１前言膜孔灌是在农业地膜覆盖栽培的基础上，利用膜上输水并通过作物孔和专用灌水孔渗水的地面 灌溉新技术，它具有节水、省肥、保墒，提高灌水质量和增产等特点，适合于干旱和半干旱地区旱 作农田地面灌溉。膜孔灌虽然近年来在我国新疆等地逐步推广应用，但它的研究尚处于初步探索阶 段［１］。膜孔灌土壤入渗为充分供水条件下的三维点源入渗，它不同于滴灌条件下的非充分供水 点源入渗。充分供水条件下的单点源入渗是指在供水强度大于点源入渗能力的条件下，由某一点源 渗入土壤的水分在其运动过程中不受其它点源渗入水分运动的影响，是无约束的空间水分运动。影 响充分供水单点源入渗的主要因素有土壤质地、
土壤初始含水量、点源面积和土壤容重等。研究充 分供水单点源入渗特性及其影响因素是进行多点源交汇入渗特性和膜孔灌技术要素研究的基础，也 是研究覆膜旱地农业雨水高效利用的基础，目前国内外在此方面研究较少［２，３］。因此，开展 充分供水条件下单点源入渗特性及其影响因素研究具有重要的理论价值和生产实际意义。２试验条 件利用自行研制的膜孔入渗仪［１］在室内分别对风干粗沙土、沙壤土和粉土３种土壤进行了充分 供水条件下的单点源入渗试验，试验利用马氏瓶进行自动供水。试验所用３种土壤的基本物理参数 见表１。表１土壤基本物理参数表土壤质地风干土含水量θ（％）
土壤容重（ｇ／ｃｍ３）孔隙率 （％）物理性粘粒含量λ（％）饱和导水率Ｋｓ（ｃｍ／ｍｉｎ）粗沙土０４７１５５３７ ２７２４３２７３×１０－３沙壤土１２０１４０５１７９１３７２８９×１０－ ４粉土２７７１２８５９８１２９７２９１×１０－５３单点源入渗特性及其影响因素 ３１点源面积对单点源入渗的影响点源入渗是空间三维入渗，其入渗过程受点源面积大小的制约 。经分析不同点源面积的累积入渗量Ｖ与入渗时间ｔ之间符合幂函数规律，即Ｖ＝Ｋｔα（１）式 中：Ｋ，α分别为入渗系数和指数，由试验资料确定。ｄ＝１５．０ｍｍＶ＝６．３５１ｔ０．６ ９２Ｒ＝０．９８７７ｄ＝２０．０ｍｍＶ＝９．８９６ｔ０．６８５Ｒ＝０．９８８９ｄ＝３０ ．０ｍｍＶ＝１７．５４３ｔ０．６８９Ｒ＝０．９８８６ｄ＝４０．０ｍｍＶ＝１９．６０６ｔ ０．７１０Ｒ＝０．９８５０上述相关系数Ｒ均大于０９８０，说明点源入渗量与入渗时间之间 具有很好的相关性。由风干沙壤土不同点源直径ｄ的累积入渗量随时间变化方程可以看出：点源入 渗的累积入渗量（以体积Ｖ计）随点源面积的增大而增大，对于粗沙土和粉土也具有同样的规律， 这主要是由于随着点源面积的增大，使水分进入土壤的“通道”增大，在更大范围内满足了土壤对 水分的需求，使点源对入渗的限制作用相应减小的缘故。经分析入渗量Ｆｅ（ｃｍ）与入渗历时ｔ （ｍｉｎ）之间符合幂函数关系，经回归拟合得ｄ＝１５．０ｍｍＦｅ＝３．５９５ｔ０．６９２ Ｒ＝０．９８７７ｄ＝２０．０ｍｍＦｅ＝３．１５１ｔ０．６８５Ｒ＝０．９８８９ｄ＝３０． ０ｍｍＦｅ＝２．４８１ｔ０．６８９Ｒ＝０．９８８５ｄ＝３５．０ｍｍＦｅ＝１．９０６ｔ０ ．７１５Ｒ＝０．９８６９ｄ＝４０．０ｍｍＦｅ＝１．５６４ｔ０．７１０Ｒ＝０．９８５１以 上拟合的相关系数Ｒ均大于０９８０，说明Ｆｅ与ｔ之间具有良好的相关性。由以单位点源面积 上的入渗水深表示的沙壤土累积入渗量方程可以看出：单位点源面积的入渗量Ｆｅ随点源面积的增 大而减小。对粗沙土和粉土试验也具有与沙壤土同样的规律，充分供水点源入渗的这一特点主要是 由于点源入渗为空间三维入渗，点源入渗的水分运动既有水平方向的水分运动，又有垂直方向的水 分运动，则点源入渗量包括垂直入渗量和侧渗量两部分，若以单位点源面积上的水层厚度表示入渗 量，则垂直入渗量Ｑ垂与点源面积无关，而侧渗量Ｑ侧是点源周长与其面积比值的函数，若令侧渗 系数为Ｓｉ＝πＤπＤ２／４＝４Ｄ（２）式中：Ｓｉ表示充分供水点源入渗的侧渗量占总入渗量 的比例系数。由此可见，Ｓｉ与点源直径Ｄ成反比，即当点源面积增大时，侧渗系数减小，侧流量 占总入渗量的比值减小，因而使单位点源面积上的入渗量（以水层厚度表示）随点源面积的增大而 减小。３．２土壤质地对充分供水点源入渗的影响经分析点源直径为４０．０ｍｍ的不同质地土壤 的充分供水单点源入渗曲线仍符合Ｋｏｓｔｉａｋｏｖ幂函数规律。粗沙土Ｆｅ＝２．６７０ｔ０ ．８０４Ｒ＝０．９９５（３）沙壤土Ｆｅ＝１．０１３ｔ０．７８８Ｒ＝０．９９８（４）粉土 Ｆｅ＝０．６１０ｔ０．７２２Ｒ＝０．９９７（５）以上拟合的相关系数Ｒ均大于０９９０， 说明不同质地土壤的充分供水点源入渗量Ｆｅ与入渗时间ｔ具有良好的相关性。在其它条件相同条 件下，粗沙土、沙壤土和粉土入渗系数和入渗指数均依次减小。由此可以看出：充分供水点源入渗 能力大小依次为粗沙土、沙壤土和粉土，在入渗历时６０ｍｉｎ，粉土和沙壤土入渗量分别为粗沙 土的１７０７％和３８３９％，而沙壤土入渗量为粉土的４４４７％，说明在其它条件相同 条件下，充分供水点源入渗能力随土壤质地的不同而异。这主要是由于不同质地土壤具有不同的孔 隙率和导水率，而沙土、沙壤土和粉土的孔隙率和导水率依次减小，另外还可以看出：点源入渗曲 线达到线性关系的时间随土壤质地的不同而异，粉土、沙壤土和粗沙土的入渗曲线达到线性关系的 时间依次增大，即达到相对稳定入渗的时间依次增长，这主要由土壤入渗能力和土壤水分特征曲线 所决定。３３土壤初始含水量对点源入渗的影响图１表示点源直径为２００ｍｍ的沙壤土在不 同土壤初始含水量时的点源入渗量曲线，可以看出：随着土壤初始含水量的增大，相同入渗历时内 的点源入渗量明显减小，对粗沙土和粉土试验也具有相同的规律。令Ｐθ＝ΔＦｅｔ·Δθ（６） 式中：Ｐθ———土壤初始含水量影响系数，表示土壤初始含水量对点源入渗能力影响的相对大小 指标；ｔ———入渗历时；Δθ———两次点源入渗试验土壤初始含水量差值；ΔＦｅ———ｔ时 段内两次点源入渗试验的土壤入渗量差值。表２为粗沙土、沙壤土和粉土３种土壤的Ｐθ值，可以 看出：同一质地土壤，Ｐθ随入渗时间的延长而减小，说明土壤初始含水量对点源入渗能力的影响 作用大小随着入渗历时的增长而减小，即土壤初始含水量对点源入渗初期影响最大；对于同一入渗 时间，土壤初始含水量对不同土壤点源入渗影响作用大小不同，其对粗沙土、沙壤土和粉土的影响 大小依次减小。由Ｇｒｅｎ—Ａｍｐｔ入渗模型可以知道，湿润锋处吸力Ｓｒ是影响一定入渗历时 内土壤入渗量的主要因素，不同质地土壤的吸力（基质势）梯度随含水量的变化特征不同，经室内 试验观测，３种土壤的吸湿特征曲线差异较大［１］，粗沙土吸力梯度在含水量低于１０％的范围 内很大，沙壤土的吸力梯度在１５％范围内较大，而粉土的吸力梯度在２０％的含水量范围内很大 ，因此，土壤初始含水量对不同质地土壤点源入渗影响作用大小不同。表２土壤初始含水量影响系 数Ｐθ土壤质地历时（ｍｉｎ）１２３４５１０１５２０３０４０５０６０粗沙土４１６７３９ ０９３９０３３８９７３５８８３０４２２５９９２２２３２０８２１８９１ １８２５１７８１沙壤土１２．２３１２．３３１０．２８９．９７９．８３８．６１７．５ ８６．７６６．７０６．６０６．３９６．１４粉土３．５０３．４２２．２８１．２９０．７０ ０．６８０．４６０．３４０．３００．１７０．１４０．１１３４土壤容重对点源入渗的影响 图２为土壤初始重量含水量为６４４％，干容重分别为１３５，１５０，１６５ｇ／ｃｍ ３的沙土入渗量曲线，可以看出：在其它条件相同情况下，充分供水点源入渗能力随土壤容重的增 大而减小，如在入渗历时６０ｍｉｎ，容重为１６５ｇ／ｃｍ３的土壤点源入渗量仅为容重是１ ３５ｇ／ｃｍ３的３９６５％，由此可见，土壤容重对点源入渗影响很大，这主要是由于随着 土壤容重的增大，土壤孔隙率和导水率减小。图１不同初始含水量的点源入渗量曲线图２不同土壤 容重的点源入渗量曲线４充分供水单点源入渗土壤湿润规律４１单点源入渗土壤湿润体形状图３ 表示点源直径为２５０ｍｍ，土壤初始含水量为６４４％，土壤干容重为１２８ｇ／ｃｍ３ 的粉土点源入渗试验在３个不同入渗历时的土壤湿润锋剖面观测结果，可以看出：在不同入渗历时 ３次实测的土壤湿润体剖面均近似为半圆型，即曲线方程为Ｘ２＋Ｚ２＝Ｒ２（７）充分供水单点 源入渗为空间三维入渗，其入渗的水势主要为基质势和重力势，其水平方向的入渗水势主要为基质 势，垂直方向的水势为基质势和重力势的共同作用。从理论上讲，点源入渗湿润体为椭球体，但由 于一般情况下点源入渗基质势较重力势大得多，所以充分供水点源入渗水平和垂直方向入渗作用的 水势差值较小，因而使点源入渗水平和垂直方向湿润锋推进速度接近，这样使充分供水点源入渗土 壤湿润体形状近似为半球体，其湿润剖面近似为半圆型。图３点源入渗湿润体剖面线４２充分供 水单点源入渗湿润锋运移规律分析研究表明：充分供水点源入渗湿润锋推移长度Ｒｔ随时间ｔ变化 规律符合幂函数关系，即Ｒｔ＝ＡｔＢ（８）式中：Ａ，Ｂ———分别为系数和指数，由试验资料 确定。利用式（８）进行拟合得粗沙土Ｒｔ＝２．９１０ｔ０．３１１Ｒ＝０．９９６９沙壤土Ｒ ｔ＝２．１１８ｔ０．２９７Ｒ＝０．９９７３粉土Ｒｔ＝１．９５５ｔ０．２７６Ｒ＝０．９９ ８１以上拟合的相关系数Ｒ均大于０．９９，说明点源入渗湿润锋推移距离Ｒｔ与入渗历时ｔ之间 具有良好的相关关系。可以看出：在其它条件相同情况下，土壤质地不同，其点源入渗湿润锋推移速度亦不同，粗沙土、沙壤土和粉土的湿润锋推移速度依次减小。５结语充分供水条件下的点源入渗主要受土壤质地、点源面积、土壤初始含水量和土壤容重的影响。土壤质地愈粗，其点源入渗能力愈大；点源入渗量随点源面积的增大而增大，但点源单位面积入渗量随点源面积的增大而减小；
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