地下滴灌抗负压堵塞和抗根系入侵试验

分类号：单位代码：密级：学号：学位论文地下滴灌抗负压压堵塞和抗根根系入侵试验验研究StudyoonAntti-cloogginggofNNegatiivePrressurreanddAntii-roottintrrusionnforSubsuurfaceeDrippIrriigatioon研究生：指导教师：申请学位类别：：专业领域名称：：研究方向：所在学院：2年月独创性声声明本人声明所呈交交的论文是我我个人在导师师指导下进行行的研究工作作及取得的研研究成果。尽尽我所知，除除了文中特别别加以标注和和致谢的地方方外，论文中中不包含其他他人已经发表表或撰写过的的研究成果，也也不包含为获获得xxx或其它它教育机构的的学位或证书书而使用过的的材料。与我我一同工作的的同志对本研研究所做的任任何贡献均已已在论文中作作了明确的说说明并表示了了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授授权的说明本人完全了解xxxx有关保保留、使用学学位论文的规规定，即：学学校有权保留留送交论文的的复印件和磁磁盘，允许论论文被查阅和和借阅，可以以采用影印、缩缩印或扫描等等复制手段保保存、汇编学学位论文。同同意xxx可以用用不同方式在在不同媒体上上发表、传播播学位论文的的全部或部分分内容。（保密的学位论论文在解密后后应遵守此协协议）研究生签名：时间：年月日导师签名： 时间：年月日摘要与其它灌溉方式式相比，地下下滴灌具备更更加突出的推推广优势，但但由于系统很很容易受到负负压和根系入入侵造成的堵堵塞，其发展展速度受到制制约，因此，研研究地下滴灌灌的抗负压堵堵塞和抗根系系入侵的性能能具有非常重重要的意义。本文通过室内土槽试验以及温室内的小麦盆栽试验，对此性能进行了研究，主要成果有以下5部分：（1）9种形式式的滴灌管抗抗负压堵塞性性能试验表明明：出水口形形式与负压堵堵塞的关系受受滴头流量的的影响，其中中流量为2.78ll/h的舌片出水水口滴头抗负负压堵塞性能能较差；流量量为1.83ll/h的圆孔出水水口滴头抗负负压堵塞性能能较差；而3种流量的窄缝出水口口滴头抗负压堵堵塞性能都比比较好。因此此窄缝出水口口滴头比舌片片和圆孔出水水口的滴头抗抗负压堵塞性性能相对较好好。（2）小流量滴滴灌管比大流流量滴灌管具具有抗负压堵堵塞的优势。（3）在地下滴滴灌系统中注注入少量除草草剂氟乐灵，发发现滴头周围围的根密度降降低，表明氟氟乐灵可以避避免小麦根系系向滴头附近近生长，从而降降低根系入侵侵滴头的可能能。（4）通过正交交试验分析，得得出3个因素施药时时间、施药浓度和施药量均对小麦根密密度的降低有有显著影响，其其在滴头附近近的影响程度度由主到次依依次为施药时时间、施药量和施药浓度。（5）最优的施施药方案为施施药时间出苗苗后40天、施药浓度0.9g/l、施药量0.0466g/滴头。关键词：地下滴滴灌，抗负压堵塞塞，抗根系入侵侵，氟乐灵AbstracctThoughsubsuurfaceedrippirriigatioon(SDI))hadmoreadvanntagessoverrotheerirrrigatiionmeethodss，it’sdevvelopmmentwwasreestriccteddduetootheccloggiingcaausedbyneegativvepreessureeandrootintruusion，thus，itiisverryimpportannttostudyythepperforrmanceeofannti-cllogginngperrformaanceccauseddbynnegatiiveprressurreanddroottintrrusionnforSSDI.Innthisspapeer，indooorsoiiltannkexpperimeentanndwheeatpoottedplanttexpeerimenntinthegrreenhoousewwascaarrieddouttosttudytthepeerformmance..Theresulltsmaainlyconsiistofffivepparts::(1)Theeexpeerimenntofantti-cloogginggperfformannceoffnegaativepresssurefforthheninnetyppesoffdripplinessshowwedthhat:thherellationnshipbbetweeenouttletfformsandccloggiingcaausedbyneegativvepreessureewasaffecctedbbydrippperfflowrrates，andthhetonngue-sshapeoutleetwhoosefllowraatewaas2.778l/hshoweedinfferiorrantii-clogggingperfoormancc;theorrificeeoutlletwhhosefflowrratewwas1..83l/hhshowwedinnferioorantti-cloogginggperfformannce;wwhilethenaarrowoutleetwhoosefllowraatewaasanyyoneoofexpperimeentfllowraatessshoweddbetteerantti-cloogginggperfformannce.SSotheeantii-clogggingperfoormancceofnegattiveppressuurefoornarrrowooutlettwasbetteerthaantheeperfformanncefoortonngue-sshapeandorrificeeoutlletreelativvely.(2)Theedrippperwwithssmallflowratehadadvaantageeoverrthedrippperwiithbiigfloowratteonanti--clogggingpperforrmanceecaussedbyynegaativepresssure.(3)AdddingaalitttleammounthherbiccideTTrifluuralinnalonngwitthirrrigatiionwaater，itwaasfouundthhatthheroootdennsityarounnddriipperssdecrrease，whichhshowwedthaatTriifluraalinhhadthefuncttionoofdeppressiingwhheatrrootggrowinngtoemittters，soreeduceddposssibiliityoffroottgrowwingiintoddrippeers.(4)Theetimee，thetthicknnessaandthheamoountoofadddingTTrifluuralinnallhhadremaarkablleefffectoontheedecrreaseofwwheatrootdensiity.Theinnfluenncedeegreearounnddriipperssiniimporttanceorderrwasthhetimme、theammountandtthethhickneessoffaddinggTrifflurallin.(5)TheoptimmalarrrangemmentoofapplyiingTrriflurralinwasthhatthhetimmeofaddinggTriflluraliinwas400dayssafteerseeedlingg，thethhickneessoffapplyiingTriifluraalinwaas0.99g/laandthheamoountoofappliedTriifluraalinwaas0.0046gpperdrripperr.Keywordd:subssurfaccedriipirrrigatiion，anti--clogggingccauseddbynnegatiiveprressurre，anti--rootintruusion，Triflluraliin目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc134797241"第一章绪论11HYPERLINK\l"_Toc134797242"1.1研究的的背景和意义义1HYPERLINK\l"_Toc134797243"1.2地下滴滴灌的发展概概况2HYPERLINK\l"_Toc134797244"1.3地下滴滴灌的优点及及存在的问题题3HYPERLINK\l"_Toc134797245"1.4国内外外研究现状分分析5HYPERLINK\l"_Toc134797246"1.5研究的的目标和内容容12HYPERLINK\l"_Toc134797247"第二章地下滴滴灌抗负压堵堵塞的性能研研究13HYPERLINK\l"_Toc134797248"2.1引言113HYPERLINK\l"_Toc134797249"2.2材料与与方法13HYPERLINK\l"_Toc134797250"2.3结果分分析与讨论116HYPERLINK\l"_Toc134797251"2.4本章小小结18HYPERLINK\l"_Toc134797252"第三章地下滴滴灌抗根系入入侵的试验研究究13HYPERLINK\l"_Toc134797253"3.1引言113HYPERLINK\l"_Toc134797254"3.2试验材材料与方法13HYPERLINK\l"_Toc134797256"3.3结果分分析与讨论223HYPERLINK\l"_Toc134797259"3.4本章小小结40HYPERLINK\l"_Toc134797260"第四章结论及及建议41HYPERLINK\l"_Toc134797261"4.1研究的主主要结论411HYPERLINK\l"_Toc134797262"4.2建议422HYPERLINK\l"_Toc134797263"参考文献43HYPERLINK\l"_Toc134797264"致谢47HYPERLINK\l"_Toc134797265"作者简历48第一章绪论1.1研究的背背景和意义我国是一个水资资源短缺的国国家。据统计计，我国人均均水资源拥有有量只有2098ｍ3[1]，仅为世界平平均水平的1/4，其中北方地区区人均水资源源拥有量只有有990ｍ3，不到世界界平均值的1/8。我国国是世界上13个主要缺水水国家之一[[2]，是公认的的“贫水国”。近年来我国国用水紧张的的状况日益加加剧，目前已有18个省区市接接近严重缺水水的边缘，其其中10个省市在起起码需求线以以下[3]。据预测，到21世纪中叶，我我国人口数量量达到16亿峰值时，人人均水资源拥拥有量将减少少到1750ｍ3[4]。预计，到2010年，全国总供水水量为6200～6500亿m3，相应的总需需水量将达7300亿m3，供需缺口近1000亿m3；到2030年，全国总总需水量将达达10000亿m3，全国将缺水4000～4500亿m3[5]。由此可见见，我国水资源源供需将面临临非常严峻的的形势，届时全国的的大部分地区区将出现水资资源严重短缺缺的局面。此此外，我国水水资源还存在在时空分布不不均匀、水土土资源在地区区上组合不相相匹配的特点点。我国北方方人口占全国国总人口的2/5，但水资源占占有量不足全全国水资源总总量的1/5。另外，北方耕地面面积占全国耕耕地面积的3/5，而水资源量量仅占全国的的1/5[6]。南方每公公顷耕地用水量286955m3，而北方只只有9645mm3，前者是后者者的三倍[7]。不仅如此此，在当前我我国面临水量量危机的同时时，还面临着因因污染导致的的水质恶化的的危机。虽然然我国非常重重视水资源的的保护工作，但但随着经济建建设的发展，人口的增加加，工业的发展展，不仅用水量量大幅度增加加，而且废水水排放量也相相应增加，全全国水环境总总体上呈现恶恶化趋势[6]。水是农业的命脉脉，也是整个个国民经济和和人类生活的的命脉。水资资源状况和利利用水平已成成为评价一个个国家一个地地区经济能否否持续发展的的重要指标[[8]。农业是我我国的用水大大户，约占全国总总用水量的73%[2]，但用水有效性很很差，水资源浪费费十分严重，全国农业灌灌溉水的平均均利用系数仅仅为0.45左右，因此从传统的的粗放型灌溉溉农业转变为为节水高效的的现代灌溉农农业已成为我我国农业用水水的基本战略略和必经之路路[9，10]。目前，世界各国国都十分重视视发展节水农农业，以提高高水的有效利利用率为重点点，节水增产产为目标，采采用先进的灌灌溉技术和农农业综合技术术相结合，在在提高水的利利用率的同时时，获得最大大的经济效益益和生态效益益[11]。我国节水水农业的形成成和发展必须须以农业灌水水技术为前提提。从50年代起，我我国就相继开开展了很多节节水灌溉技术术的研究，较较成熟地应用用了喷、微灌灌等先进灌水水技术[12]。微灌（包括滴灌灌和微喷灌等等）作为一项项现代灌溉技技术，以其省省水、增产、省省工、省地，对对地形和土壤壤适应性强，灌灌水均匀度高高，并能结合合施肥且肥料料利用率高，减减少平地除草草田间管理工工作量，易于于实现自动化化等多方面的的优点，而受受到各国的普普遍关注和重重视，得到了了飞速的发展展[3]。滴灌是微灌的一一种形式，是是使用滴头和和滴灌软管以以节约用水的的灌溉方式[13]。我国自1974年从墨西哥哥引入滴灌设设备至今，地地面滴灌技术术应用和设备备开发已取得得长足的进展展[14]。地面滴灌灌的突出优点点是省水，其其中比地面灌灌溉省水70％~80％，比喷灌灌省水40％。此外，它它还具有节能、提高灌水质质量以及作物品质质等[13]。其不足之之处是滴灌带带易老化，且且回收、重新新铺设工作量量大，造价高高。为了克服地面滴滴灌的上述不不足，地下滴滴灌运用而生生。它是将毛毛管埋于地下下，通过出水水口将水或水水肥的混合液液送到作物根根区土壤，供供作物吸收利利用，是在地地面滴灌日益益完善的基础础上发展而成成的一种更加加先进的灌水水方式[15]。与地面滴滴灌相比，地地下滴灌有更更多的优点，能进一步提高水肥的利用率，提高作物的产量和品质，提高毛管的使用寿命，可使用再生水进行灌溉等[15－17]。2000年10月，在南非召开的第六次国际微灌大会上，地下滴灌技术被列为今后微灌发展的方向之一[15]，美国加利福尼亚州大学灌溉技术中心主任DvidF.Zo1doske还在本次大会上预言：“灌溉的未来将是地下滴灌”[15]。地下滴灌的发展前景乐观。1.2地下滴灌灌的发展概况况地下滴灌的最初初研究是在1913年的美国进进行的[18]，由于当时时的技术水平平有限，研究究结果显示，地地下滴灌技术术不但没有增增加根区土壤壤含水量，还还提高了应用用成本，因此此最终放弃了了这项研究[[19]。随后，许许多国家的学学者又相继进进行了一些研研究。1920年，加里福福利亚的CharllesLeee用瓦管作为为地下滴灌的的灌水设备，来来湿润周围的的土壤，并获获得美国专利利，这是地下下滴灌的雏形形。二次世界界大战后，塑料工业的的迅速发展加加快了滴灌技技术在美国、以以色列和英国国等发达国家家的发展。20世纪40年代后期，德国用塑料料管进行地下下灌溉研究。1959年，地下滴灌在在美国的加州州和夏威夷开开始研究和应应用，并逐渐渐成为美国滴滴灌的重要组组成部分。60年代，直接接带有灌水器器（如孔、缝缝式滴头）的的PVC管和聚乙稀稀管开始用于于地下滴灌系系统。Whitnney等[20]（1969）对不同类类型滴头（包包括直接在毛毛管上打孔的的滴头）的堵堵塞和运行情情况进行了评评价。70年代，由于世界各各地进行了大大规模的田间间试验，发现现地下滴灌灌灌水均匀性较较差、堵塞严严重等问题，制约了其发发展速度。进进入80年代以后，地下滴灌的的诸多优点再再次吸引了人人们的注意，科研人员对对它的设计安安装及其它许多技术术问题做了大大量研究，并且在推广广应用中取得得了一定成效效[9，21]。地下滴灌系统的的应用最初是是在价值较高高的蔬菜和果果树，如今已发展展到农作物和和草业上来，可在条播的多种作物上使用，例如棉花、玉米、土豆和苜蓿等，均可取得较好的节水、增产效果[22]，且在正确的管理和维护下，系统运行较好。如以色列Naan公司的棉花和果树地下滴灌系统己正常运行3年多，没有发生大的问题；美国Lamm等人宣布，他们地下滴灌系统已成功使用了10年[23]。美国堪萨斯州立大学从1989年开始，连续进行了10年的大田作物地下滴灌研究，对地下滴灌的设计、维护和经济性及长期效应做了广泛的研究，推出了正确使用地下滴灌的多种技术指导材料[24]。另外地下滴灌可利用污水进行灌溉，美国堪萨斯州己将地下滴灌作为利用污水进行大田作物灌溉的一种主要灌水技术[26]。据估计，美国地下滴灌面积已达156070hm2，分别占微灌面积和灌溉总面积的5%和0.6%[27]，已应用在玉米、棉花、蔬菜、果树等30多种作物的灌溉中[21]。我国对地下滴灌灌的初步应用用则始于20世纪80年代初，主主要用于果树树作物，但多多数是将简易易的人工打孔孔的塑料管埋埋入地下作为为灌水设备，也也叫渗灌。渗渗灌起源于地地下水浸润灌灌溉[28]，几百年前前的河南省济济源的合瓦地地，采用的就就是迄今所知知的我国最早早的渗灌，其其渗灌管系统统由透水瓦片片扣合而成，具具有灌溉和排排涝两种功能能。1978年山西晋东东南地区水科科所在阳城进进行了4年大田作物物渗灌试验[[29]，试验结果果表明，渗灌灌系统的效益益逐年递减，第1年效益十分显著，第2年降低，至第4年堵塞严重而失败。山西省水科所于1983年在祁县进行了12hm2的果树渗灌研究。原水电部水利水电科学研究院于1983年在河北迁安县建成了上百公顷的板栗渗灌[30]。山西省万荣县农民王高升于1990年安装了0.67hm2的果园渗灌系统，节水增产效果良好。掀起了运城地区渗灌建设高潮，但由于采用的塑料管打孔成孔工艺存在缺陷，加上运行管理措施不当，堵塞问题日益严重，最终导致大部分工程失败[30]。由于渗灌在应用用中常出现供供水均匀性差差、出水孔易易堵塞等问题题，影响了系统统的正常使用用。近年来，我们效仿国国外将地面滴滴灌的灌水器器直接埋于地地下作为地下下滴灌设备，开开始了真正意意义上的地下下滴灌，在陕陕西、山西、甘甘肃和新疆等等省的果树和和棉花中增加加了使用面积积，取得了一一定成果。但但由于对此技技术本身了解解和研究不够够，对很多问题题没有得到很很好解决。“九五”期间，中中国水利水电电科学研究院院对自行研制制开发的地下下滴灌专用灌灌水器进行了了田间试验研研究，发现运运行效果良好好。2001年，新疆对对棉花进行地地下滴灌试验验研究，取得得了较好效益益[31，32]。总上所述，我国国的地下滴灌灌技术只是刚刚起步，与国国外的差距还还很大，有很很多工作需要要做。1.3地下滴滴灌的优点及及存在的问题题1.3.1地下下滴灌的优点点与其它灌水方法法相比，地下下滴灌具有许许多显著优点点，现总结如下[221-29]]：（1）节水效果果明显，极大大地提高了水水分利用率。地地下滴灌的节节水主要包括括：采用管道道输水减少输输水损失。灌灌水器埋在地地表以下，不不会产生地表表径流，进一一步减少了地地表的无效蒸蒸发。在正确确的安装和适适宜的运行管管理情况下，深深层渗漏得到到有效控制。（2）改善作物物根区的生长长条件，肥料料利用率提高高。地下滴灌灌可将水、肥肥适时适量输输送到作物根根区，满足作作物对水肥的的需求，且有有利于形成适适合作物健康康生长需要的的水、肥、气气等作物生长长微环境，同同时，施肥采采用频繁、少少量的方法，使使肥料的利用用率大大提高高。（3）提高了作作物的产量和和品质。由于于地下滴灌根根区的生长环环境得到了改改善，在正确确的运行管理理下，可极大大地提高作物物的产量和品品质。（4）防止毛管管丢失、老化化，延长毛管管的使用寿命命。埋在地下下的毛管可以以防止紫外线线、温度变化化、耕作及其其他小动物的的危害，延缓缓老化，提高高了系统的使使用寿命。（5）有效控制制杂草和病虫虫害。地下滴滴灌可保持地地表相对干燥燥，抑制了杂杂草的发芽和和生长。同时时，地下滴灌灌的土壤环境境不利于病虫虫类的生长，有有效遏止果树树、蔬菜等由由于过量灌溉溉而导致的病病虫害。（6）灌溉时不不影响田间作作业，方便管管理。地下滴滴灌条件下干干燥的土壤表表面不影响田田间的劳动作作业和机械化化机具的操作作，当用于草草坪灌溉时，不不会因为灌水水而停止草坪坪的正常使用用。（7）易于实现现自动化，节节省劳力。地地下滴灌系统统固定埋设在在耕作层以下下，不需要经经常搬动和铺铺设，减少了了人工投入。肥肥料的直接输输送，较少的的杂草、有效效控制了病虫虫害和较少的的维护，节约约劳动力。（8）不破坏土土壤结构。没没有地面灌溉溉对土壤的冲冲刷和对土体体结构的破坏坏，降低了由由于灌溉而造造成的土壤紧紧实度，提高高了根系活力力。（9）可使用再再生水进行灌灌溉，按照农农作物所需的的营养成分，将将污水处理系系统处理过的的再生水用于于地下滴灌系系统，可降低低肥料通过挥挥发造成的损损失，而且由由于再生水中中所含的营养养物质比较丰丰富，且直接接灌溉到作物物根区，因此此可获得更高高的作物产量量。此外，由由于地下滴灌灌是在地表以以下进行灌溉溉，可以避免免污水喷溅和和漂流现象，降降低了异味和和氨气的发散散。（10）降低能能耗。地下滴滴灌所需的工工作压力一般般都小于喷灌灌，可充分利利用小流量、低低水头工作，节节约了运行费费用和能源。地下滴灌有如此此多的优点，因因而在温室、果果树及免耕的的大田作物和和水源奇缺地地区有着广阔阔的应用前景景。1.3.2存存在的问题尽管地下滴灌有有以上诸多优优点，但其发发展速度还是是远远落后于于地面滴灌，主主要是由于它它有一些很难难克服的缺点点和不足，例例如：（1）堵塞问题题。地下滴灌灌条件下，灌灌水器不仅存存在和地表滴滴灌相同原因因的微小通道道被堵塞的危危险，而且还还存在另外两两个造成堵塞塞的诱因：一一是灌溉管道道停水后，毛毛管中产生的的负压能够将将土壤中微小小颗粒吸入灌灌水器的微孔孔造成堵塞[[33]，负压堵塞塞与土壤类型型、滴灌带长长度和坡度等等有关[42]。另一个是是由于植物根根系的向水性性生长，可能能使作物根系系侵入滴水孔孔引起堵塞[[43，44]，Ruskiin[45]经过多年的的研究观察后后得出，根系系入侵问题严严重，若不采采取防治措施施，系统运行行三年就可由由根系入侵堵堵塞10％，运行四四年可堵塞60％，六年后后就达到95％。堵塞对对于地下滴灌灌技术来说，是是一个致命的的弱点，多数数地下滴灌系系统的失败都都归结于灌水水器出口的堵堵塞。（2）灌水均匀匀度不易控制制。地下滴灌灌系统埋于地下，不能能直接观测每每个灌水器出出流状况，且且一般表层土土壤干燥，很很难判断滴头头出流情况，极极易造成作物物减产或深层层渗漏现象。此外，地地下滴灌系统统的均匀性除除了与地面滴滴灌相同的特特性外，还受受土壤性质（质质地、密实度度、导水性能能等）的影响响。因此，对对系统运行的的评价、控制制以及对均匀匀度的测定非非常困难[13]。（3）不利于种种子发芽和苗苗期生长。地地下滴灌应用用于大田作物物的灌溉，为为了满足田间间耕作的要求求，滴灌毛管管一般埋在犁犁底层以下，表表层土壤的干干燥或供水不不充分将严重重影响种子的的萌发和出苗苗，因此，在在作物播种以以后，若没有有充足的降雨雨，需要采用用另外一种灌灌溉方式以保保证作物整齐齐出苗，故增加了投资资[46]。（4）系统的初初始投资比较较高。与地面面滴灌相比，增增加了一些设设备，如真空空阀和冲洗管管等，此外，由由于系统的设设计使用期比比较长，对系系统设备的质质量及安装要要求都比较高[17]。（5）运行管理理要求高。由由于地下滴灌灌系统埋于地地下，系统发发生故障后，检检查、维修比比较困难，因因此对系统的的日常管理要要求严格，如如对过滤系统统的质量及操操作有较高要要求。此外，还要要定期冲洗支支管和毛管，以去除管道道中积累的沉沉积物[17]。（6）毛管容易易被鼠类动物物咬坏。毛管管在地下埋设设时间较长，很很容易被老鼠鼠等一些动物物咬坏，影响响系统的正常常使用。（7）废旧毛管管的回收较复复杂。当系统统报废后，由由于毛管埋在在地下，很难难回收，若不不回收又会造造成较大的污污染[17]。总上可知，影响响地下滴灌系系统使用寿命命和发展速度度的首要制约约因素就是系系统的堵塞问问题，它是系统成败的关关键，如能很很好解决，便便可大大提高高使用寿命，降降低成本，提提高灌水均匀匀度，加快推推广和应用步步伐[47]。对于与地地面滴灌相同同的堵塞，处处理方法也相相同，但对于于负压堵塞和和根系入侵造造成的堵塞，处处理技术在我我国还不很成成熟，研究成果也比比较少，因此此有必要投入入大量的人力力、物力和财财力去研究解解决。1.4国内外研研究现状分析析抗负压堵塞研究究现状分析目前国内外解决决负压堵塞主主要是从系统统的设计、安安装和日常维维护方面入手手，也有从滴滴头的结构和和防护措施及及其它方面考考虑的，具体体如下：（1）安装真空空阀在系统的每个局局部高点，包包括首部、干干管、支管和和滴灌管上垂直安装装真空阀来消消除管网内产产生的负压[[48—50]，效果良好好，但当地形形起伏较大时时，真空阀数数量太多且有有时不能完全全消除负压。真真空阀外形图图见图1－1所示。Pyle[51]经过实验后后发现，安装装真空阀后，仍仍有10％的负压堵堵塞发生。基基于此原因，Weathherheaad[51]又提出在滴滴灌管上每隔一个个或两个滴头头安装一个小小放气活塞，伸伸出地面，当当管中产生负负压时，可立立即进气抵消消，保护率大大大提高，只只是施工、维维护很不方便便，且增加了了造价。图1－1真空空阀外形图（2）对滴灌带带进行定时冲冲洗滴灌带冲洗有两两种方式[52]，一种是把把滴灌管末端露出地地面，进行人人工冲洗，每每次冲洗一根根，劳动强度度较大，操作作不便，且影影响耕作；另另一种是在毛毛管末端或系系统的最低点安装装集中冲洗管管和冲洗阀（冲冲洗管如图1－2所示），埋入地下，在在每次灌溉前前或灌溉停止止时进行自动动或人工冲洗洗，可将吸入入滴灌管的泥沙冲出出去，防止泥泥沙沉积在滴滴头引起堵塞塞。这样虽然增加加了投资，但但操作方便，当当滴灌管部分堵塞时时，可通过冲冲洗管将水输输送到堵塞的的下游，若滴滴灌管某处出现破破损，还可通通过其两侧的的正压来防止止吸入泥沙[[50，53]。在灌溉停停止时进行冲冲洗，冲洗阀阀可同时起到到真空阀的作作用[49，54]。冲洗所需需的最小流速速为0.3m//s，集中冲洗洗管的压力损损失为3.5kPa[55]，每次冲洗20分钟左右[48]。此外，为了了更好地防止止沉积在滴灌灌管内的泥沙堵堵塞滴头，在在滴灌管铺设时，应应将滴头向上上[56]。图1－2集中中冲洗管（3）从滴头出出口形式、流流道大小和出出口孔径方面面采取措施90年代末，TT-Tapee公司生产了了一种“TSX”滴头[51]，采用窄缝缝出水口形式，如如图1－3所示，通过过在20000英亩甘蔗田田中的使用，发发现防负压堵堵塞效果良好好。其原因可可能是由于窄窄缝出水口在灌水时时可将水慢慢慢渗出，不会会在水压作用用下扩大孔径径或变形，因因此在灌溉停停止时可有效效防止泥沙吸吸入，此特性性对厚壁管来来说尤为重要要。与此类似，我国国的梁晓锋（2003）[52]提出，滴头头的抗负压堵堵塞能力与流流道和出水口形式有关关，紊流、大大流道滴头和和出水口形式为舌舌片的滴头抗抗负压堵塞性性能较好，原原因是舌片在在负压作用下下有闭合的趋趋势，可起到到防止泥沙被被吸入的作用用，但是舌片片式滴头必须须要有较好的的质量，要有有足够的弹性性。图1－4所示为Nettafim公司生产的的舌片出水口形式的滴滴头，由舌片片和舌台组成成，并且滴头头处有23~25个小于流道道宽度的小滤滤网，有效防防止滴头发生生负压堵塞。将将此滴灌管埋埋设使用后，未未发现有沙土土进入滴头，如如图1－5所示。对比而而言，就我们们人工打孔成成形的简易的的窄缝出水口和舌片出水口形式的滴头，在抗抗负压堵塞方方面究竟哪种种效果更好，流流道采用多大大更适宜等问问题，目前还还没有定论，需需要做进一步步研究。图1－3窄缝缝出口形式滴滴头图1－4Nettafim公公司生产的舌舌片出口形式式滴头外形图图以及与舌片片吻合的舌台台图1－5铺设设后没有沙土土进入滴头此外，20000年杨宝中等等人[56]对多孔渗灌灌管的防堵性性能进行研究究，其结果也也有一定的借借鉴作用。他他得出渗灌管管孔径大小和和质量是影响响堵塞的因素素之一，孔径在0.7～1.2mm时一般不易易堵塞，孔径小于0.7mm时，灌溉水中的的泥沙颗粒极极易堵塞孔眼眼，但孔径大大于1.2mm时，极易形成负负压堵塞。因因此，为防止止负压堵塞，采采用的孔径应应尽量小，一一般取孔径为为1.0mm较适宜。（4）在灌水器器上加防护套套国内多个学者[[44，57，58]提出通过在在灌水器上加加防护套（例例如无纺布）、毛毛管外包纱布布等措施来对对灌水器口进进行防护，可可起到较理想想的抗负压堵堵塞效果。例如河南水水科所[58]采用150目左右的无无纺布将滴头头外包处理后后，发现防堵效果果良好。另外外杨宝中等人人[56]提出在孔口口处用反滤料料作防护效果果较好，所采采用的滤料有有两种，一种是100g针刺无纺布布，把无纺布布剪裁成3cm×33cm小片，用尼龙草绑绑扎在孔口上上；另一种是是粗砂，将选选用的粗砂过过筛，除去粉粒、细细砂粒，洗去粘粒，将将其装入用1mm×11mm尼龙网做成成的5cm×55cm袋中，再将砂袋放放在渗灌管孔孔口上作防护。经对对比发现，粗粗砂护孔的效效果最好，采采用无纺布，若运行时间间长，可能产产生出流不畅畅现象。上面面这些措施虽虽有效，但费费时费力，可可行性较小。（5）研制专用用滴头以色列Plasstro公司发明了了一种内镶式式压力补偿滴滴头，在灌水水停止时滴头头出水口可自动关关闭，能有效防止止负压吸泥[[59]。根据此原理理，“九五”末，我国也成功功研制了类似似的地下滴灌灌灌水器[60，61]，其结构如如图1－6所示。1.外壳；2..内芯；3.压力补偿片片图1－6地下下滴灌灌水器器结构其原理是当滴头头入口处的压压力大于某个个固定值时，可可将压力补偿偿片自动打开开，使水顺利利通过；当系系统工作压力力变化或因地地形变化引起起进口处的压压力波动时，压力补偿片片能根据压力力变化的程度度自动调节过过流断面的大大小，确保出流的的均匀性；当当滴头入口处处的压力小于于零时，压力补偿片片紧压在外壳壳流道末端的的凸缘上，完全关闭流流道，防止负压吸吸泥。此滴头头既起到了调压压的作用，又又防止了负压压堵塞，不足足之处是造价价高，不易推推广应用。（6）从系统的的运行方式考考虑2001年高胜胜国等人[557]根据70年代后期意意大利菲亚特特公司研制的的脉冲微灌设设备和90年代初美国国国际技术公公司研制的脉脉冲微喷系统统，提出了一一种全新的将将脉冲清洗方方法用于地下下灌溉的技术术方案，将整整个灌溉过程程分为启动、灌灌前清污、脉脉冲清洗、正正常灌溉、灌灌后排污和关关机6个过程。其其中，脉冲清洗又又分为增压、持持续、减压3个时段。脉脉冲清洗、正正常灌溉在灌灌前清污和灌灌后排污之间间重复进行。虽虽然此方案投投资较高，目目前还很难推推广，但它却却为研制开发发抗堵塞高度度自动化的地地下灌溉系统统开辟了新思思路。总上所述，目前前采取的抗负负压堵塞的措措施虽有一定定效果，但是是施工和运行行维护复杂，投投资较高，有有的技术尚不不成熟。若能在现有有成果的基础础上进一步找找出滴头流量量（流道大小小）及出水口形式与负负压堵塞的内内在关系，便便可为进一步步研制具有良良好抗负压堵堵塞性能的滴滴头做好理论论基础。如果果生产出了这这种滴头，不不仅可省去繁繁琐的外部设设备和复杂的的日常维护工工作，而且可可大大降低造造价，加快推推广速度。本本课题将从滴头流量量（流道大小小）及出水口形式与负负压堵塞的内内在关系方面面做一些研究究。防根入侵研究现现状分析对于根系入侵的的防治，目前前常采取的措措施有控制土土壤水分，避避免出现水分分胁迫以及工工作压力不能能低于8psi（55.2kkPa）等[53，62]，另外还有生生产特殊滴头头或向系统注注入化学溶液液等，具体如如下：（1）生产机械械保护性滴头头对于防根入侵专专用设备的生生产，国外有有较大的突破破，美国和以以色列等发达达国家走在世世界前列，出出现了一些大大公司专门从从事这方面的的研究和生产产[47]。如以色列Netaffim公司在1994年生产的“Techlline”滴头[63]，是机械保保护设备。它它是在灌水器器的出水孔末末端设一凸缘缘，当根系靠靠近出水孔时时，先绕着凸凸缘生长，凸凸缘的高度能能保证缠绕大大约3″长的根，这这些根的生长长一般需要100天左右时间间，此后作物物就进入了生生长末期，新新生的根可通通过加酸性溶溶液来杀死。据Netafim在1994年3月进行的试验表明，被试验的9个滴头中只有2个有根系入侵现象，保护率为78％。但也有报道提出，此滴头的保护性较差，需进一步改进[64]。（2）生产化学学保护性滴头头此类滴头是将TTreflaan或Triflluraliin（除草剂氟氟乐灵）作为为化学保护试试剂，添加到到滴头的塑料料材料中，可可起到抑制根根系向滴头附附近生长的作作用。要了解解氟乐灵的作作用机理，先先来看一下它它的特性。氟氟乐灵作为除除草剂使用时时，是一种芽芽前土壤处理理剂[65]，一般在作作物播种前或或出苗前施用用，对禾本科科和部分小粒粒种子的阔叶叶杂草有杀伤伤作用，当杂杂草刚萌发时时使其停止生生长，直至枯枯死，但对已已出土杂草效效果不佳。基基于此特性，当当它用于地下下滴灌防根入入侵时，作物物已出苗，故故一般不会对对作物造成伤伤害，药物只只起抑制根系系向施药部位位生长的作用用。据有关报报道可知，氟氟乐灵对人畜畜和鸟类低毒毒，对鱼类高高毒，它不会会通过根系转转移到干物质质中，也不会会通过食物链链伤害动物和和人[66]。此外，氟氟乐灵还具备备一些独特的的物理化学性性质[66]，使它更有有利于作化学学保护试剂，包包括：易挥发发和光解；易易被吸附到土土壤和有机质质中，不易被被水淋洗，在在土壤中的半半衰期为90到180天[64]；在水中的的溶解度很小小，小于0.03gg/l，且不易水水解；在溶液液中不易电解解，呈中性；；易被微生物物降解，一般般不会影响下下茬作物等[[45，66]。这些特性性说明氟乐灵灵是较为理想想的防根入侵侵药剂。了解氟乐灵的这这些性质后，早早在1978年，北太平平洋的Batteelle实验室就开开始研究用它它来防止植物物根系穿破地地下煤气管或或其它危险性性管道[45]。此外，还有有人用它来保保护储藏原子子核的地下室室，以免遭受根系穿透的的危险[64]。据此原理理后来美国Geofllow公司生产了ROOTGGUARD[[67]滴头（如图1－7所示），Agriffim公司生产了BatteellePProcesss[68]（如图1－8所示）滴头头，这些滴头头成为防根入入侵的专用滴滴头。其原理理是将氟乐灵灵混合到压力力补偿式或紊紊流流道滴头头的塑料材料料中，系统安安装好后，由由于氟乐灵易易挥发，将按按一定速率以以蒸汽形式释释放出来，与与滴头周围土土壤混合，可可抑制根系向向滴头附近生生长。当土壤壤中氟乐灵蒸蒸汽压高于滴滴头中的蒸汽汽压时，就停停止释放，这这样既控制了了土壤中药物物的含量又延延长了滴头的的使用寿命。据据报道，在正正确维护情况况下，ROOTGGUARD滴头可至少少使用20年，防根入入侵效果较好好。据加利福福尼亚灌溉技技术中心5年的试验结结果显示，被被试验的所用用滴头均无根根系入侵现象象[45]，通过挖掘掘土壤发现，ROOTGGUARD滴头周围大大约有直径为为1″的球体范围围没有根系生生长[47]。此类产品的生产产工艺非常复复杂，主要过过程是将除草草剂氟乐灵混混合到滴头的的塑料聚合体体中，保护氟氟乐灵免遭化化学和生物降降解。其中聚聚合体中又添添加适量粒径径非常细小的的无机粒子，例例如粘土粒子子，可减小聚聚合体的孔隙隙，增加氟乐乐灵通过聚合合体扩散的路路径，因此可可保证氟乐灵灵以一种可控控的、持续的的释放速率，释释放到滴头附附近的土壤。经经研究表明，向向聚合体中混混合细小的粘粘粒可将除草草剂的使用时时间延长90％[69]。图1－7Geeofloww公司生产的ROOTGGUARD滴头图1－8Aggrifimm公司生产的的内镶紊流流流道滴头（3）生产化学学保护性过滤滤器Netafimm公司在1996年生产的3/4″和1″叠片过滤器Techffilterr[70]，是防根入入侵的专用过过滤器。其原原理是在叠片片过滤器中安安装一个可更更换的药桶，里里面装有氟乐乐灵[58]，另外还安安装防止药物物逆流或渗漏漏的装置，在系统灌溉溉时由水将药药物携带到滴滴头周围土壤壤，来防止根根系入侵滴头头。与滴头中中加氟乐灵的的不同之处有有：①药物释放的的时间不同。过滤器中加药只在系统灌溉时释放药物，而滴头中加药在任何时候都释放。②使用期不同。过滤器运行2400小时后或安装两年后使用期结束，需重新更换药桶，而滴头一般可一次性使用20年左右。③土壤中残留的药物量不同。使用过滤器土壤中残留的药物远远大于使用滴头，对环境以及作物不利。④释放药物速率的稳定性不同。过滤器中加药要比滴头中加药更易受温度的影响，因此释放速率的稳定性也比滴头差。这是因为氟乐灵的释放速率与温度有关，据报道，温度从12℃增加到37℃，释放率将增加100倍。由于过滤器安装在地表，而滴头安装在地下，故过滤器释放药物的速率极不稳定[71]。⑤对环境污染的程度不同。由于过滤器释放的药物在土壤中残留的较多，因此对环境污染的程度也较大。此外，由于此过滤器需人工冲洗，当过滤器堵塞时，沉淀物中附着大量氟乐灵，因此在反冲洗时极易随沉淀物到了地表污染环境[71]。⑥对使用者的危害程度不同。过滤器对使用者危害较大，因为过滤器在出售前一直封闭保存，里面封存较多的氟乐灵蒸汽，当顾客购买后打开包装时，在短时间内会释放出很多药物，浓度较高，对操作者的健康有较大危害。总之，过滤器中加药的方法危险性较高，人们对此的争议也比较多。图1－9Neetafimm公司生产的Techffilterr过滤器（4）向系统注注入化学物质质Ⅰ、注入氟乐灵灵。1993年美国Gowan公司注册的的氟乐灵溶液液“GowannTrifflurallin5”[70，72]（含氟乐灵灵浓度为2.9kgg/l。）被直接接注入到树木木和一些藤状状作物的地下下滴灌系统中中，后来也用用到其它作物物上。施药步骤如下下：①在施肥器中中加水，水量量相当于开泵泵10~155min的出水量，将将计算好的药药物混入施肥肥器并进行搅搅拌。②启动系统进进行加注，时时间尽量短，最最长不超过15miin，以免药物物渗到地表伤伤害作物或深深层渗漏污染染地下水。③加注完毕后后，用少量干干净水冲洗施施肥器，并将将冲洗水直接接注入系统。④冲洗后，立立即关闭系统统，与下次灌灌水间隔至少少24小时，以免免药物随水流流失失去保护护作用且污染染环境。施药的具体方案案如施药时间、施药次数以及每次施药量等随作作物、土壤质质地、土壤含含水量和气候候条件等的不不同而异，对对第一次施药时间的确确定，主要以以不损坏作物物为原则，尽尽量避免在作作物发芽期间间施药。具体而言，以以色列Netaffim公司提出，对多年生作作物在灌水期期开始后第三三个星期开始始施药；对季节节性作物在正正常灌水（不不包括出苗期期的灌水）后后的三个星期期开始施药；对对草坪在种植植后的第四个星期期开始施药。我我国的冯国民民（1996）[73]提出小麦田田使用氟乐灵灵在四叶期至至拔节期较安安全，不会损损坏作物。一年内施药次数数与药物在土土壤中的稳定定性有关。由由于氟乐灵易易挥发和光解解，在土壤中中的光解速度度与土壤质地地、土壤含水水量和温度等等气候条件有有关。岳永德德[74]等人通过实实验得出，土壤中粘粒粒含量越低，氟氟乐灵光解越越快，施药时间间隔隔应越短，反反之亦然；土土壤的含水量量越低，氟乐乐灵光解越慢慢，一年中施施药次数可适适当减少；温温度越高，氟氟乐灵光解越越快，施药次数就需适当增加。冯国民[73]提出施药时时的适宜气温温是20~3000C。施药量要适中，太太小起不到作作用，太大可可能导致药害害或造成污染染，一般土壤壤中药物的最小浓浓度为0.0005g/l较适中中[68]。施药量与土壤壤质地和土壤壤含水量有关关，对有机质质含量高，粘粘粒比重大的的土壤，药剂剂易被土壤吸吸附，对根系系的作用减弱弱，施药量应应适当增加，反反之，对砂性性土壤施药量量可适当减少少。土壤含水水量越高，药药在土壤中的的运移速度越越快，扩散在在滴头周围的的半径越大，可可能会因药物物浓度过低而而起不到应有有功效，反之之，含水量过过低，药物极极易吸附在土土壤颗粒上，作作用效果亦不不佳。因此，施药时应有一适中的含水量，胡红青（1996）[75]提出含水量为30％左右较佳。目前已报道的施施药量及施药次数有以以下几种：①Netaffim公司认为每每个滴头每次次需施加氟乐灵1/8g，一年所需需的施药次数与持持续灌水时间间和土壤类型型有关，对持持续灌水时间间（第一次灌灌水到最后一一次灌水持续续的时间）小小于4个月的最多多施加2次药，一般般只加一次即即可；对持续续灌水时间大大于4个月小于8个月的施加2到3次药；对持持续灌水时间间大于1年的可施加3到4次；其它情情况相同时，粘粘土比轻壤土土的施药次数相对对较少。②加利福尼亚亚州的施用经经验表明，每每英亩（0..405hmm2）施加1Pinnt(568mll)“Triflluraliin5”（含氟乐灵1.65g）较为适宜[76]。③Ruskiin等人[67]提出每公顷顷每次需加1汤匙“Triflluraliin5”，一年施药至少4次。④Geofllow[77]提出每15000个滴头每次次施药1汤匙，每年年施加三次。⑤Ruskiin[78]还经过计算算得出，每13333333个滴头每次次施加1.36~~2.72PPints(774~~1544mml）“GowannTrifflurallin5”，可使每个滴滴头周围湿润润2~4平方英寸。⑥VanVVorisP[68]计算出若每每滴头周围湿湿润12.9ccm2，则要湿润1hm2需加“GowannTrifflurallin5”2.2l。对于施施药效果目前前还没有报道道，但有人对对此方法持怀怀疑态度，一一方面是药量量不易控制极极易残留在土土壤中，对其其短期和长期期效应研究不不够；另一方方面，目前只只对已注册的的“GowannTrifflurallin5”进行使用，对对其它未注册册的氟乐灵能能否使用还是是未知数[72]。Ⅱ、加其它化学学物质。目前使用最最多的是酸，可可加的酸种类类很多，如加加入0.015g/l磷或磷磷酸可有效防防止根系入侵侵[78]；另外，在在作物生长末末期可加入硫硫酸；不论水水质如何，经经常向系统加加入0.2g/l氯或氯氯酸可防止各各种类型的堵堵塞[62]。此外，还还有人提出加加杀线虫剂[[79]或0.015g/l硫化铜也可可起到类似效效果[62]。虽然这些些方法都能起起到一定作用用，但使用不不当可能会伤伤害作物，而而且这些化学学物质在土壤壤中持续的时时间较短，因因此，施药次数也比较多，这样样长期使用会会对土壤产生生负面影响。总上所述，对于于地下滴灌防防根系入侵的的研究，在国国外做得比较较好，而在我我国还没有一一种长期有效效的措施，也也缺乏很多成成功的经验，对对于加酸等其其它化学物质质，作用效果果很短暂，需需不停的加药药，对土壤不不利，而加氟氟乐灵的方法法是否适合我我国，我们本本国生产的氟氟乐灵是否适适用，以及如如何施药等都都是未知的，若若能验证氟乐乐灵排根效果果良好，而且且对作物生长长影响较轻，就就可通过加极极少量药物起起到较长期的的防根入侵效效果，是件很很有意义的事事情，不过是是否可行可能能需要长期的的观察研究。本本课题主要是是因地制宜探探索一种适宜宜的施药方案案。1.5研究的的目标和内容容1.5.1研研究目标（1）揭示地下下滴灌抗抗负压堵塞塞性性能与滴头头流流量（流道道的的大小）和和滴滴头出水口形式间的的内在关系系，进进而为改进进和和研制具有有良良好抗负压压堵堵塞性能的的滴滴头提供理理论论依据。（2）研究一种种适宜春春小麦的氟氟乐乐灵施用技技术术，检验其其防防根入侵的的效效果，并确确定定最优的施施药药方案。1.5.2研研究究内容（1）地下滴灌灌不同的的滴头流道道和和出水口形式对防防止负压吸吸泥泥的效果。（2）向地下滴滴灌系统统中注入氟氟乐乐灵，研究究其其根系生长长的的变化，检检验验防根入侵侵效效果。（3）氟乐灵不不同的施施药时间、施施施药量和施施药药浓度对防防止止根系入侵侵的的影响，确确定定一种适宜宜的的施药方案案，确确定各种处处理理的排根范范围围。第二章地下滴滴灌灌抗负压堵塞塞的性能研研究究2.1引言地下滴灌具有节节水水、增产、提提提高品质、易易易于实现自自动动化等诸多多优优点，推广广应应用空间较较大大。但从地地下下滴灌近几几十十年的推广广运运行状况来来看看，灌水器器的的堵塞问题题已已成为影响响地地下滴灌系系统统运行好坏坏的的关键因素素之之一，其中中在在灌溉停止止时时由管网中中的的负压吸泥泥所所造成的滴滴头头堵塞为地地下下滴灌的正正常常使用带来来了了极大障碍碍。要分析负压堵塞塞的的形成机理理，先先来分析地地下下滴灌的灌灌水水特点。地地下下滴灌的设设计计虽然与地地面面滴灌有一一定定程度的类类似似，但地面滴灌灌中灌水器器暴暴露在空气气中中，灌水器出口口属于自由由出出流，出水口内部部始终保持持正正压状态，因因因此在灌溉溉停停止时也不不会会形成负压压堵堵塞问题；；而而地下滴灌灌则则不同，由由于于毛管埋于于地地下，毛管及出水水口均被土土壤壤包围，土土壤壤类型和土土壤壤水分状况况等等影响着出出水水口的出流流环环境。一般般来来说，地下滴灌在在灌水初期期，由于土壤含含水量较低低，周围土壤中中的空气较较多多，因此出出水水口外部的的正正压较小，出水口的出出流量较大大；；随着灌水水时时间的延长长，出水口周围围土壤的含含水水量增加，由于受土壤壤水分扩散散能能力和土壤壤中中排气过程程的的影响，灌入的水量量来不及扩扩散散到土壤中中，在出水口周周围形成饱饱和和区，进而使得出出水口外部部的的正压增大大，在在此正压作作用用下可能会会使使灌水器出出流流量降低；；当当灌溉停止止时时，出水口口周周围较大范范围围内已形成成饱饱和区，空空气气已基本都都被被排出去，这这这时如果突突然然关闭水源源，则则空气不能能马马上进入滴滴灌灌管，使得得滴滴灌管内部部在在瞬间形成成负负压，滴头头出出水口外部部压压力大于内内部部压力，因因此此滴头出水水口口周围的泥泥沙沙在此压力力差差作用下，很很很容易进入入滴滴头，从而而造造成滴灌管管堵堵塞[80]。综上所述述，地下滴滴灌灌与地面滴灌的根本本差异就在在于于地下滴灌灌条条件下出水水口口的压力及及流流量是一个个变变值，而地地面面滴灌下是是恒恒定值[81]。通过上面面的论述还还可可分析出，在在地下滴灌灌中中，灌水停停止止时灌水器器产产生的负压压大大小，与灌灌水水器出水口口外外部的正压压有有直接关系系。仵仵峰[80]等人通过试试验得出，影影影响地下滴滴灌灌灌水器出出水水口外部正正压压的主要因因素素有：灌水器的额额定流量和和土土壤初始含含水水量，总体趋势是是在一定的的流流量范围内内，随随着灌水器器额额定流量的的增增大，出水口外部部的稳定正正压压增加；超超过过该范围后后，结论与之相相反。土壤壤初初始含水量量直直接影响地地下下滴灌灌水水器器出水口外外部部正压的形形成成，土壤初始含含水量越高高，越越易在土壤壤中中形成水、气气气通道，灌水器出水水口外部正正压压越低。同同时时，他们还还得得出，在灌灌水水初期，灌水器出水水口外部的的正正压以较为为稳稳定的速度度随随着灌水历历时时的延长而而增增大，直至达到最最大值。仵仵峰峰[80]的试验还得得出，在已已有有试验仪器器精精度的条件件下下，灌水器出口口正压对灌灌水水器流量的的影影响规律并并不不明显。地下滴灌滴头的的抗抗负压堵塞塞能能力与滴头头出出水口形式式、流流量、流道道（结结构形式）大大大小等方面面存存在着怎样样的的关系，目目前前还没有形形成成定性的结结论论。基于此此原原因，本试试验验将在这方方面面做一些探探讨讨，为进一一步步研制具有有良良好抗负压压堵堵塞性能的的滴滴头提供依依据据。2.2材料与与方方法2.2.1试验验材材料试验采用目前国国内内外常用的的三三种流量规规格格的锯齿状状滴滴头，额定定压压力均为100kPPa，额定流量量分别为1.28ll/h、1.83ll/h和2.78ll/h，三种流量量规格滴头头的的内部流道道结结构如图2－1所示。每种种流量的滴滴头头设置三种种不不同的出水水口口形式即圆圆孔孔、窄缝和和舌舌片（见图2－2），因此供试样品品共为9种，每种样品品选用5个滴头。出水水口形式都都采采用人工打打孔孔方式成形形，其其中舌片出出水水口形式的的滴滴灌管与Neetafiimm公司生产的的产品有较大大的不同，除除除打孔方式式不不同外，还还有有滴头内部部没没有与舌片片相相吻合的舌舌台台，出水口口内内部也没有有安安装小滤网网，是是一种较简简易易的出水口口方方式。流量2.78ll/h的的滴头流道道结结构流量1.83ll/h的滴头流道道结构流量1.28l/hh的滴头流道道结构图2－1试验验用三种滴头头流流道结构形形式式圆孔出水口窄缝出水口舌片出水口口图2－2三种种不同的出水水口口形式2.2.2试试验装置试验装置示意图图如如图2－3所示，由置置于高处的的水水源、真空空泵泵、电接点点真真空表、土土槽槽、精密压压力力表及管路路、控控制闸阀等等组组成。电接接点点真空表用用于于控制真空空泵泵的启停及及设设置系统试试验验的真空度度。试试验采用三三个个尺寸为1.65×0.60×0.50m的土槽，每每个土槽内内用用两个不透透水水的挡板隔隔离离出三个独独立立的试验小小槽槽，每个小小槽槽内填装取取自自内蒙古农农业业大学职业业技技术学院的的轻轻壤土（粒粒径径组成见表2－1），事先经经过过筛。本本本试验是通通过过测定滴灌灌管管实测流量量的的降低程度度来来分析其堵堵塞塞情况，由由于于流量较小小，故故采用置于于高高处的恒水水位位水箱供水水，可可提供恒定定的的100kPPa压力，通过过计算一定定时时段内的补补水水量来确定定流流量值。（试试试验装置见见图图2－4）1土槽2φ16滴灌管3闸阀1土槽2φ16滴灌管3闸阀4φ25PE管5闸阀6压力表7泄水阀8闸阀9水源10闸阀11真空泵12电源图2－3地下下滴灌抗负压压堵堵塞性能试试验验示意图图2－4地下滴滴灌抗负压堵堵堵塞试验装装置置图表2一1试验验土壤的粒径径组组成粒径/mm1~0.250.25~0..0050.05~0..0010.01~0..00050.005~00..001〈0.0011百分含量/％25.5621.8324.106.038.0314.452.2.3试试验验方法将9种不同的滴滴灌管（每每条滴灌管5个滴头）在在空气介质质中中测自由流流量量，确保出出流流良好后分分别别埋入土槽槽，埋埋深30cm。为保证与与实际运行行情情况的一致致性性，待其它它设设备都安装装好好后，让每每条条滴灌管稳稳定定运行一段段时时间后，进进行行负压堵塞塞试试验。为保保证证负压堵塞塞试试验时每条条滴滴灌管周围围的的土壤含水水量量基本相同同，在在每次做抗抗负负压堵塞试试验验开始之前前，将将每条滴灌灌管管所在的小小土土槽内灌溉溉相相同的水量量。试试验时，只只打打开一条滴滴灌灌管，调节闸闸阀开度，使使使压力表读读数数恒定在1000kPa压力，在规定时间间内灌水，并并并通过水箱记录录流量值；；关关闭水源，打打打开真空泵泵，事先将电接点点真空表读数数设置在－300kPa，当真空泵抽抽吸一段时间间后，使滴头头处形成负压压，当真空表表读数指到－－30kPa时，真空泵泵自动关闭，系系统停止运行行，稳定一段段时间后，再再测定该滴灌灌管的流量值值。用同样的的方法依此测试每条条滴灌管并进行行循环，当几条条滴灌管的流量降低比比较明显时停停止试验。2.3结果分分析析与讨论每条滴灌管共进进行行了80次灌水、抽抽真空的循循环环，共历时75天，此时几几条滴灌管管的的流量已有有明明显降低。以循环测试试的次数为为横横坐标，对对应应的流量为为纵纵坐标，绘绘制制曲线，如如图图2－5、图2－6所示。结果果显示滴头头流流量并非持持续续降低，而而是是呈现不稳稳定定状态，这这与与每次试验验时时土壤含水水量量初始值、吸吸吸入滴头内内部部的泥沙在在水水流作用下下的的稳定性等等存存在关系，但但但总体趋势势是是随着循环环次次数的增加加滴滴头流量下下降降。滴头出水口形式式与与负压堵塞塞的的关系由图2－5可看看出流量为1..28l//hh的三种出水水口形式中中，舌舌片式的流流量量有轻微下降，圆圆孔式和窄窄缝缝式的流量量几几乎没有下下降降；流量为1.83ll/h的三种出水水口形式中中，圆圆孔式的流流量量下降最明明显显，其它两两种种流量下降降不不显著；流流量量为2.78ll/h的三种出水水口形式中中，舌舌片出水口口形形式的流量量下下降最明显显，其其它两种流流量量下降不明明显显。通过进进一一步对比发发现现，三种流流量量下唯有窄窄缝缝出水口形形式式的流量几几乎乎没有下降降。将将滴灌管挖挖出出，在保证证额额定压力下下进进行通水检检验验，发现窄窄缝缝出口形式式的的滴灌管流流量量和额定情情况况下的自由由流流量非常接接近近，而流量量为为1.28ll/h、出水口形式为舌舌片和流量量为为1.83ll/h、出水口形式为圆圆孔以及流流量量为2.78ll/h、出水口形式为舌舌片的三条条滴滴灌管流量量有有所下降，与与与从曲线分分析析出的结果果相相吻合。流流量量下降较明明显显的，说明明滴滴灌管已发发生生负压堵塞塞现现象（试验验的的水源是自自来来水，水质质良良好，并且且由由于试验的的周周期不是很很长长，可以认认为为不会发生生其其它类型堵堵塞塞）。窄缝缝出出水口形式的滴滴灌管没有有发发生负压堵堵塞塞现象，说说明明窄缝式有有较较理想的抗抗负负压堵塞效效果果。图2－5滴头头出水口形式式与与滴头抗负负压压堵塞性能能的的关系将挖出的滴灌管管剖剖开滴头进进行行仔细观察察（见见图2－7），发现：：出水口形式为圆圆孔孔和舌片的的部部分滴灌管管滴滴头中有泥泥沙沙，且带舌舌片片的滴头在在舌舌片处粘有有较较多泥沙，舌舌舌片已不能能完完全闭合；；窄窄缝出水口口形形式的滴头头，在在缝外部有有泥泥沙，但滴滴头头内部几乎乎没没有任何堵堵塞塞物，这说说明明窄缝闭合合得得较好，泥泥沙沙颗粒很难难进进入滴头引引起起堵塞。滴头流量与负压压堵堵塞的关系系如图2－6所示示，通过对比比发发现，对于于舌舌片出水口口形形式，流量量为为2.78ll/h的滴灌管，流流流量下降最最明明显，流量为为1.28ll/h的滴灌管，流量有轻微下降，而流量为1.83ll/h的滴灌管流流量没有下降；对对于圆孔出出水水口形式，流流流量为1.83ll/h的滴灌管，流流流量下降最最明明显，而其其它它两种滴灌灌管管，流量曲曲线线几乎是水水平平的，流量量没没有降低；；对对于窄缝出出水水口形式，三三三种流量的的滴滴灌管流量量都都没有明显显下下降。综合合比比较而言，三三三种出水口口形形式下小流流量量1.28ll/h的滴头流量量下降不明明显显，说明供供试试的小流量量（小小流道）滴滴灌灌管有抗负负压压堵塞的优优势势。将滴灌管挖出，剖剖开滴头进行行仔细观察（见见图2－6），发现：：流量为1.833ll/h及2.78ll/h两种流道尺尺寸较大的的滴滴头，吸入入的的泥沙在整整个个流道中均均有有沉积，但但对对流道尺寸寸较较小的1.28ll/h流量的滴头头，滴头内内部部泥沙较少少，吸吸入的泥沙沙主主要沉积在在流流道的出口口部部分。图2－6滴滴头流量与与滴头抗负负压压堵塞性能能的的关系流量1.28ll/h，缝缝窄出水口口形形式滴头流量1.28ll/h，圆孔出水水口形式滴滴头头流量1.28ll/h，舌舌片出水口口形形式滴头流量1.83l/h，窄缝出水水口形式滴滴头头流量1.83l/hh，舌片出水水口形式滴滴头头流量1.83l/h，圆孔出水水口形式滴滴头头流量2.78l/hh，窄缝出水水口形式滴滴头头流量2.78l/h，舌片出水水口形式滴滴头头流量2.78l/hh，圆孔出水水口形式滴滴头头窄缝出水水口口圆孔出水水口口舌片出水水口口图2－7滴滴头抗负压压堵塞性能能试试验观察结结果果2.4本章小小结结在现有的试验仪仪器器精度的基基础础上，通过以以上分析可可以以得出如下下结结论：（1）出水口形形式与负负压堵塞的的关关系受到滴滴头头流量的影影响响，其中舌舌片片出水口形形式式在流量为2.78ll/h的滴头中抗抗负压堵塞塞性性能较差；；圆圆孔出水口口形形式在流量量为为1.83ll/h的滴头中抗抗负压堵塞塞性性能较差；综综合比较而言，窄窄缝出水口口形形式在供试的3种流量下抗抗负压堵塞塞性性能都比较较好好，其原因因可可能是由于窄缝在出出水压力下下不不易变形，因因因此在停水时时也不易将将土土壤颗粒吸吸入入。圆孔和和舌舌片出水口口形形式的滴灌灌管管抗负压堵堵塞塞性能相对对较较差，其中中舌舌片在水压压作作用下很容容易易向外张开开，停停止灌水时时，有有部分泥沙沙已已堵到舌片片处处，使其在在负负压作用下下不不能完全关关闭闭，说明这种种简易的舌舌片片出水口形形式式的滴灌管管与与Netaffim公司的产品相相比，抗负负压压堵塞性能能较较差，需进进一一步改进。（2）流量与负负压堵塞塞的关系同同样样受到出水水口口形式的影影响响，具体而而言言，流量为2.78ll/h的滴头，当出水口形形式设置为舌片时，其抗负压压堵塞性能能较较差；流量量为为1.83ll/h的滴头，当出水口形形式设置为圆孔时，其抗负压压堵塞性能能较较差；小流流量量1.28ll/h的滴头，出水口形式式设置为圆孔孔、窄缝以以及及舌片式的的任任何一种，其其其抗负压堵塞塞性能都比较好，说明供供试的小流量量滴灌管比比大大流量滴灌灌管管具有抗负负压压堵塞的优优势势，其原因是是小流量（小小流道）滴滴灌灌管吸入的的泥泥沙主要沉沉积积在流道的的出出水口部分分，待待下一个灌灌水水过程，沉沉积积的泥沙比比较较容易被冲冲出出去。而大流流量（大流流道道）滴灌管吸吸入的泥沙沙有有向滴头内内部部分布的趋趋势势，因而在下下一次灌水时不容易易被冲出去去。第三章地下滴滴灌灌抗根系入入侵侵的试验研研究究3.1引言由于地下滴灌是是将将滴灌管埋埋于于地下进行行灌灌溉，由水水分分在土壤中中的的扩散特点点决决定，滴头头周周围的水量量分分布一般比比其其它地方多多[[82]，而作物的的根系生长长又又具有向水水性性特点，所所以以根系很容容易易靠近滴头头生生长甚至进进入入滴头造成成滴滴灌管堵塞塞[83]。此问题严严重影响地地下下滴灌系统统的的使用寿命命和和发展速度度，多多年以来一一直直困扰着人人们们。倘若此此问问题能很好好解解决，便可可大大大提高地地下下滴灌的使使用用寿命，降降低低成本，提提高高灌水均匀匀度度，加快推推广广和应用步步伐伐。对于根系入侵的的防防治，在国国外外采用较多多且且效果较好好的的措施是以以除除草剂氟乐乐灵灵作为保护护试试剂，具体体方方法有：向滴头的材材料中添加加氟氟乐灵、在在过过滤器中安安装装内置氟乐乐灵灵的密封装装置置以及向地地下下滴灌系统统中中直接注入入氟氟乐灵等。在在在我国，这这些些技术目前前还还几乎是空空白白，缺乏相相应应的理论研研究究和实验操操作作。本文针针对对氟乐灵直直接接注入到地地下下滴灌系统统中中来防止根系系入侵的相关关问题做一一些些试验研究究。3.2试验材材料料与方法3.2.1试试验验材料试验采用温室内内小小麦盆栽的的方方法，盆栽栽容容器为圆柱柱形形塑料桶，其其上口径和和高高均为30cm。每桶采用用内径为1mm的发丝管作作为地下滴滴灌灌的滴头，发发发丝管的一一端端经外包无无纺纺布处理后后埋埋设在桶中中央央，埋深为15cm，事先标记记滴头位置置。发发丝管的另另一一端连接输输液液器及置于于高高处的注水容器器，用来灌灌溉溉、施肥和和施施药。试验验土土壤为轻壤壤土土，粒径组组成成见表3－1。施加的除除草剂氟乐乐灵灵采用国内内生生产的40％乳油，其其浓度与国国外外生产和使使用用的“GowannTriiffluraallin55”有所不同。试试试验装置见见图图3－1所示。表3一1土壤壤粒径组成粒径/mm1~0.250.25~0..0050.05~0..0010.01~0..00050.005~00..001〈0.0011百分含量/％24.4630.9216.086.038.0414.47图3－1试验验装置图3.2.2试试验验方法试验通过对比施施加加氟乐灵与与不不施加时的小麦麦根系生长长情情况，来分分析析氟乐灵对对小小麦根系生生长长的