極端干旱區(qū)成齡葡萄滴灌田間毛管布置方式優(yōu)化研究

李萌，張江輝，虎膽·吐馬爾白，白云崗，劉洪波，丁平

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆水利水電科學(xué)研究院，新疆烏魯木齊830049）

極端干旱區(qū)成齡葡萄滴灌田間毛管布置方式優(yōu)化研究

李萌1，2，張江輝2，虎膽·吐馬爾白1，白云崗2，劉洪波2，丁平2

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆水利水電科學(xué)研究院，新疆烏魯木齊830049）

通過建立數(shù)學(xué)模型，利用Hydrus－2D軟件模擬雙管不對稱布置和三管布置下的水分入滲特征，分析與葡萄根系分布的耦合程度。采用大田試驗進行了驗證，與模擬結(jié)果進行了對照，結(jié)果表明：雙管不對稱和三管布置條件下濕潤剖面比較接近，雙管不對稱布置模式水分分布比較均勻，垂直濕潤深度在60 cm左右，水平濕潤寬度約100 cm；三管布置模式的垂直濕潤深度為60 cm，水平濕潤寬度約120 cm。雙管流量不對稱布置在產(chǎn)量及葡萄生長等方面均能達到三管布置方式的效果。確定采用雙管流量不對稱布置方式可以替代三管布置方式，同時，也說明在田間毛管布置方式篩選及優(yōu)化分析時，采用數(shù)學(xué)模型分析的方法，可大大減少進行野外試驗的工作量，在簡化研究過程的同時能夠得到科學(xué)的研究成果。

葡萄根系分布；水分入滲特征；滴灌；毛管布置方式；模型模擬

我國葡萄生產(chǎn)園常采用大水漫灌、溝灌、盤灌、穴灌等簡單易行的、較落后的方法進行灌溉。由于成齡葡萄根系復(fù)雜，選擇適宜的田間毛管布置方式及灌水器的參數(shù)對于滿足成齡葡萄需水要求具有重要的意義。許多學(xué)者對滴灌條件下水分在土壤中的入滲規(guī)律以及土壤濕潤體的變化進行了研究。有些學(xué)者采用數(shù)值計算的方法模擬計算了單滴頭灌溉條件下土壤濕潤體的分布規(guī)律［1］。程慧娟［2－4］等研究了不同線源長度、不同線源直徑對土壤濕潤體的影響及初始含水率對土壤垂直線源入滲的影響。Zhou Qingyun［8］在土壤水分動態(tài)及葡萄根系分布的基礎(chǔ)上建立了一個二維根系吸水模型，分別用Hydrus－2D模型和部分根區(qū)交替灌模型對土壤水分動態(tài)進行模擬，并認(rèn)為部分根區(qū)交替灌模型更適合于模擬土壤蒸發(fā)較大、不規(guī)則根系分布的干旱地區(qū)的土壤水分動態(tài)。Shan等［11］人利用Hydrus－3d模擬了雙管布設(shè)條件下不同滴頭間距以及不同滴頭流量情況下雙點源交匯區(qū)水鹽運移規(guī)律。周廣林等［12］采用Hydrus－3D軟件建立的模型可較好地模擬單點源水分入滲、水平濕潤鋒擴散過程及土壤剖面水分的分布情況，濕潤范圍模擬結(jié)果和實測結(jié)果的吻合度較高，說明Hydrus－3D模型可模擬土壤水分再分布情況。蘇李君等［13］在分析灌溉條件下葡萄吸水特征的基礎(chǔ)上，建立了一維非飽和土壤水分運動的無網(wǎng)格數(shù)值模擬模型，并依據(jù)實測葡萄根系分布特征，獲得了葡萄一維根系分布函數(shù)，將其與不同的經(jīng)驗根系分布函數(shù)應(yīng)用于數(shù)值模型進行動態(tài)模擬。馬歡等［14］應(yīng)用Hydrus－1D模型連續(xù)模擬了2006—2009年的田間水分運移過程。與時域反射儀（time domain reflectometry，TDR）實測土壤含水率的對比表明，模型對土壤含水率的模擬精度較高。任利東［15］等利用兩種均質(zhì)土柱排水過程優(yōu)化的土壤水力參數(shù)和Hydrus－1D模型對兩種均質(zhì)土柱和三種不同類型層狀土柱蒸發(fā)過程進行模擬分析，結(jié)果表明Hydrus－1D可以較好地模擬層狀土柱蒸發(fā)過程。

上述研究主要針對室內(nèi)土筑試驗，對大田滴灌條件下土壤濕潤體和土壤含水量的分布規(guī)律研究報道的較少，關(guān)于滴灌管道布置方式和系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)對作物生長發(fā)育影響的研究也為數(shù)不多。本文旨在研究滴灌帶的不同布置方式對葡萄生長狀況、水分利用和生理特征的影響，為極端干旱區(qū)葡萄的生產(chǎn)管理提供依據(jù)與參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗條件

該試驗基地位于火焰山以北的新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果開發(fā)研究中心試驗基地內(nèi)，距鄯善縣城6 km，地理坐標(biāo)為：北緯42.91°，東經(jīng)90.30°；海拔419 m。年降雨量25.3 mm，年蒸發(fā)量2 751 mm，全年日照時數(shù)為3 122.8 h，10℃以上有效積溫4 525℃以上，無霜期達192 d。葡萄品種為無核白，1981年定植，樹齡28 a，大溝定植，東西走向，溝長54 m，溝寬1.0～1.2 m，溝深0.5 m左右；株距約1.2～1.5 m，行距3.5 m；栽培方式為小棚架栽培，棚架前端高1.5m，后端高0.8 m。試驗地40 cm以上土層的土壤質(zhì)地為砂壤土，40 cm以下為土石混合介質(zhì)。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 葡萄根系分布情況土壤濕潤體是滴灌系統(tǒng)對作物根系的作用區(qū)域，其作物根系合理匹配是滴灌系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵，根系在土壤剖面的分布對根系吸水功能和作物生產(chǎn)力具有很重要的作用，因此了解葡萄根系的分布范圍及分布特征是確定濕潤范圍的依據(jù)。鄯善試驗基地28年無核白葡萄根系在溝壟水平方向上，主要集中在距主根120 cm范圍內(nèi)，以主根為軸心60～80 cm范圍內(nèi)最多，向兩側(cè)逐漸減少。除主根外，均在兩根中部分布最多，且主根大的一側(cè)根系較多，在東西兩側(cè)根系分布不均，如圖1所示。由于栽培壟上需要分配較多的水量，壟上的滴頭流量要大于栽培溝里的滴頭流量。因此在根系分布發(fā)達的一側(cè)布置滴頭流量較大的管件或雙管布置方式，以期土壤濕潤體能包圍葡萄根系，滿足根系的需水要求。

圖1 鄯善試驗點葡萄根系分布圖Fig.1 The distribution of grape root system at Shanshan Experiment Point

1.2.2 田間點源入滲試驗本試驗在田間葡萄棚架下進行，選取三個滴頭流量（1.5、2.7、3.6 L· h－1），三個灌水量（15、20、30 L），共進行9組試驗，每組試驗均設(shè)兩個重復(fù)。試驗時，連續(xù)觀測馬氏瓶讀數(shù)、積水半徑、水平濕潤半徑、垂直濕潤深度以及濕潤體形狀，待入滲水量達設(shè)計水量時結(jié)束試驗，取土測定含水量剖面，取土點布置在滴頭至水平濕潤鋒、滴頭連線中垂線上，水平方向和垂直方向上每10 cm布設(shè)一個取土點。

根據(jù)以上試驗確定不同流量的滴頭積水半徑也有區(qū)別，從而得到半徑隨流量的變化如圖2，再根據(jù)內(nèi)插法求得試驗所需流量滴頭的積水半徑（分別為2.2 L·h－1和3.3 L·h－1）。

圖2 不同滴頭流量下的積水半徑變化過程Fig.2 The change process of ponding water radius with different trickle discharge

選用目前常見的幾種微灌灌水技術(shù)及田間毛管布置方式進行田間試驗，地表滴灌田間毛管布置方式采用雙管與三管布置。進行初步篩選，獲得一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為進一步優(yōu)化提供技術(shù)支持。通過多個滴頭流量及溝內(nèi)、壟上滴灌帶距離葡萄主根的距離組合比較，篩選出較為理想的布置方式，具體試驗技術(shù)參數(shù)如下：雙管不對稱布置（溝內(nèi)與棚架下各一條滴灌帶，溝內(nèi)鋪設(shè)滴灌帶，灌水器采用滴頭流量2.2 L·h－1，滴頭間距30 cm，棚架下鋪設(shè)滴灌帶，灌水器采用滴頭流量3.3 L·h－1，滴頭間距30 cm，分別放置于葡萄主根兩側(cè)等距離40 cm的位置）、三管布置（溝內(nèi)一條，棚架下兩條滴灌帶，滴頭流量2.2 L· h－1，滴頭間距30 cm，栽培溝里滴灌帶布置在距離葡萄主根40 cm位置，栽培壟上兩條滴灌帶分別布置在距離葡萄主根20 cm和60 cm的位置）和對照試驗雙管對稱布置（溝內(nèi)與棚架下各一條滴灌帶，滴頭流量2.2 L·h－1，滴頭間距30 cm，分別放置于葡萄主根兩側(cè)等距離40 cm的位置）。具體布置如圖3所示。

圖3 微灌灌水技術(shù)形式及毛管布置方式示意圖Fig.3 Schematic diagram of micro-irrigation technology and lateral pipe layout mode

1.3 試驗內(nèi)容與方法

1.3.1 試驗內(nèi)容對研究區(qū)土壤水分特性進行研究，確定VG模型參數(shù)，設(shè)定多種灌水器技術(shù)參數(shù)，利用HYDRUS－2D模擬預(yù)設(shè)環(huán)境下的土壤水分分布特征，采用VG模型進行描述，嵌入了Scott、Kool和Parker經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭械募俣ǎ何鼭瘢摑瘢呙杈€與主吸濕（脫濕）曲線成比例變化，用于模擬變飽和多孔介質(zhì)中水分、能量、溶質(zhì)運移的數(shù)值模型，近幾年得到了比較廣泛的應(yīng)用，該模型與葡萄根系分布特征進行耦合，初步篩選出與生產(chǎn)實踐中相適應(yīng)的灌水器技術(shù)參數(shù)，在大田中進行試驗驗證。

1.3.2 試驗方法土壤含水量（體積含水量）采用TRIM－IPH測定；植物光合作用采用CIRAS－2型光合儀測定；葡萄新梢生長量用卷尺測定。葉面積：每個布置方式選取三株長勢均勻的葡萄蔓，每個蔓從底部至梢部選取三個枝條，利用卷尺定期測定每個蔓的枝條數(shù)及所選枝條的中脈長、葉片數(shù)和枝條數(shù)，計算出該蔓的葉面積，三個蔓的平均值代表該處理每株葡萄的葉面積。果粒體積：利用游標(biāo)卡尺測定，每個布置方式定期隨機測定葡萄果粒的長和寬，計算出果粒體積。產(chǎn)量：實測法測得每個布置方式的實測總產(chǎn)量。

利用Hydrus－2D模擬葡萄根系濕潤范圍，結(jié)合根系分布情況確定灌水區(qū)域為水平方向200 cm和深度120 cm的范圍，假定超出120 cm深度的水量作為深層滲漏水量。試驗區(qū)土壤質(zhì)地分兩層，以溝底為基準(zhǔn)面，0～45 cm土層土壤質(zhì)地為砂壤土，并混有少量碎石，45 cm以下碎石量較多，為土石混合介質(zhì)。模擬不同微灌灌水器技術(shù)參數(shù)與布置模式下的土壤水分入滲分布特征，與葡萄根系分布特征進行耦合，進一步篩選與優(yōu)化得到適宜鄯善地區(qū)成齡葡萄微灌模式。

模型初始條件：0～45 cm深度和45 cm深度以下土壤初始體積含水率分別設(shè)為0.132 cm3·cm－3和0.072 cm3·cm－3。模型邊界條件：每個滴頭處邊界條件視為點源累積入滲，含水量設(shè)為飽和含水量0.41 cm3·cm－3。上邊界除滴頭外均設(shè)為初始含水量。由于所研究區(qū)域的邊界水流到達不了，且地下水位很深，所以模擬區(qū)域的左、右邊界為零通量，下邊界條件設(shè)為自由排水。

2 模型模擬分析

入滲是指水分進入土壤的過程，這是自然界水循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)。土壤水分運動如同其它物質(zhì)一樣符合質(zhì)量守恒定律，因此一般將達西定理稱為土壤水分運動所遵循的基本原理，而質(zhì)量守恒定理稱為連續(xù)方程，通過聯(lián)合達西定理和連續(xù)方程就可導(dǎo)出土壤水分運動的基本方程［9］。以土壤吸力為因變量的直角坐標(biāo)下的土壤水分運動方程為：

式中，θ為土壤體積含水率；h為土壤吸力；t為時間；x為水平距離；z為垂向距離；K（h）為土壤非飽和導(dǎo)水率

（1）定解條件

求解土壤水運動方程的初始條件為：

式中，hi（r，z）為土壤初始吸力。

求解土壤水運動方程的邊界條件為：灌水過程中，流量q大于土壤飽和導(dǎo)水率，因此在滴頭附近很快形成近似的飽和圈。則水分運動的邊界條件為：

式中，（r，z）指計算點的位置坐標(biāo)；Ds（t）為飽和區(qū)域；不考慮蒸發(fā)作用。

由于所研究區(qū)域的邊界水流到達不了，且地下水位很深，所以模擬區(qū)域的左、右邊界與下邊界條件設(shè)為自由排水。

（2）土壤水力參數(shù)

土壤水分特征曲線θ（h）和非飽和土壤導(dǎo)水率K（h）采用描述土壤吸濕過程的van－Genucheten模型描述：

式中，θ為土壤體積含水率（cm3·cm－3）；h為吸力（cm）；K為水力傳導(dǎo)系數(shù)（cm·h－1）；Se為有效土壤含水率；θr為殘余土壤含水率（cm3·cm－3）；θs為飽和土壤含水率（cm3·cm－3）；Ks為滲透系數(shù)（cm· min－1）；n，m和α均為經(jīng)驗參數(shù)，m＝1－1／n。

根據(jù)以上理論基礎(chǔ)測得試驗地區(qū)土壤水力參數(shù)見表1。

采用表1中土壤水力參數(shù)，模擬不同滴灌灌水技術(shù)所得土壤水分入滲分布圖如圖4所示。

表1 鄯善田間土壤水分特性的VG模型參數(shù)Table 1 VG model parameters of soil water characteristics at Shanshan field

圖4 利用模型模擬的三管（a）與雙管不對稱布置（b）方式下的水分剖面Fig.4 The water profiles under three pipes（a）and double pipes asymmetric layout simulated（b）by model

如圖4所示，模型采用Hydrus－2D軟件模擬地表滴灌條件下兩種不同毛管布置處理的體積含水率分布剖面圖，可以發(fā)現(xiàn)，在同一時間段內(nèi)，雙管不對稱布置和三管布置的灌水強度大致相同，土壤濕潤范圍也很接近，根系可以被濕潤體包圍，均可滿足葡萄根系吸水。三管布置由于初始含水率較大，因此含水率比雙管不對稱布置較高，但兩種布置方式均可滿足葡萄生長所需水量。其次，兩種布置方式對葡萄生理特征、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響有待進一步的研究。

圖5為不同水分處理灌后土壤水分再分布，從圖可看出，各水分處理灌水器周圍的含水量明顯高于其它位置，隨著深度的增加，土壤含水量逐漸減小。由于鄯善土質(zhì)原因，在土壤下層的石礫層儲水性能較差，由于根系分布在20～60 cm土壤深度范圍內(nèi)出現(xiàn)高峰，因此該深度范圍內(nèi)土壤耗水量大于深層土壤耗水量，其垂直耗水部位主要在垂直20～60 cm深度范圍內(nèi)；水平耗水部位主要在主根位置沿溝方向60 cm范圍內(nèi)，沿壟方向30 cm范圍內(nèi)。對照不同水分處理的濕潤體形狀可以發(fā)現(xiàn)，雙管不對稱布置模式水分分布比較均勻，垂直濕潤深度在60 cm左右，水平濕潤寬度約100 cm；三管布置模式的垂直濕潤深度為60 cm，水平濕潤寬度約120 cm。在20～40 cm深度的土壤含水量接近田間持水量，土壤水分在水平和垂直方向的分布都很均勻。

圖5 三管與雙管不對稱布置模式灌后土壤水分分布Fig.5 The distribution of soil moisture under three pipes and double pipes asymmetric layout mode

3 模型試驗驗證

對利用數(shù)值模擬分析得到的優(yōu)化的結(jié)果，在大田中開展試驗研究，進行驗證，并進行投資、效益、管理等方面綜合評估，提出適宜極端干旱區(qū)成齡葡萄微灌技術(shù)的應(yīng)用模式，并建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，進行示范推廣。

3.1 不同布置方式葡萄植株生長勢對比分析

葉面積指數(shù)是研究作物群體結(jié)構(gòu)的重要量化指標(biāo)。對比分析三種灌水技術(shù)的葉面積指數(shù)，旨在篩選適合葡萄生長的灌水技術(shù)。從圖6對比分析三種灌水技術(shù)葡萄生長的葉面積指數(shù)的變化，可以看到在五月份鄯善地表雙管不對稱處理的葉面積指數(shù)增加最高快，其次是地表三管處理，地表雙管增長最為緩慢。

圖6 鄯善試驗點不同處理葡萄葉面積指數(shù)變化Fig.6 Change of grape leaf area index by different treatments at Shanshan Experiment Point

3.2 不同處理葡萄品質(zhì)的對比分析

果粒的大小是葡萄果實商品率評價的重要依據(jù)，研究不同灌水技術(shù)下果粒生長變化的過程，可以作為灌水技術(shù)對葡萄果實品質(zhì)影響的重要依據(jù)。如圖7從果粒生長變化過程來看，鄯善試驗點三種灌水技術(shù)處理葡萄果粒生長變化區(qū)別明顯，地表三管和雙管不對稱處理增長速度明顯高于地表雙管對稱處理，但是進入果粒膨大期后地表三管的果粒增長速度要略高于地表不對稱雙管。

3.3 不同布置方式葡萄植產(chǎn)量對比分析

產(chǎn)量是最終評判灌水技術(shù)優(yōu)劣的依據(jù)，對比分析各種灌水技術(shù)處理葡萄的產(chǎn)量，是優(yōu)選灌水技術(shù)的重要依據(jù)。如圖8從測產(chǎn)的結(jié)果對比分析，三種灌水技術(shù)中地表三管產(chǎn)量最高（1 676.486 kg），其次雙管不對稱（1 587.884 kg），最后是雙管對稱處理（1 495.947 kg），但是三種灌水技術(shù)處理相比雙管不對稱與三管布置方式產(chǎn)量基本接近，且均大于雙管對稱布置方式，說明兩管流量不對稱布置方式可以代替三管布置方式，不僅對葡萄產(chǎn)量影響不大，而且大大減少了單位面積投資。

圖7 鄯善試驗點不同灌水技術(shù)果粒體積變化Fig.7 Volume change of single grape with different irrigation techniques at Shanshan Experiment Point

圖8 鄯善試驗點不同處理葡萄產(chǎn)量變化Fig.8 The grape yield changes with different treatments at Shanshan Experiment Point

4 結(jié)論

通過模擬分析，雙管不對稱和三管布置條件下濕潤剖面比較接近，雙管不對稱布置模式水分分布比較均勻，垂直濕潤深度在60 cm左右，水平濕潤寬度約100 cm；三管布置模式的垂直濕潤深度為60 cm，水平濕潤寬度約120 cm。根系垂直耗水部位主要在垂直20～60 cm深度范圍內(nèi)；水平耗水部位主要在主根位置沿溝方向60 cm范圍內(nèi)，沿壟方向30 cm范圍內(nèi)。滴頭流量水平濕潤范圍基本一致，土壤濕潤深度都可以滿足根系吸水的要求，并且能與調(diào)查的葡萄根系分布的范圍較好地吻合。

通過軟件模擬分析和現(xiàn)場試驗對照，結(jié)合葡萄生長勢和產(chǎn)量的對比分析可以看出，三管布置和雙管不對稱布置各項指標(biāo)基本接近，地表三管和雙管不對稱處理葉面積指數(shù)與果粒體積的增長速度比較接近，均明顯高于地表雙管對稱處理。雙管不對稱的產(chǎn)量（1 587.884 kg）與三管布置方式（1 676.486 kg）產(chǎn)量基本接近，且均大于雙管對稱布置方式（1 495.947 kg）。說明雙管流量不對稱布置方式在不影響葡萄產(chǎn)量及其它特性的前提下，還可以滿足葡萄根系的需水要求。因此找到了適合當(dāng)?shù)仄咸研杷?guī)律的毛管布置方式，確定采用雙管流量不對稱布置方式代替三管布置方式。同樣的，我們可以利用模型優(yōu)化分析其它作物的各項特性，在節(jié)省勞力的情況下，逐步做到利用模型代替試驗的高效分析方式。

［1］李光永，曾德超.滴灌土壤濕潤體特征值的數(shù)值算法［J］.水利學(xué)報，1997，（7）：1-6.

［2］程慧娟，王全九，曾辰，等.垂直線源灌溉條件下交匯入滲特性研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2010，29（4）：63-66.

［3］王振華，鄭旭榮，任杰，等.灌水頻率對地下滴灌線源入滲土壤水分運動規(guī)律影響的試驗研究［J］.水利學(xué)報，2007，（Z1）：299-302.

［4］李濤，張建豐，程慧娟，等.深層坑滲灌田間單點入滲濕潤鋒分布特性及擬合模型研究［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（4）：36-39，45.

［5］Zhou Qingyun，Kang Shaozhong，Zhang Lu，et al.Comparison of APRI and Hydrus－2D models to simulate soil water dynamics in a vineyard under alternate partial root zone drip irrigation［J］.Plant and Soil，2007，291（1－2）；211-223.

［6］朱德蘭，汪志農(nóng)，王得祥，等.不同土壤中滴灌水分分布與設(shè)計參數(shù)的確定［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2000，28（2）：45-49.

［7］孫海燕，李明思，王振華，等.滴灌點源入滲濕潤鋒影響因子的研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2004，23（3）：14-17.

［8］呂殿青，王文焰，王全九.滴灌條件下土壤水鹽運移特性的研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2000，19（1）：16-21.

［9］陳渠昌，吳忠渤.滴灌條件下沙地土壤水分分布與運移規(guī)律［J］.灌溉排水，1999，18（1）：28-31.

［10］孫海燕，王全九.滴灌濕潤體交匯情況下土壤水分運移特征的研究［J］.水土保持學(xué)報，2007，21（2）：115-118.

［11］Shan Y，Wang Q.Simulation of salinity distribution in the over-lap zone with double-point-source drip irrigation using HYDRUS－3D［J］.Australian Journal of Crop Science，2012，6（2）：238.

［12］周廣林，王全九，李云，等.Hydrus－3D模型模擬田間點源入滲與水分再分布準(zhǔn)確性評價［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2015，（2）：113-121，129.

［13］蘇李君，王全九，白云崗，等.極端干旱地區(qū)葡萄根系吸水?dāng)?shù)值模擬［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，（6）：88-93.

［14］馬歡，楊大文，雷慧閩，等.Hydrus－1D模型在田間水循環(huán)規(guī)律分析中的應(yīng)用及改進［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，（3）：6-12.

［15］任利東，黃明斌.砂性層狀土柱蒸發(fā)過程實驗與數(shù)值模擬［J］.土壤學(xué)報，2014，51（6）：1282-1289.

Optimization research of lateral pipe layout mode for drip irrigation of adult grape in extreme arid region

LIMeng1，2，ZHANG Jiang-hui2，Hudan·tumaerba1，BAI Yun-gang2，LIU Hong-bo2，DING Ping2
（1.College of Water Conservancy and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052，China；2.Xinjiang Institute of Water Resources and Hydroelectric Power，Urumqi 830049，China）

Through established mathematical model，using the Hydrus－2D software simulated the characteristics of water infiltration under double pipes asymmetric layoutand three pipes layout，analyzed the coupling degree of grape root distribution.The simulated results were verified and compared with the field test.The results showed that：the wetted profiles were comparatively close under the conditions of double pipes asymmetric and three pipes arrangement.The water distribution was relatively uniform，the vertical wetted depth was about60 cm and horizontal wetted width was about100 cm for the double pipes asymmetric layout mode.The vertical wetted depth was 60 cm and horizontal wetted width was approximately 120 cm for the three pipes arrangement mode.Under double pipes asymmetric arrangement，the yield and grape growth aspects can be reached the effect of three pipes layout mode.So determined that the three pipes layout mode can be replaced by the double pipes with asymmetric arrangement.At the same time，it explained when selected and optimally analyzed the lateral pipe layout in field，the mathematical model analysis method can be utilized.The workload of outside experiments in field can be greatly reduced，while the scientific research results can be obtained at the simplified research process.

distribution of grape root system；characteristics ofwater infiltration；drip irrigation；lateral pipe layout mode；model simulation

S275.6；S663.1

A

1000-7601（2016）06-0103-07

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.16

2015-11-24

新疆自治區(qū)科技重大專項（201130103－1）；國家科技支撐計劃（2011BAD29B05）

李萌（1990—），男，新疆昌吉人，碩士研究生，主要從事水分高效利用研究。E-mail：1244934076＠qq.com。

虎膽·吐馬爾白（1961—），男，哈薩克族，新疆博樂人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事地下水土壤水鹽運移理論及節(jié)水灌溉理論。E-mail：hudant＠hotmail.com。