為了進(jìn)一步探明西北旱區(qū)玉米在不同覆膜方式下土壤水熱效應(yīng)規(guī)律以及保溫保水性能,采用數(shù)值模擬的方法通過(guò)ABAQUS軟件分別建立了露地平作、全膜平作、單壟覆膜、全膜雙壟溝播4種覆膜方式下的土壤模型,并對(duì)不同覆膜方式下玉米出苗期土壤熱平衡和降雨入滲進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗(yàn)。通過(guò)熱平衡模擬得出,起壟和覆膜改變了土壤剖面溫度和熱通量分布,增加了表層溫度和熱傳遞能力。在40 cm土層范圍內(nèi)全膜平作模式下壟溝內(nèi)土壤平均溫度最高,為24.1℃,其次為全膜雙壟溝播模式,但全膜雙壟溝播模式下溫度變化趨勢(shì)最為緩慢,穩(wěn)定性最好。降雨入滲模擬結(jié)果表明:降雨結(jié)束后全膜雙壟溝播模式產(chǎn)生了明顯的側(cè)滲現(xiàn)象,壟溝內(nèi)土壤平均含水率最高,為19%,高于其他3種模式。研究表明在玉米出苗期全膜雙壟溝播技術(shù)保水和保溫性達(dá)到最佳。 

【文章來(lái)源】：干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

不同覆膜方式下土壤模型

分別對(duì)以上4種模型施加邊界條件,ABAQUS會(huì)根據(jù)模型結(jié)構(gòu)、分析步以及邊界條件計(jì)算出2 h后土壤剖面溫度結(jié)果。如圖2所示,在熱輻射持續(xù)2 h后土壤剖面溫度分布差異性很大,說(shuō)明起壟和覆膜改變了土壤的溫度分布結(jié)構(gòu)。變化規(guī)律上總體表現(xiàn)為:隨著土壤深度的增加溫度逐漸下降,且有地膜覆蓋的土壤表層溫度明顯高于其他模式。另外溫度分布上差異也較為明顯,在同一深度的土壤剖面內(nèi)露地平作和全膜平作土壤溫度分布在水平方向上無(wú)明顯差異,而單壟覆膜和全膜雙壟溝播模式土壤剖面溫度和壟體結(jié)構(gòu)有直接聯(lián)系,隨著深度增加逐漸穩(wěn)定�？傮w來(lái)看地膜對(duì)淺層土壤的增溫效果十分明顯,因此有必要對(duì)壟溝內(nèi)溫度進(jìn)行進(jìn)一步研究。3.2.3 壟溝內(nèi)土壤溫度變化

為了探究壟溝內(nèi)土壤熱量收支的詳細(xì)情況,參照溫度數(shù)據(jù)提取方式得到壟溝內(nèi)土壤熱通量在土層分布方向的變化曲線(圖5)。如圖5所示,不同覆膜方式下熱通量變化差異很大,露地平作模式熱通量在深度方向上變化不大,基本保持在18 W·m-2左右,數(shù)值為正值說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)土壤單位橫截面積上的熱量基本保持不變且熱量始終在向下傳遞,但通過(guò)的能量流量值較小。全膜平作同樣保持了與露地平作相同的變化趨勢(shì),熱通量保持在35 W·m-2左右,表明同樣是向下傳遞但通過(guò)土壤單位橫截面積上的熱量有所增加,更多的熱量被傳遞到深層土壤。而反觀單壟覆膜和全膜雙壟溝播兩種模式熱通量變化速率在不同深度的土層下表現(xiàn)均有差異,但40 cm土層深度都為正值說(shuō)明熱量傳遞方向始終為向下傳遞。在5 cm土層內(nèi)全膜雙壟溝播模式熱通量急劇下降,5 cm土層以下下降趨勢(shì)開(kāi)始緩解,在40 cm土層時(shí)甚至有變?yōu)樨?fù)值的趨勢(shì)。在3 cm土層范圍內(nèi)單壟覆膜模式熱通量急劇下降,3 cm土層以下下降趨勢(shì)開(kāi)始緩解。說(shuō)明起壟后的土壤在地膜的作用下壟溝內(nèi)土壤在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上通過(guò)的熱量明顯提高,隨著土層加深熱傳遞能力迅速減弱。其主要原因有:(1)地膜覆蓋熱輻射增加土壤接收的熱量多,熱通量累計(jì)值也增大,熱量迅速向下傳遞,使土壤溫度在很短時(shí)間內(nèi)增加;(2)起壟后改變了土壤表層接收熱輻射的面積,改變了土壤整體的熱分布規(guī)律,使得表層土壤熱量傳遞能力急劇增大;(3)超過(guò)一定的深度后,熱輻射能力減弱,土壤接收的熱量減小,熱通量下降趨勢(shì)逐漸減弱甚至無(wú)法接收來(lái)自表層土壤的熱輻射。對(duì)比以上結(jié)果發(fā)現(xiàn),10 cm淺層土壤內(nèi)全膜雙壟溝播模式下壟溝內(nèi)土壤熱通量值最高,且熱通量下降速率也最大,說(shuō)明全膜雙壟溝播能有效抑制壟溝內(nèi)溫度快速向下傳遞的趨勢(shì),能有效提高淺層土壤的保溫性能。圖4 壟體土壤熱通量分布狀態(tài)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3564280