流量呈显著负相关。【结论】选用硫酸钾滴灌时，硫酸钾质量浓度应小于10 g/L，以减缓其对滴头堵塞的影响。</p

尿素对浑水水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

为确定水肥一体化灌溉过程中，尿素对滴头堵塞的影响，分别配置了 3 种泥沙浓度( 1． 0、 1． 5 g&middot;L － 1 和 2． 0 g&middot;L － 1 ) ，3 种肥料质量浓度( 1% 、 2% 和 3% ) ，进行了间歇灌水堵塞试验，分析了滴头流量和排出泥沙量。 结果表明: 施加尿素对浑水滴灌具有缓解滴头堵塞的作用，在一定的尿素浓度范围内，施肥浓度越大，减缓作用越 明显; 施肥浓度对滴头的堵塞形式和主要堵塞物淤积位置的影响很小。滴头出流泥沙含量随灌水次数的增加呈现 先快速增加，后逐渐变缓并趋于下降的趋势。施加尿素提高了滴头泥沙输送能力，施肥浓度越大，滴头输送泥沙的 能力越大，泥沙排出率越大。浑水中施加尿素具有减缓滴头堵塞，延长滴头有效灌水次数的作用，当含沙量为 2． 0 g&middot;L － 1 时，尿素浓度为 1% ，2% 和 3% 的水肥一体化滴灌有效灌水次数比未添加尿素的可分别提高 11% ，89% 和 100% 。可尝试通过尿素水肥一体化滴灌，缓解黄河水滴灌滴头堵塞危险，提高滴灌系统使用效率。</p

残膜对番茄苗期和开花坐果期生长的影响

残膜污染已成为危害农田生态系统的重要因子, 不仅阻碍土壤水分和养分运移, 而且影响作物生长。 为探明残膜对不同生育期番茄生长的影响规律, 采用小区试验方法, 设置0 kg&middot;hm-2、80 kg&middot;hm-2、160 kg&middot;hm-2、 320 kg&middot;hm-2、640 kg&middot;hm-2 和1 280 kg&middot;hm-2 共6 种不同残膜量水平, 研究残膜量对番茄苗期和开花坐果期的根系 特征、地上部生长和干物质积累的影响, 并采用Logistic 生长模型定量分析残膜对番茄养分积累始盛期、高峰 期和盛末期的影响。结果表明, 残膜阻碍了番茄苗期和开花坐果期根系的生长, 根体积、根长密度和根干质量 密度均随残膜量增加而降低; 随着残膜量增加, 苗期和开花坐果期的株高和茎粗均呈减小趋势, 且株高和茎 粗的增长速率逐渐降低。番茄养分积累的始盛期和高峰期随残膜量增加而提前, 番茄追肥的最佳时期也应提 前。在番茄苗期和开花坐果期, 根系、茎秆、花和幼果的干物质量均随残膜量增加而减少, 而叶片的干物质量 呈递增趋势。残膜对番茄苗期根系、地上部生长和干物质积累的阻碍作用高于开花坐果期。由此可见, 残膜 对番茄苗期的危害强于开花坐果期, 且干物质积累的始盛期和高峰期均随残膜量增加而提前, 加强番茄苗期 水肥管理和提前水肥施加时间是减轻残膜危害的有利措施。</p

施肥滴灌加速滴头堵塞风险与诱发机制研究

以2 种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象，采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术( SEM-EDS) 和X 射 线衍射技术( XＲD) 对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析，研究肥 料特性和流道结构对滴头堵塞过程的影响效应。结果表明: 肥料特性是决定堵塞类型和诱发风险的重要因素 ( P ＜ 0. 01) ，流道结构对堵塞的影响需双重考虑结构尺寸及结构类型; 当施肥质量分数小于等于0. 5% 时，施肥加 速滴头堵塞的效果较小且与肥料类型关系不大，当施肥质量分数在0. 5% ～ 2. 0% 之间时，各肥料滴灌适用性由大 到小依次为: 磷肥、尿素、钾肥、复合肥，当施肥质量分数在2. 0% ～ 3. 0% 之间时，尿素滴灌滴头流量降幅为 10. 26%，显著高于施加磷肥( 7. 85%) 、钾肥( 4. 07%) 和复合肥( 2. 74%) ; 施加尿素滴灌诱发滴头堵塞主要物质的 形成机理为分子态尿素析出物与水中悬浮颗粒物形成团聚体在较差流体的运动粘度下造成的物理堵塞，磷肥主要 为吸附作用加速肥料杂质团聚沉淀的物理、化学堵塞，硫酸钾施肥滴灌主要为离子交换形成的钙、镁沉淀导致流道 壁面糙度升高、过水断面减小的化学堵塞过程，复合肥诱发滴头堵塞风险最低。施肥滴灌存在诱发或者加速滴头 堵塞的风险，但不同肥料诱发滴头堵塞主要物质的形成机理不同，加速堵塞的风险也不同，故对于不同的肥料类型 宜采用不同的抗堵塞管理策略。</p