某山区人工林节水灌溉工程设计与试验研究

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为实现木材自给自足,国家提出了“加强木材战略储备基地建设”政策,河南省某市积极响应号召,在山区开展大规模人工林种植工程,由于山区地形复杂地势崎岖而且灌溉多采用沟灌、穴灌等传统灌溉方式,故存在着浇灌效率低下、水资源浪费的问题。山区本就存在着水资源匮乏、水分蒸发快等诸多问题,因此如何实现山区人工林高效节水灌溉,是该市乃至全国山区亟待解决的问题。本文结合某市浇灌现状及实际条件对山区灌溉进行了节水灌溉技术适应性分析,通过对不同的灌溉方式进行分析比较,提出了适宜该市山区人工林种植的灌溉方式—滴灌技术。为了制定更为符合实际工程的滴灌设计参数,实现高效节水灌溉,于2020年,在河南省某市国家储备林杜仲人工林基地,以种植面积占比最大的2年生杜仲树为研究对象进行了节水灌溉试验,通过研究滴灌栽培下杜仲人工林的土壤水分运移规律和土壤含水量动态变化规律以及灌溉制度,得出以下主要研究结论:(1)本研究采用流量为3L/h的滴头进行滴灌试验,研究表明,在不同滴灌时长下所产生的土壤湿润锋运移范围和形成的半椭球土壤湿润体形状与2年生杜仲树主要根系分布范围和形态相吻合。说明针对2年生杜仲人工林进行地表滴灌系统设计时,采用流量为3L/h的滴头比较适宜。(2)确定了适宜2年生杜仲人工林的单次滴灌持续时间。“全根法”调查发现2年生杜仲树人工林主要吸收根系分布在0~30cm土层。根据持续滴灌过程中,土壤内各探测点体积含水量的变化情况,发现在滴头正下方30cm、距滴头水平距离10cm、20cm处土壤含水量在持续滴灌5.0h时达到饱和值,随着滴灌时间的延长土壤含水量趋于稳定,表明滴灌栽培2年生杜仲树人工林单次有效滴灌时长5h最为适宜。(3)确定了适宜2年生杜仲人工林的灌溉周期。据相关研究,土壤水分含量在田间持水量的70%到90%之间,最适合作物根系的生长,当土壤含水量低于田间持水量的70%时,需要对作物进行灌溉。试验发现在30cm土层深度处,停灌145小时土壤含水量降至田间持水量的70%,表明此时需要启动灌溉。结合杜仲人工林主要吸收根系分布深度,在旱季无降水条件下,2年生杜仲人工林灌溉周期不应超过145h(6d)。(4)依据试验结论进行实际节水灌溉工程规划设计。选取以杜仲树人工林为主的典型灌区(灌区Ⅲ),灌溉方式为滴灌灌溉,水源为河滩深井水,提水方式为泵站加压提水。根据工程基本资料及滴灌试验结论确定了滴灌制度及其他设计参数;按地形坡度考虑计算了毛管、支管铺设长度,并依据地形的高差及树木的种植间距确定了输配水管网的布置方案;根据计算结果及实际情况划分轮灌组,确立了轮灌工作制度。
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