肥料施用应根据作物生长特性和需求进行针对性施用,现有的施肥作业主要有表施肥及深施肥两种方式,应以何种作业参数进行水肥施用是提高水肥利用率及精准施用的基础,本文结合冬小麦根系分布特点,针对地表水肥一体化灌溉和深松液肥深施灌溉两种水肥施用方式,分析地表微喷施肥灌溉及液肥深施灌溉土壤中水分溶质运移,为两种水肥施用方式提供作业参数。(1)介绍微喷灌溉施肥一体化设备工作原理,进行设备性能试验,试验表明设备可实现全自动化灌溉施肥作业,有效降低因颗粒肥溶解时间较长导致的时滞问题,实现微喷带水肥一体化灌溉。(2)采用微喷灌溉施肥一体化设备,对中后期冬小麦进行追肥补灌,针对微喷灌的湿润区域分布特点,探讨了微喷水肥一体化灌溉在不同灌溉影响因素下冬小麦中后期根区土壤水分、溶质运移与分布规律。首先通过试验测量小麦专用微喷带不同灌溉压力下灌水强度,将有效湿润区域划分为四个子区域,得出四个区域不同灌水强度作为灌溉边界条件;其次考虑冬小麦根系吸水情况下,建立微喷灌土壤水分、溶质运动方程及求解条件,利用HYDRUS-2D模型进行数值模拟,对比分析了微喷灌模拟结果和试验数据,证明HYDRUS-2D数值模拟可有效反应土壤含水率分布情况。在此模型基础上,分析了不同灌溉压力、不同灌水下限及微喷带不同铺设间距下水分、溶质分布与动态变化规律。为微喷灌管网布置与运行提供合理作业参数推荐,同时为冬小麦节水节肥灌溉提供理论参考。(3)使用微喷灌水肥一体化设备进行冬小麦播前底墒底肥灌溉,分析在免耕及深松耕土壤中水分溶质入渗数值模拟及研究。首先通过离散元软件EDEM进行模拟仿真深松作业过程,并根据仿真结果对深松扰动边界提取并建立深松土壤求解区域模型;其次建立深松和免耕耕作方式下土壤水分、溶质运动方程、边界条件及求解条件,利用HYDRUS-2D模型进行数值模拟。最后分析对比不同耕作方式在地表微喷施肥灌溉条件下土壤水分、溶质入渗特性及分布对苗期和发芽期冬小麦的影响。(4)本文采用本实验室结构设计改进的曲面深松铲,实现深松作业的同时对深松土壤进行液肥深施过程,完成底肥深施后,通过水肥设备仅控制灌水量进行底墒水灌溉。由于深松耕作过程存在覆土现象不便于观测液肥湿润面分布情况,利用室内试验装置完成液肥湿润面大小测量,并计算液肥湿润面灌水强度,根据上章对深松耕土壤边界模型提取,建立深松耕液肥深施灌溉入渗分布数值模拟。对比分析了模拟结果和试验数据,证明HYDRUS-2D数值模拟可有效反应土壤溶质分布情况,在此基础上,分析排肥孔不同入土深度下溶质运移分布情况,结合小麦播种位置及苗期根系分布深度,确定排肥孔入土深度,提高肥料利用率。