王霄宇

(遼寧省大伙房水庫管理局有限責(zé)任公司,遼寧 撫順 113007)

在干旱和半干旱地區(qū)，虧缺灌溉是最常見的，溝灌、滲灌、噴灌和其他地面灌溉系統(tǒng)通常用于這些條件下，特別是作物的產(chǎn)值不穩(wěn)定或不高，足以抵消噴灌或其他灌溉系統(tǒng)的成本[1-5]。當(dāng)區(qū)域的水資源比較短缺時，溝灌、滲灌、微灌及滴灌等模式都是重要的戰(zhàn)略措施，它能夠減少深層滲漏和徑流損失，以及提高降水的利用率。合理的灌溉次數(shù)、溝流量及灌溉截止時間都依賴于田間規(guī)模的變化。

當(dāng)前研究者對滲灌或者溝灌等節(jié)水灌溉模式研究主要集中在土壤水分的變化規(guī)律上[6-11]，而對于水體與土壤相間分布建立起的這種特殊結(jié)構(gòu)下，兩個介質(zhì)之間必然存在著一定的關(guān)系，很少有人開展水體-土壤相間分布下的滲灌規(guī)律研究。為此，本文的主要目的是通過大田滲灌觀測，以便獲得水體-土壤相間分布下滲灌規(guī)律，包括滲灌持續(xù)時間、滲灌濕潤范圍以及不同時間與土層入滲變化規(guī)律等，在此基礎(chǔ)上，分析在這種分布結(jié)構(gòu)下的滲灌效果。

1 田間布設(shè)

大田試驗地點位于陜西省富平東南部鹵泊灘。根據(jù)區(qū)域的地形、環(huán)境、氣候、種植條件等因素，在溝道不同蓄水深度的情況下選取5塊田地作為大田滲灌觀測實驗田。A、B、C、D、E五塊實驗觀測田位置、大小及溝道蓄水深度詳見表1。大田滲灌觀測田塊與取樣點布設(shè)如圖1所示；大田滲灌觀測不同土層深度取樣點位置如圖2所示。

圖1 大田滲灌觀測田塊與取樣點布設(shè)示意圖

圖2 大田滲灌觀測不同土層深度取樣點位置示意圖

表1 大田滲灌觀測實驗田塊情況

取樣時間為2020年7月19日，取樣點34處，測定土樣含水率樣本250個。具體取樣情況如下：

A地塊：位于一期開發(fā)區(qū)域北側(cè)，取樣點7處，測定土樣含水率樣本55個。

B地塊：位于一期開發(fā)區(qū)域南側(cè)，為路東側(cè)第二塊地，取樣點7處，測定土樣含水率樣本55個。

C地塊：位于二期開發(fā)區(qū)中部，取樣點7處，測定土樣含水率樣本55個。

D地塊：位于三期西灘開發(fā)區(qū)西側(cè)，取樣點7處，測定土樣含水率樣本56個。

E地塊：位于四期開發(fā)區(qū)內(nèi)，路北側(cè)，取樣點6處，測定土樣含水率樣本29個。

2 土壤水分監(jiān)測

大田滲灌觀測包括兩個方面，其一是A→E共5個田塊在蓄水溝蓄水水深10、20、40、70、140cm情況下，觀測各自田塊在土層深度10、30、50、80、120、150、180、200cm時含水率，以便獲得水體-土壤相間分布下不同蓄水水深對滲灌的影響；其二是在不同蓄水水深情況下，開展各觀測田塊不同土層深度含水率隨時間變化規(guī)律研究，大田滲灌觀測試驗持續(xù)25d，在整個試驗過程中分7次取樣，分別為試驗開始后的第1天、第4天、第8天、第12天、第16天、第20天、第25天，根據(jù)觀測結(jié)果及數(shù)據(jù)分析確定各層土壤含水率隨時間變化情況，以便獲得水體-土壤相間分布下滲灌的持續(xù)時間和滲灌濕潤范圍。

3 滲灌規(guī)律

3.1 不同蓄水水深各田塊不同觀測點含水率變化

不同蓄水水深下各田塊不同觀測點含水率隨土層深度變化如圖3所示。

由圖3可知，A→E田塊不同觀測點含水率分布隨土層深度變化存在著一定的差別，但含水率變化趨勢基本一致。各田塊達到土壤飽和含水率的土層深度不同，A→E田塊達到土壤飽和含水率的深度分別為200、180、180、150、80cm，其對應(yīng)的飽和含水率分別為43.594%、43.85%、43.85%、43.85%、43.85%，從整體來來，田塊在土層深度在150～200cm間土壤含水率基本達到飽和狀態(tài)，所有田塊平均飽和含水率為43.80%。再結(jié)合表2，隨著土層深度的增加，各層土壤含水率逐漸增加，以田塊A為例，下一層土壤含水率與上一層土壤含水率相比較，30、50、80、120、150、180、200cm土層土壤含水率分別提高了6.73%、6.271%、1.087%、1.362%、2.356%、4.267%、4.142%；其他土層與土層深度10cm處土壤含水率17.379%相比較，30、50、80、120、150、180、200cm土層土壤含水率分別提高了6.73%、13.002%、14.088%、15.45%、17.807%、22.074%、26.215%。其他大田滲灌觀測田塊的各土層土壤含水率變化情況詳見表2，不再詳細闡述。

表2 不同田塊不同土層深度平均土壤含水率

圖3 不同蓄水水深下各田塊不同觀測點含水率隨土層深度變化圖

3.2 蓄水水深對土壤含水率影響

不同蓄水深度不同田塊平均含水率隨土層深度變化如圖4所示。

圖4 不同蓄水深度不同田塊平均含水率隨土層深度變化圖

由圖4可知，在A→E田塊蓄水溝蓄水水深10、40、20、70、140cm情況下，土層深度10～50cm間其對應(yīng)的土層平均含水率分別為23.96%、27.38%、27.77%、32.10%、33.76%，說明蓄水水深越高，則土壤臨界水位越高，土壤含水率大；溝道蓄水水深越低，則土壤臨界水位越低，土壤含水率小。土層深度10cm處對應(yīng)的平均含水率分別為17.38%、22.23%、21.66%、28.34%、27.54%，蓄水水深為10cm時，表層土壤含水率為17.38%，土壤含水率較低，根據(jù)大田觀測不適應(yīng)作物生長；蓄水水深在20～40cm時，表層土壤平均含水率為21.95%，土壤含水率稍有增大，根據(jù)大田觀測對作物生長所需水分仍不是很理想；蓄水水深在70～140cm時，表層土壤平均含水率為27.94%，土壤含水率增大，保證作物生長時所需水分。

3.3 蓄水水深對滲灌持續(xù)時間影響

不同蓄水水深下各田塊不同土層含水率隨時間變化如圖5所示，不同蓄水水深下各田塊含水率變化穩(wěn)定后對比如圖6所示。

由圖5—6可知，隨時間的推移，土壤含水率均呈逐漸增大的趨勢，且各田塊的各土層土壤含水率變化趨勢基本一致。A田塊蓄水溝蓄水水深10cm，隨著時間的推移，當(dāng)水體-土壤相間分布下滲灌的第12天，土壤含水率無明顯增加幅度，基本穩(wěn)定，且在土層深度200cm處土壤達到飽和，飽和含水率為43.679%；B田塊蓄水溝蓄水水深40cm，隨著時間的推移，當(dāng)滲灌的第16天，土壤含水率無明顯增加幅度，基本穩(wěn)定，且在土層深度160cm處土壤達到飽和，飽和含水率為44.442%；C田塊蓄水溝蓄水水深20cm，隨著時間的推移，當(dāng)滲灌的第12天，土壤含水率無明顯增加幅度，基本穩(wěn)定，由于其蓄水水深與A田塊相差不多，可能使其滲灌持續(xù)時間基本一致，且在土層深度180cm處土壤達到飽和，飽和含水率為44.158%；D田塊蓄水溝蓄水水深70cm，隨著時間的推移，當(dāng)滲灌的第20天，土壤含水率無明顯增加幅度，基本穩(wěn)定，且在土層深度150cm處土壤達到飽和，飽和含水率為46.065%；E田塊蓄水溝蓄水水深140cm，隨著時間的推移，當(dāng)滲灌的第25天，土壤含水率無明顯增加幅度，基本穩(wěn)定，且在土層深度80cm處土壤達到飽和，飽和含水率為47.38%。根據(jù)各田塊滲灌持續(xù)時間分析，蓄水溝蓄水水深越高，土壤含水率穩(wěn)定延長的時間越長，即水體-土壤相間分布下滲灌的持續(xù)時間越長，滲灌持續(xù)時間大小比較為：A田塊=B田塊

圖5 不同蓄水水深下各田塊不同土層含水率隨時間變化圖

圖6 不同蓄水水深下各田塊含水率變化穩(wěn)定后對比圖

表3 不同田塊滲灌穩(wěn)定時各土層土壤含水率

4 結(jié)語

本文通過水體-土壤相間分布結(jié)構(gòu)下滲灌研究，結(jié)果表明蓄水溝水深越大，水平入滲運移距離越大，垂向入滲運移距離越小，隨著時間的推移，變化幅度緩慢，最后趨于穩(wěn)定，而垂向入滲距離隨著蓄水水深的增大而減小，當(dāng)土壤含水率達到飽和時，垂向入滲不再發(fā)生。因此，蓄水溝不同水深下，滲灌持續(xù)時間、滲灌濕潤范圍以及不同時間與土層入滲情況對田間作物節(jié)水灌溉具有一定的指導(dǎo)作用與借鑒。另外，研究過程中由于只開展了田間試驗，對滲灌效果還需大量數(shù)據(jù)及試驗進行驗證。