压差施肥是我国应用最广的滴灌施肥技术之一,施肥时肥液浓度不断衰减是其主要特征,目前对压差施肥技术的研究尚不系统。本论文采用试验与模拟等方法,深入研究了压差施肥罐肥液浓度的衰减特性、压差施肥智能控制的初步方案、不同衰减条件下滴灌管网和滴灌点源入渗土壤中的水肥分布特征,取得主要研究结果如下:(1)采用K2SO4试剂作为施肥肥料展开试验研究,设置了 2种不同入罐流量(0.6 m3/h和1.2m3/h)和2种不同施肥量(900g和1800g)处理,研究了 30L压差施肥罐的肥液浓度衰减特性,结果表明:压差施肥时,施肥前期肥液浓度衰减较快,而后期趋于平缓,入罐流量的大小是影响肥液浓度衰减速率的主要原因,施肥量是次要因素。试验得到的肥液浓度衰减曲线与理论曲线相关性较好,浓度衰减符合幂函数关系,施肥结束时间的试验结果与理论计算相吻合,入罐流量0.6m3/h时,耗时11～12min即可认为施肥结束,入罐流量1.2m3/h时,耗时5.5～6min即可认为施肥结束。(2)以概化的9.42L圆柱体为施肥罐模型,设置了入罐流量分别为1.425m3/h和0.71m3/h两种计算工况,运用CFD技术对压差施肥罐肥液浓度衰减特性展开模拟研究。结果表明:CFD模拟得到的浓度衰减曲线与理论曲线相关性较好,上述两种计算工况下,各时间点肥液浓度偏差分别小于0.07和0.03。施肥结束时间的模拟结果也与理论计算相符合,入罐流量1.425m3/h和0.71m3/h时,分别耗时93s和186s即可认为施肥结束,与理论计算结果的偏差分别仅有2.31%和2.83%。(3)针对目前压差施肥智能控制水平较低等实际问题,提出了 2种压差施肥智能控制的初步方案:一种是移动式滴灌压差施肥智能控制,使用流量计测量入罐流量,由控制界面根据理论公式计算施肥结束时间,并向电磁阀发出启闭指令,实现自动施肥,可应用于液体肥料和小型滴灌系统;另一种是压差施肥远程智能控制技术,借助现有的智能灌溉控制技术,通过电导率传感器实时监测出罐肥液浓度,依靠手机APP等实现对电磁阀的远程控制,适用于大型规模化的滴灌系统。(4)开展了肥液不同衰减条件下滴灌管网水肥分布的试验研究,设置管网铺设长度(45m、90m)、管网运行压力(0.06MPa、O.1OMPa和0.14MPa)以及压差施肥衰减模式(入罐流量、施肥量2个因素)等处理,考察了不同处理下滴灌管网各取样点灌水总量、滴头流量、肥液浓度和肥料总量的空间分布规律,结果表明:灌水总量和滴头流量的空间分布均匀性要好于肥液浓度和肥料总量;肥液浓度和肥料总量空间波动变化大,尤其是滴灌管网后部区域;灌水总量、滴头流量随铺设长度的增加均有降低趋势,而肥液浓度和肥料总量则稍有上升;灌水总量、滴头流量受滴灌管网铺设长度和管网压力影响较大;而肥液浓度和肥料总量的分布不仅受滴灌管网铺设长度和管网压力的影响,还受入罐流量和施肥量的影响。根据试验结果分别计算了灌水总量、滴头流量、肥液浓度和肥料总量的均匀度,采用克里斯琴森均匀系数cCU、分布均匀系数DU、变差系数Cv和统计均匀度Us表征,计算结果表明,不同处理下灌水总量的CU值均达到了 97%,DU值达到0.96,Cv值在0.02～0.03之间,Us范围为97%～98%;相比之下,肥料总量的CU值仅在90%～97%之间,DU值则在0.86～0.95之间,Cv值范围为0.05～0.15,而Us范围为85%～95%。灌水总量的均匀度要高于肥料总量。依据ASAE标准EP458对均匀度计算结果进行评价,灌水总量均为“优”,但施肥总量却仅有少量“优”,大多介于“优”～“良”之间。(5)通过点源入渗试验,研究了不同肥液浓度和不同浓度衰减处理下土壤水分和硝态氮的分布规律。结果表明:土壤含水率从湿润体内部向边缘递减;肥液浓度和衰减方式对土壤含水率的变化无显著影响;土壤硝态氮在湿润体内部浓度较低,在湿润体边缘处会形成累积。肥液浓度越高,湿润体内部硝态氮浓度越高,但在湿润体边缘,硝态氮浓度的变化则呈无序现象,与肥液浓度无关。同时,根据试验数据对HYDRUS-2D模型进行了率定和验证。结果表明:模型可以较好地模拟土壤水分分布情况,也可以较好地反映土壤硝态氮变化趋势,但对硝态氮的模拟效果比土壤水分模拟要差,尤其是土壤湿润体边缘。用所构建的HYDRUS-2D模型分析认为土壤硝态氮初始含量对其分布有明显影响。