[发明专利]一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型及其构建方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤水分检测技术领域，尤其涉及一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型及其构建方法。

背景技术

由于地膜具有蓄水保墒、防治杂草及病虫害等优点。在我国，地膜已经成为农业生产的重要物质资料之一，地膜覆盖技术应用带动了农业生产力的飞跃和生产方式的改变。地膜覆盖技术已在全国范围得到广泛应用。由于普通塑料地膜的主要成分是聚乙烯、聚氯乙烯等合成高分子材料，在自然条件下很难降解^[2]。因此，农田中农膜残留会随覆膜年限的延长而增加，最高可达2000kg/hm²；

随着地膜的大量使用，残留在土壤中的地膜越来越多，农田“白色污染”问题在中国各个地区也愈演愈烈。经过调查研究发现中国农田平均地膜残留量为50～260kg/hm²，而且随着覆膜年限的增加，地膜残留污染越严重。且残留地膜主要分布0～20cm土层。

随着残膜在农田中含量的增加。不仅会破坏土壤的内部结构，增加土壤体积质量，还会严重影响水和溶质运移、阻断毛细水运移通道并破坏耕层土壤透气性及土壤的物理性质，阻碍农作物对与土壤中养分和水分的吸收、利用和转化，最终造成作物减产。因此，通过室内土柱模拟试验，研究不同残膜污染水平下土壤水分入渗过程及入渗模型适用性，为残膜污染区灌溉制度的制定和入渗模型优化提供一定理论基础依据。

李仙岳等研究认为在滴灌条件下随着土壤中残膜量增加，在相同时间内滴灌湿润峰的运移距离明显变小，湿润体呈缩小趋势，同时湿润体在＞10～20cm残膜区出现明显的不规则分布。解红娥等通过模拟试验研究发现，水分下渗速度与土壤中地膜残留量呈对数关系，当残留量达到360kg/hm²时，水分下渗速度明显减慢，当残膜量达1440kg/hm²时，水分下渗速度为无残留地膜区的15.9％。王志超的研究发现残膜对于土壤水分的入渗影响不仅与其残膜含量相关，也与土壤类型有关。随着土壤中残膜量增多，砂壤土和砂土入渗速率变慢，土壤湿润锋运移相同距离所需时间均显著增加，且不同残膜量对砂壤土的影响大于砂土。残膜量增加导致蒸发速率、累积蒸发量都显著减小。进行模型拟合时，结果显示Kostiakov和Philip入渗模型均能较好模拟残膜条件下土壤水分入渗，其中Philip入渗模型拟合精度高于Kostiakov入渗模型，且对砂土中农膜残留下的土壤水分入渗模拟效果更好；Black蒸发模型随着残膜量增加拟合精度下降，而Rose蒸发模型受残膜量的影响较小，更适合于农膜残留土壤累积蒸发量估算。党雪瑞等研究发现，土壤体积质量和相对体积质量均随残膜量增加而增大，而土壤孔隙度和含水率则呈下降趋势。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有技术中，对于残膜含量对土壤水分入渗与蒸发有一定的研究，但针对与入渗数值模型方面的研究较少，且所研究模型种类较少；不能通过室内土柱模拟试验揭示残膜含量对土壤水分入渗率和湿润峰变化的影响规律及其机理；同时不能表明入渗模型适用性，为残膜污染区灌溉制度的制定和入渗模型优化提供一定依据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型及其构建方法。

本发明是这样实现的，一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型，所述检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型为：

i(t)＝a+bt^-n；

式中，a、b、-n为根据试验求得的模型参数；t为入渗时间min；i(t)为土壤入渗速率mm·min^-1。

本发明另一目的在于提供一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型构建方法，包括：

采用室内土柱模拟土柱法，检测不同农用残膜含量对土壤入渗过程的影响；并运用多个入渗模型对实测数据进行处理和拟合，得出适合的含残膜土壤的水分入渗过程的检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型。

进一步，所述多个入渗模型包括：

(1)Kostiakov模型：i(t)＝at^-b

式中，i(t)为土壤入渗速率mm·min^-1；t为入渗时间min；a、b为根据试验求得的模型参数；

(3)Philip模型：i(t)＝1/2St-0.5+A

式中，S为土壤吸渗率mm·min^-0.5，t为入渗时间min；根据试验采用模型求得；A为稳定入渗率mm·min^-1；