【摘要】：鏟距和耕深是影響深松作業(yè)效果的主要因素,其對土壤水分入滲過程產(chǎn)生直接影響。針對不同鏟距和耕深條件下的水分入滲及其再分布過程不明的問題,綜合應(yīng)用離散元仿真、Hydrus2D數(shù)值模擬和田間試驗,明確了鏟距和耕深對土壤水分入滲特性影響,分析了不同鏟距和耕深的交互作用對自然降雨條件下水分入滲、再分布及蒸發(fā)的影響,為深松機(jī)作業(yè)參數(shù)的選擇和水分利用效率的提高提供依據(jù)。(1)基于EDEM-Hydrus2D的深松土壤水分入滲數(shù)值模擬。以箭形深松鏟為對象,應(yīng)用離散元法、Hydrus2D模型及田間試驗對不同鏟距和耕深條件下的入滲過程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:1)不同鏟距和耕深條件下的土壤水分入滲特性與土壤擾動面積間存在顯著的相關(guān)關(guān)系;2)鏟距和耕深對入滲特性均有顯著影響,且耕深的影響大于鏟距。增大鏟距可以提高土壤水分穩(wěn)定入滲速率、降低垂向入滲距離,有利于減少耕層滲漏損失;3)土壤水分富集區(qū)位置隨耕深增加而整體下移,隨鏟距增加而上移;4)離散元仿真與試驗獲取的土壤擾動輪廓形狀基本吻合,Hrdrus2D模型的土壤體積含水量模擬值與試驗值擬合程度較好�；贓DEM-Hydrus2D相結(jié)合的方法,可以用于研究不同鏟距和耕深條件下的土壤水分入滲過程。(2)深松土壤虛實結(jié)構(gòu)對自然降雨條件下的水分入滲及再分布過程有重要影響。通過田間種植試驗,探討了鏟距和耕深的交互作用對土壤水分垂直變化特征、剖面含水量及蓄水量的影響。試驗結(jié)果表明:1)降雨后全虛區(qū)和上虛下實區(qū)的土壤水分處于動態(tài)平衡過程,且達(dá)到平衡的時間隨土壤虛實比增加而減少,當(dāng)土壤虛實比為5(鏟距40cm、耕深35cm)時土壤水分變異系數(shù)最大,水分入滲最快;2)土壤虛實比對蓄水量的影響在0~40cm土層范圍內(nèi),上虛下實區(qū)的持水能力大于全虛區(qū)。土壤虛實比為6.5時,土壤蓄水量的增量最大;土壤虛實比為5時,增量最小。(3)深松土壤虛實結(jié)構(gòu)有利于土壤水分的保持。通過田間蒸發(fā)試驗,探討了不同鏟距和耕深形成的虛實并存耕層結(jié)構(gòu)對棵間蒸發(fā)量及作物蒸騰量的影響。結(jié)果表明:1)深松所形成的虛實并存耕層結(jié)構(gòu)改變了土壤水分運移過程;2)在夏玉米生育期內(nèi),上虛下實區(qū)耗水量大于全虛區(qū),但均低于免耕處理;3)棵間蒸發(fā)強(qiáng)度在生育期內(nèi)先減小、后增大。上虛下實區(qū)棵間蒸發(fā)強(qiáng)度較全虛區(qū)高1.53~1.75倍。當(dāng)土壤虛實比為6.5時,總蒸發(fā)量最低,且作物蒸騰占總蒸發(fā)的68.33%,有利于土壤水分保持和利用率的提高。
【圖文】：

圖 1-1 技術(shù)路線圖Fig.1-1 Technology route4 論文組織結(jié)構(gòu)第一章，緒論。首先，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，介紹了深松與土壤耕層結(jié)構(gòu)之間。其次分析了深松在土壤水分入滲及數(shù)值模擬方面的研究現(xiàn)狀，提出目前存在。最后針對深松土壤虛實結(jié)構(gòu)在水分入滲存方面在的具體問題，，確定研究內(nèi)容及技術(shù)路線。第二章，基于 EDEM-Hydrus2D 的深松土壤水分入滲數(shù)值模擬。通過離散元取不同深松鏟距和耕深條件下的土壤擾動輪廓，并測定土壤水分運動參數(shù)，確鏟距和耕深條件下的初始和邊界條件，利用 Hydrus2D 模型對其進(jìn)行數(shù)值模擬。過田間試驗驗證離散元仿真及 Hydrus2D 模型的準(zhǔn)確性。第三章，鏟距和耕深對土壤水分入滲特性的影響。通過 Hydrus2D 數(shù)值模擬，距和耕深對土壤水分累積入滲量、濕潤鋒運移距離、土壤水分入滲速率及入滲土壤水分分布的影響。

深為試驗因素，通過離散元仿真法提取不同鏟壤容重、機(jī)械組成等物理特性參數(shù)進(jìn)行測定，上利用 Hydrus2D 模型對深松土壤水分入滲過程離散元仿真及 Hydrus2D 模型的準(zhǔn)確性。的深松土壤擾動輪廓的提取非連續(xù)性介質(zhì)問題的一種重要數(shù)值模擬方法，微觀運動及宏觀變形現(xiàn)象（Li et al. 2014；方法在模擬深松過程中的土壤擾動方面具有可6）。邊界模型建立99《深松鏟和深松鏟柄》中所規(guī)定的箭型深松鏟 Soildworks2013 三維軟件對深松鏟進(jìn)行繪制，
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S152.7

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本文編號：2659108