多年以来，葡萄产业已经成为宁夏地区农业发展以及农民增收致富的优势特色产业。为解决该地区西北季风影响造成的葡萄越冬防寒问题，当地研究人员提出了保护仓越冬防寒新技术，取得较好的防寒防晚霜效果。然而，该技术在实际应用中存在返潮期仓内湿度难以控制的问题，仓内湿度过低会引起枝条失水抽干，而湿度过大又会造成各种微生物病菌的繁殖，影响萌芽甚至危及葡萄存活。为解决这一难题，本文提出采用分层地下滴灌进行表层土壤水分控制进而调控保护仓内湿度的方法。首先，依据非饱和土壤水动力学理论，结合分层地下滴灌的土壤水分运移特征，构建了分层地下滴灌土壤水分运移模型；其次，基于热湿传递过程理论分析，结合人工气候室试验数据，建立了保护仓内相对湿度与土壤表层含水率、环境温度的函数关系，确定了满足仓内相对湿度条件下的土壤含水率适宜范围；最后，在上述基础上，结合葡萄根系分布特征，提出宁夏贺兰山东麓葡萄越冬分层地下滴灌适宜的技术参数，并通过田间试验验证了其有效性。主要获得如下结论：

（1）建立了分层地下滴灌土壤水分运移模型，明确了滴头埋深和灌水时长对土壤水分分布的影响。基于非饱和土壤水动力学理论及分层地下滴灌条件下的土壤水分运移特征，建立了分层地下滴灌土壤水分运移模型，并通过试验验证了模型的准确性。应用该模型，分析了滴头埋深和灌水时长对土壤水分分布的影响，结果表明：水分深层渗漏量随滴头埋深的增加而增大，湿润体内部处于最佳含水率区间的土壤体积随两组滴头（浅层与深层滴头）之间距离的增大而增大。通过缩小两组滴头灌水时长的差异，可以使土壤含水率在垂直方向的分布更为均匀，同时也可以增大湿润体内部处于最佳含水率区间内的土壤体积，进而提高土壤水分有效性。

（2）揭示了保护仓内相对湿度随气象和土壤因素的变化规律，确定了保护仓内葡萄处于适宜湿度时所对应的土壤表层含水率范围。基于能量平衡原理和传热学等相关理论，分析保护仓内的热湿传递过程，确定了影响保护仓内相对湿度的关键因素（土壤表层含水率和环境温度）。借助人工气候室试验，研究了仓内相对湿度随土壤表层含水率和环境温度变化的规律：保护仓内相对湿度随土壤表层含水率的增加而增大，直至达到水汽饱和状态，而土壤表层含水率一定时，仓内相对湿度随着环境温度的升高而减小。在此基础上，建立了保护仓内相对湿度随土壤表层含水率和环境温度变化的函数关系，确定了满足仓内相对湿度条件时的土壤表层含水率适宜范围应控制在0.03 cm³/cm³-0.05 cm³/cm³。

（3）初步确定了宁夏贺兰山东麓葡萄越冬分层地下滴灌的最佳灌水技术参数，并通过田间试验验证了其有效性。依据上述得到的宁夏贺兰山东麓葡萄越冬最佳土壤表层含水率范围，综合考虑根系与水分的匹配效果，优选出宁夏贺兰山东麓葡萄越冬分层地下滴灌最佳灌水技术参数为：浅层滴头埋深25 cm，灌水5 h；深层滴头埋深45 cm，灌水13 h。田间试验结果表明：该技术参数的应用可以有效保持休眠期葡萄枝条水分，同时抑制微生物病菌的生长。因此，优选得到的宁夏贺兰山东麓葡萄冬灌技术参数具有较好的实用性和可靠性。

目  录

第1章  绪论... 1

1.1  研究背景、目的及意义... 1

1.1.1  研究背景... 1

1.1.2  目的及意义... 3

1.2  国内外研究进展... 3

1.2.1  葡萄越冬防寒防病害研究进展... 3

1.2.2  地下滴灌研究进展... 6

1.2.3  分层地下滴灌研究进展... 8

1.3  存在问题... 8

1.4  研究内容与技术路线... 9

1.4.1  研究内容... 9

1.4.2  技术路线... 10

第2章  试验方案设计与研究方法... 11

2.1  分层地下滴灌土壤水分运移试验... 11

2.1.1  试验装置... 11

2.1.2  试验设计与测定内容... 11

2.1.3  试验土壤特性测定... 12

2.2  表层含水率和环境温度对保护仓内湿度影响试验... 13

2.2.1  试验装置... 13

2.2.2  测定内容... 13

2.3  技术参数田间应用效果验证试验... 14

2.3.1  研究区概况... 14

2.3.2  试验设计... 14

2.3.3  测定内容... 15

2.4  数据处理与分析... 15

第3章  分层地下滴灌土壤水分分布规律... 16

3.1  分层地下滴灌土壤水分运移数学模型... 16

3.1.1  模型的建立... 16

3.1.2  模型可靠性验证... 18

3.2  滴头埋深和灌水时长对分层地下滴灌土壤水分分布的影响... 19

3.2.1  滴头埋深对土壤水分分布的影响... 20

3.2.2  灌水时长对土壤水分分布的影响... 23

3.3  小结... 27

第4章  土壤水分分布和气象条件对保护仓内热湿环境影响... 29

4.1  保护仓温湿度预测模型的建立... 29

4.1.1  模型研究的意义... 29

4.1.2  模型的假设与建立... 30

4.1.3  热环境参数的计算... 33

4.2  环境温度和土壤表层含水率对保护仓温湿度变化的影响... 38

4.2.1  保护仓内温度变化规律... 38

4.2.2  保护仓内湿度变化规律... 40

4.3  小结... 42

第5章  基于保护仓内热湿环境控制的分层地下滴灌冬灌技术参数优化... 43

5.1  基于保护仓内热湿环境控制的冬灌技术参数优化... 43

5.1.1  滴头最优埋深确定... 43

5.1.2  滴头最优灌水时长确定... 46

5.2  不同冬灌技术参数下的田间效果验证... 49

5.2.1  对保护仓内温湿度及地温的影响... 49

5.2.2  对葡萄枝条水分的影响... 52

5.2.3  对葡萄枝条微生物生长的影响... 53

5.3  小结... 54

第6章  主要结论与展望... 56

6.1  主要研究结论... 56

6.2  主要创新点... 57

6.3  需进一步研究的问题... 57

参考文献... 59

致  谢... 68

作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果... 70