本文選題：農(nóng)用殘膜　切入點(diǎn)：土壤孔隙　出處：《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：地膜覆蓋技術(shù)自引入中國以來,由于其增產(chǎn)、節(jié)水、保墑等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過幾十年跨越式的發(fā)展,特別是近年來快速發(fā)展的膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用,已成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的農(nóng)藝技術(shù)。與此同時(shí),由于農(nóng)膜殘留回收技術(shù)和機(jī)制不完善,大量農(nóng)膜殘留在土壤中。且殘留農(nóng)膜較難分解,形成了嚴(yán)重的"白色污染",對土壤水肥高效利用及作物產(chǎn)量等造成了嚴(yán)重的危害。然而,目前對于農(nóng)膜殘留對土壤水分運(yùn)移的影響研究仍較少,機(jī)理仍不清楚。特別是農(nóng)膜殘留對土壤物理及水力性質(zhì)、土壤水分運(yùn)移等的影響研究鮮有報(bào)道。針對這一問題,本文通過野外調(diào)研與查閱資料相結(jié)合的方法研究了我國內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的殘膜分布特性;通過設(shè)置不同殘膜量(0、50、100、200、400 kg/hm~2)、不同殘膜位置、不同土壤質(zhì)地等因子對土壤結(jié)構(gòu)變化、土壤水力特性、土壤水分特征曲線及其模型構(gòu)建、土壤水分入滲及蒸發(fā)特性等方面進(jìn)行相關(guān)研究。通過本研究,可為殘膜存在條件下合理灌溉制度的制定,優(yōu)良種植制度的確立提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)內(nèi)蒙古河套灌區(qū)近10年來地膜使用量和覆膜面積均呈跨越式增長,分別增長了 125.81%和147.62%;而典型研究區(qū)更是增長了 240%和265.81%,然而單位面積覆膜量卻下降了 8.82%和7.08%。不同覆膜年限和灌水方法顯著影響農(nóng)膜殘留強(qiáng)度R和破碎率D(P0.05),其中覆膜5年、10年、20年后的殘留強(qiáng)度R平均比覆膜2年分別增長了 80.14%、163.70%、273.64%,破碎率D平均比覆膜2年分別增長了 20.97%、38.14%、60.20%;滴灌覆膜與地面灌溉覆膜相比殘留強(qiáng)度R平均提高了 42.92%,破碎率D平均提高了 20.01%。農(nóng)膜殘留主要集中在土壤0～10 cm土層內(nèi),占64.89%;典型研究區(qū)面積為0～4 cm2和4～20 cm2的殘膜占總殘膜量的58.86%,且隨著覆膜年限增加,下層殘膜量占總殘膜量的比重逐漸增加,而不同灌水方法對殘膜在土壤中的分布影響不大。(2)當(dāng)農(nóng)膜殘留量增加后,二值化后的CT圖像顯示片狀黑斑面積明顯增加,并與殘膜量呈比例關(guān)系,其中400 kg/hm~2處理黑斑面積是無膜處理的19倍。隨著殘膜量的逐漸增多,兩種質(zhì)地土壤飽和含水率、毛管含水率、田間持水率均呈逐漸減小趨勢;當(dāng)殘膜量達(dá)到100kg/hm~2時(shí),砂壤土飽和導(dǎo)水率比無膜處理降低了41.37%,對于砂土,飽和導(dǎo)水率隨殘膜量增加的下降趨勢沒有砂壤土那么明顯,整體呈緩慢減小態(tài)勢;不同處理的Boltzmann參數(shù)λ值均隨土壤含水率的升高呈減小的變化趨勢。(3)隨著土壤中殘膜量增多,土壤保水能力逐漸呈降低趨勢,且這種差異在砂壤土和壤土中呈顯著性(P0.05);隨著殘膜量的增加,壤土和砂壤土持水特性逐漸變差,特征曲線有逐漸向砂土靠攏的趨勢。低吸力段(主要排大孔隙土壤水)的當(dāng)量孔徑體積占比增大,而高吸力段(主要排中小孔隙土壤水)的當(dāng)量孔徑體積占比則減小。通過對RPF-SWCC模型參數(shù)估計(jì),顯示隨殘膜量增加土壤飽和含水率呈降低趨勢,且RPF-SWCC模型擬合精度總體上高于van Genuchten(VG)、Brooks-Corey(BC)及 Log normal distribution(LND)等常用土壤水分特征曲線模型;對高含殘膜量處理,RPF-SWCC模型的均方根誤差,幾何平均數(shù)及決定系數(shù)R2均優(yōu)于常用模型,可見構(gòu)建的RPF-SWCC模型能較好地應(yīng)用于含殘膜土壤的水分特征曲線擬合。(4)隨著土壤中殘膜量增多,砂壤土和砂土入滲速率變慢,土壤濕潤鋒運(yùn)移相同距離所需時(shí)間均顯著增加;相同入滲時(shí)間內(nèi)累積入滲量隨殘膜量增加均顯著減小(P0.05);殘膜量增加導(dǎo)致蒸發(fā)速率、累積蒸發(fā)量都顯著減小(P0.05),且不同殘膜量對砂壤土的影響大于砂土。對4個(gè)主要的土壤水分入滲及蒸發(fā)模型進(jìn)行擬合后,結(jié)果顯示Kostiakov和Philip入滲模型均能較好模擬殘膜條件下土壤水分入滲,其中Philip入滲模型擬合精度高于Kostiakov入滲模型,且對砂土中農(nóng)膜殘留的適應(yīng)性更好;Black蒸發(fā)模型隨著殘膜量增加擬合精度下降,而Rose蒸發(fā)模型受殘膜量的影響較小,更適合于農(nóng)膜殘留土壤累積蒸發(fā)量估算。(5)殘膜埋深越深滴灌結(jié)束時(shí)濕潤范圍越小,殘膜區(qū)濕潤體曲線呈不規(guī)則現(xiàn)象;殘膜區(qū)水分入滲速率明顯低于對應(yīng)其他處理該層的入滲速率(P0.01);另外殘膜區(qū)土壤含水率明顯高于無殘膜區(qū),并且隨著殘膜埋深增加,土體內(nèi)最高含水率呈增加趨勢,且不同滴頭流量處理不同殘膜埋深對滴灌入滲的影響相似。故殘膜在土壤中埋深位置的不同對滴灌入滲有較大的影響,掌握殘膜在土壤中不同位置對入滲的影響對于制定殘膜存在下合理灌溉制度具有重要意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S152.7

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本文編號：1692980