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摘要：由于种植业中地膜的大量使用，农膜残留问题日益严峻，严重影响土壤性质及作物生长。为探讨残膜的不同含量对土壤水分运移性能的影响，以雅安黄壤为研究对象，设置5个残膜梯度（0、160、320、640、1280kg/hm2），在点源供水条件下研究不同含量的残膜下土壤含水率及湿润锋变化情况。结果表明，残膜的存在改变了土壤的水分运动通道和过水断面，对湿润锋的运移距离影响显著，当入渗时间为90min时，各残膜梯度所对应的垂直运移距离为：T0（22cm）>T1（20.8cm）>T2（20.3cm）>T3（19.6cm）>T4（17.5cm），T1、T2、T3、T4与T0差异显著;在历时140min时，各处理横向运移距离都超过20cm，T1～T4横向运移距离相较于T0分别增长3.8%、6.2%、11%、14.4%。研究表明点源供水条件下残膜的存在会加快土壤的水分水平运移使横向距离增加，阻碍水分垂直运移，使水分都集聚在上层土壤。

关键词：点源;残膜;土壤水分;入渗模型;含水率中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-10-405

引言：

本实验通过室内模拟试验，研究雅安黄壤在不同残膜量条件下对水分入渗湿润锋、入渗速率、累积入渗量以及土壤含水率的影响过程，同时对残膜条件下湿润锋、累积入渗量的数学模型进行研究，为农膜残留条件下土壤水分运移研究提供理论基础。

1材料和方法

1.1试验材料与装置

试验在雅安农业水土工程实验室进行，供试土壤取自农场（102°99′E，29°97′N），取土深度为40cm，土壤类型为黄壤土。供试土壤去除大粒径杂质后，自然风干、碾压后过 2mm 筛，制成备试土样;供试地膜选用当前市场上最为常见的农膜，厚度为0.008mm，据研究土壤中的残膜以小膜为主，为了减少残膜尺寸大小对土壤水力性质的影响，更加真实的还原不同年分的残膜在土壤中的状态，故将残膜尺寸控制在2cm×2cm大小以内。

试验装置由土箱和供水装置两部分组成。土箱由5mm有机玻璃制作而成，规格（长×宽×高）30cm×40cm×50cm;供水装置为马氏瓶和活动支架。试验土箱与马氏瓶由橡胶管连接，马氏瓶装满水后置于上方，试验设计流量为1.2×10-4m3/h。为模拟土壤水分入渗的立体过程，将橡胶滴头固定在土箱的一个直角处模拟点源供水条件，选取湿润体横剖面的1/4作为研究对象。

1.2试验设计及方法

本试验将农膜裁剪为2cm×2cm的正方形，埋设在土壤表层0～30cm的范围内，0～10cm、10～20cm、和20～30cm土层的残膜量分配比例依次设置为53%、40%和7%，实验设计方案见表1。

根据此方程，设定5个残膜梯度，分别为0、160（覆膜20a左右）、320（覆膜49a左右）、640（覆膜107a左右）和1280kg/hm2（覆膜222a左右），每个处理重复三次[4]。

入渗时，用秒表计时，按照前密后疏原则设置观测时间间隔，前1h间隔时间为 5min，1-5h间隔 30min 观测。记录马氏瓶刻度并用标记笔在土箱ABCD面画出结束灌水时湿润锋位置。实验结束后，在土壤表层湿润区按照5cm×5cm的规格画方格，在各方格中取土样，每次取样深度为5cm，从土壤表层至湿润锋，采用烘干法测定土壤含水率。

1.3 数据处理

利用Excel 2016软件对进行数据处理和绘制表格，并绘制土壤湿润锋等曲线，AutoCAD2014软件绘制装置示意图。经数据分析对比，三次试验数据无显著差异，故文中试验数据均为三次重复试验的平均值。

2结果与分析

2.1残膜量对含水率的影响

由表2可知，随深度增加土壤含水率依次减小，各处理中表层含水率最高。

在0-10cm土层范围内各处理含水率分别为3.71%、4.04%、4.40%、4.89%、5.01%，与无残膜处理T0相比增加了+0.33%、+0.69%、+1.18%、+1.30%。通过数据可看出T1、T2、T3、T4的含水率均高于T0的含水率。在5cm处T2、T3、T4的含水率分别比T1增加0.36、0.85、0.97个百分点，存在显著的差异。在此阶段残膜量与含水率成正比。这是因为0-10cm土层中各处理残膜量占比最高，残膜的阻水效果较为明显，使水分集聚在上表层，含水率随之变高。

在10-20cm土层范围内随着取土深度增加，由于残膜的阻水作用，含水率随着残膜量的增加而降低。在10cm处各处理含水率相近，在15cm处T2、T3、T4的含水率分别比T1减少0.31、0.03、0.04个百分点，在此阶段残膜量与含水率成反比，但T3、T4的含水率差异较小（0.01）可以得出当残膜量增加到640（覆膜107a左右）及以上时残膜对土壤的阻水作用无明显增强。试验结果表明土壤中毛管水的运移路径易被残膜阻碍，从而降低了水分下渗的能力，下层土含水率降低。

2.2不同残膜量对水分运移的影响

2.2.1残膜对水分水平运移的影响

由图2看出，随着灌水时间的增长，湿润锋横向距离也随之增加。不同残膜量一开始水平湿润锋的变化一致，从10分钟开始逐渐产生变化。在0-40min内水分横向运移最快，各处理运移距离均超过了15cm。T0横向距离最小，为15.3cm，T1、T2、T3的横向运移距离逐渐增大分别为：15.9、16.3、16.8cm，T4的横向距离最高，为17.3m，相比于T0增加了2cm，差异较为明显。在历时140min时，各处理横向距离都超过20cm，此时各处理湿润锋经过20cm土层，T0、T1、T2、T3、T4横向运移距离为20.8、21.6、22.1、23.1、23.8，T3、T4运移距离相较于T0分别增长了2.3、3cm，差异显著，说明残膜的存在改变了土壤的水分运动通道和过水断面，会加快土壤的水分运移使横向距离增加。

2.2.2残膜对水分垂直运移的影响

图3为不同残膜含量对水分垂直运移的影响，反应了土壤水分下渗的能力。随着灌水历时的增加，各处理的垂向距离也在不断增加。在相同时间内，T0-T4湿润锋运移距离各不相同，T4从30min开始与其他处理有显著差异。入渗时间为90min时，各残膜梯度所对应的垂直运移距离为：T0（22cm）>T1（20.8cm）>T2（20.3cm）>T3（19.6cm）>T4（17.5cm），T1、T2、T3、T4与T0差异显著，但除T4外有残膜的各处理之间差异不显著。可以看出残膜对土壤水分的垂直运移有阻碍作用。残膜量的大小对湿润锋垂直运移距离无较大影响但随着残膜量的增加水分下渗速度显著降低。

2.3湿润比

湿润比是指水平湿润锋与垂直湿润锋的比值，湿润比与滴灌技术参数有关，可以作为一个确定滴灌灌水参数的指标。由表3可知，湿润比随着灌水历时的增加而减少。这是因为在入渗初期，水势梯度大，基质势为影响水分运移的主要因素，这时水分水平运移迅速，大于垂直运移速度。随着灌水历时的增加，土体含水率逐渐增大，水势梯度减小，重力势作用增强，这时水分的垂直运移速度大于水平运移速度。

3结论

（1）在0-20cm的土层中，表层土含水率最高。各处理在5cm处的含水率分别比T1增加0.36、0.85、0.97个百分点，存在显著的差异。此时，残膜能增加土壤含水率，既残膜量与含水率呈正比。在10处cm土层范围内随着取土深度增加，含水率随着残膜量的增加而降低，既残膜量与含水率呈反比。当残膜量增加到640（覆膜107a左右）及以上时残膜对土壤的阻水作用无明显增强。

（2）不同残膜含量的水分运移曲线随时间急剧升高后趋于平缓，在0-40min内运移最快。残膜的存在改变了土壤的水分运动通道和过水断面，对湿润锋的运移距离影响显著，会加快土壤的水分水平运移使横向距离增加，阻碍水分垂直运移。

（3）残膜量的大小对湿润锋垂直运移距离无较大影响但随着残膜量的增加水分下渗速度显著降低。

柯贤泽，男，湖北十堰，汉族，2000年5月，大学本科在读，水利水电工程，四川农业大学

四川农业大学 625014