技術領域

本發明屬于土壤水分檢測技術領域，尤其涉及一種檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型及其構建方法。

背景技術

由于地膜具有蓄水保墑、防治雜草及病蟲害等優點。在我國，地膜已經成為農業生產的重要物質資料之一，地膜覆蓋技術應用帶動了農業生產力的飛躍和生產方式的改變。地膜覆蓋技術已在全國范圍得到廣泛應用。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，在自然條件下很難降解^[2]。因此，農田中農膜殘留會隨覆膜年限的延長而增加，最高可達2000kg/hm²；

隨著地膜的大量使用，殘留在土壤中的地膜越來越多，農田“白色污染”問題在中國各個地區也愈演愈烈。經過調查研究發現中國農田平均地膜殘留量為50～260kg/hm²，而且隨著覆膜年限的增加，地膜殘留污染越嚴重。且殘留地膜主要分布0～20cm土層。

隨著殘膜在農田中含量的增加。不僅會破壞土壤的內部結構，增加土壤體積質量，還會嚴重影響水和溶質運移、阻斷毛細水運移通道并破壞耕層土壤透氣性及土壤的物理性質，阻礙農作物對與土壤中養分和水分的吸收、利用和轉化，最終造成作物減產。因此，通過室內土柱模擬試驗，研究不同殘膜污染水平下土壤水分入滲過程及入滲模型適用性，為殘膜污染區灌溉制度的制定和入滲模型優化提供一定理論基礎依據。

李仙岳等研究認為在滴灌條件下隨著土壤中殘膜量增加，在相同時間內滴灌濕潤峰的運移距離明顯變小，濕潤體呈縮小趨勢，同時濕潤體在＞10～20cm殘膜區出現明顯的不規則分布。解紅娥等通過模擬試驗研究發現，水分下滲速度與土壤中地膜殘留量呈對數關系，當殘留量達到360kg/hm²時，水分下滲速度明顯減慢，當殘膜量達1440kg/hm²時，水分下滲速度為無殘留地膜區的15.9％。王志超的研究發現殘膜對于土壤水分的入滲影響不僅與其殘膜含量相關，也與土壤類型有關。隨著土壤中殘膜量增多，砂壤土和砂土入滲速率變慢，土壤濕潤鋒運移相同距離所需時間均顯著增加，且不同殘膜量對砂壤土的影響大于砂土。殘膜量增加導致蒸發速率、累積蒸發量都顯著減小。進行模型擬合時，結果顯示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，且對砂土中農膜殘留下的土壤水分入滲模擬效果更好；Black蒸發模型隨著殘膜量增加擬合精度下降，而Rose蒸發模型受殘膜量的影響較小，更適合于農膜殘留土壤累積蒸發量估算。黨雪瑞等研究發現，土壤體積質量和相對體積質量均隨殘膜量增加而增大，而土壤孔隙度和含水率則呈下降趨勢。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

現有技術中，對于殘膜含量對土壤水分入滲與蒸發有一定的研究，但針對與入滲數值模型方面的研究較少，且所研究模型種類較少；不能通過室內土柱模擬試驗揭示殘膜含量對土壤水分入滲率和濕潤峰變化的影響規律及其機理；同時不能表明入滲模型適用性，為殘膜污染區灌溉制度的制定和入滲模型優化提供一定依據。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型及其構建方法。

本發明是這樣實現的，一種檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型，所述檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型為：

i(t)＝a+bt^-n；

式中，a、b、-n為根據試驗求得的模型參數；t為入滲時間min；i(t)為土壤入滲速率mm·min^-1。

本發明另一目的在于提供一種檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型構建方法，包括：

采用室內土柱模擬土柱法，檢測不同農用殘膜含量對土壤入滲過程的影響；并運用多個入滲模型對實測數據進行處理和擬合，得出適合的含殘膜土壤的水分入滲過程的檢測農用殘膜對土壤水分入滲性能的模型。

進一步，所述多個入滲模型包括：

(1)Kostiakov模型：i(t)＝at^-b

式中，i(t)為土壤入滲速率mm·min^-1；t為入滲時間min；a、b為根據試驗求得的模型參數；

(3)Philip模型：i(t)＝1/2St-0.5+A

式中，S為土壤吸滲率mm·min^-0.5，t為入滲時間min；根據試驗采用模型求得；A為穩定入滲率mm·min^-1；