灌溉水磁化处理对水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

王照熙，赵 雪，张文倩，牛文全

灌溉水磁化处理对水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

王照熙1,2，赵 雪1,2，张文倩1,2，牛文全1,3※

（1. 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，杨凌 712100；2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100；3. 中国科学院水利部水土保持研究所，杨凌 712100）

为探究灌溉水磁化处理对引黄灌区水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响，该研究针对内镶片式滴头，设置磁化强度为0.2、0.4和0.6 T，对照组为未磁化处理，并配置质量份数为2 %的硫酸钾肥、尿素和复合肥浑水（泥沙浓度为3.0 g/L），采用短周期间歇性灌水试验。结果表明：磁化极显著减缓滴头流量与灌水均匀度的下降趋势（<0.01），不同肥料适合的最佳磁化强度不同，磁化强度为0.4 T时，对硫酸钾肥与复合肥混合液的灌水均匀度下降的减缓作用最大，磁化强度为0.2 T时，对尿素混合液的灌水均匀度下降的减缓作用最大；灌溉水磁化后，硫酸钾肥和复合肥处理毛管前段堵塞滴头的数量增加，尿素处理的减少；磁化处理显著影响滴头堵塞敏感粒径的沉降和运动，显著增加了硫酸钾肥与复合肥混合液在毛管中淤积泥沙的敏感粒径（<0.03 mm）占比，减少了滴头输出泥沙中敏感粒径占比，尿素则相反。研究结果可为引黄灌区水肥一体化滴灌滴头抗堵塞防治措施提供参考。

灌溉；泥沙；磁化；滴头堵塞；水肥一体化

0 引 言

水肥一体化滴灌可提高作物根区水肥分布的均匀度[1]、改善旱地农业水肥资源利用现状、促进小麦等作物生长，提高产量[2-3]。由于水中总是会含有一定的泥沙等悬浮杂质，与肥料相互作用，易在毛管和滴头迷宫流道内形成沉淀，导致滴头发生堵塞等问题。黄河水由于细小颗粒（粒径小于0.075 mm）含量非常高，即使经过沉降、过滤后，仍然有许多细小颗粒进入灌溉管网和滴头流道，在水肥一体化滴灌过程中，容易产生比较复杂的滴头堵塞现象，严重制约黄河水滴灌技术的推广应用。因此，研究解决引黄灌区水肥一体化滴灌滴头堵塞问题，对该区农业发展具有重要意义。

通常解决滴头堵塞的方式主要有配置沉淀、过滤设备、毛管冲洗、酸氯处理和优化流道结构等，但这些措施是以高昂的成本为代价，并降低了滴灌系统的工作效率，如经常需要更换清洗沉沙过滤设施等。亟待研究一种价格低廉、实用性强的滴头控堵措施。据研究，当水以一定的速度流经磁场形成磁化水后，水分子间部分氢键约束力降低[4]，水分子从无序态转为有序态[5]，其表面张力系数、黏度、密度、电导率、pH值等均发生变化[6]。20世纪40年代，Vermeiren首先发现磁化水能抑制水垢的形成[7]，磁化水中大量的微小水分子可以渗透、包围、松散、溶解和去除老垢[8]。磁化水灌溉可促进植物生长发育，提高产量和水分利用效率，增强土壤保水能力，降低土壤盐分含量，加快土壤盐分淋洗等[9-10]。磁化处理能显著提高全尾砂和高浊度黏土在水中的絮凝沉降速度[11-12]，灌溉水磁化后有望改变悬浮泥沙的运动规律，进而减缓滴头堵塞。目前，关于磁化在农业生产方面的研究多集中于作物与土壤中，关于磁化对滴头堵塞影响的研究较少。

为探究磁化水灌溉对水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响，本文设置3种肥料类型和4种磁化强度，探究磁化对水肥一体化滴灌过程中滴头堵塞的影响，为改善滴头堵塞情况，指导引黄灌区高含沙水流水肥一体化滴灌提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验采用内镶片式迷宫流道滴灌带（秦川节水灌溉设备工程有限公司），滴头结构如下：流道宽度0.8 mm、齿高1.1 mm、齿间距1.5 mm、流道深为1.2 mm、流道单元数为14个、滴头间距为15 cm。毛管为PE材料，壁厚0.16 mm、管径为16 mm。工作压力在60 kPa时，滴头流量为1.8 L/h。滴头水力性能曲线如图1，流态指数为0.472。

试验肥料选取3种常用品种：1）硫酸钾肥（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司），K2O质量分数不小于51%。2）尿素（陕西渭河重化工有限责任公司）含氮量不小于46.6%，可完全溶解。3）可溶性复合肥（史丹利农业集团股份有限公司），N∶P2O5∶K2O为19∶19∶19，可完全溶解。将肥料加入水中，经充分搅拌溶解、静置分层后，滤除溶液底层沉淀，取上清液配置试验用肥液。当施肥质量分数在2.0%～3.0%之间时，不同肥料类型之间滴头流量变幅差异较大[13]，故本试验配制质量分数2%的3种肥液。试验肥液一次性配置完成并混入水源。

试验用含砂浑水配制：泥沙取自渭河陕西杨凌段河漫滩地河床泥沙。采用铁铲收集距河床地表深度10 cm左右的泥沙，将取得泥沙经自然烘干后，剔除树枝、杂草等杂质后进行研磨，过140目（孔径0.104 mm）筛网，用激光粒度仪（马尔文2000，英国）测定试验用泥沙，其级配（体积份数）如下：粒径<0.002 mm为21.39%，0.002～0.005 mm为4.15%，>0.005～0.01 mm为9.00%，>0.01～0.02 mm为19.35%，>0.02～0.05 mm为28.28%，>0.05～0.1 mm为17.83%。黄河水泥沙含量高且细微粒含量比例大，黄河中游地区灌溉季节泥沙含量平均在4.5 g/L左右，内蒙古昭君坟水文站4—9月平均2.5 g/L[14]，宁夏段黄河水含沙量为0.61～1.1 g/L[15]，综合考虑黄河水泥沙含量，也为了缩短试验时间，突出磁化的作用效果，本试验配置了较高的浑水含沙量，为3.0 g/L。将肥液与浑水混合，共同磁化后进行灌溉试验。

试验用水为陕西杨凌示范区自来水，水质情况如表1所示。

表1 杨凌示范区自来水水质表

磁化器由包头鑫达磁性材料厂生产，永磁体采用烧结汝铁硼制成，磁铁呈对称式布置，保证水流能够垂直通过磁感线，经过数字特斯拉计（东莞泰仕电子HT20型）测量，强度为0.2、0.4和0.6 T。图2为磁化装置安装方法及磁化过程示意图。

1.2 试验设计及过程

滴头水力性能测试平台参照SL/T 67.1—94《微灌灌水器滴头》、GB/T 17187—2009《农业灌溉设备滴头和滴灌管技术规范和试验方法》[16]搭建而成，如图3所示。平台由磁化装置、搅拌装置、水泵、压力变频箱、烧杯和滴灌带等组成。

通过预试验与王心阳等[17]的研究结果对比，发现工作压力在60～120 kPa时，滴头堵塞情况基本相同，因此设置本次试验的工作压力为60 kPa，控制工作压力变化幅度为2%以内。毛管铺设长度越短，灌水均匀度越好[18]，为控制灌水均匀度，本试验毛管长度为2.0 m[19]。试验用浑水全程持续搅拌，输水管道与滴灌带较短，不同毛管内的肥沙混合液浓度基本保持一致。

最大灌水次数为20次，每次灌水1 h，间隔45 min，总灌水时间20 h。其中3种化肥分别记为：钾肥（K）、尿素（N）、复合肥（F），设置4种不同磁化强度分别为：0（W0）、0.2 T（W1）、0.4 T（W2）、0.6 T（W3）。每组处理共计5条毛管，即5次重复。试验采用完全随机组合试验，将未磁化组设置为对照组，共计12组处理。为了减少测试过程中过滤设备截沙量，测试平台并未设置过滤装置。

试验过程：测试平台开启前，将磁化器固定在循环管路上，打开循环管路阀门，启动水泵，使储水桶中的肥沙混合液通过磁化器，循环时间设定为30 min。循环流量为1.2 L/s，循环结束后关闭水泵与循环管路阀门，立即取距表层10 cm的液体1 000 mL进行絮凝沉降试验并测量水样电导率（意大利哈纳HI5522）及黏滞系数（乌氏粘度计法），每组试验重复3次。将磁化后的肥沙混合液经搅拌器充分混合，打开进水口阀门与水泵，通过电脑控制运行测试平台。滴头下方放置2 000 mL烧杯以承接流出水。本试验采用非循环水，每个试验周期停止时，测量烧杯质量并重新配置水源。将所有滴头流出浑水倒入21 L沉沙桶中，静置12 h，形成水沙两层结构，倾倒上层水，将剩余水沙混合液倒入锡纸碗中，二次沉降4 h后，倒掉上清液，将锡纸碗放入烘箱，经过105 ℃烘干。采用马尔文2000激光粒度仪（马尔文公司APA2000）测量烘干土样的粒径组成。试验结束后将毛管剖开风干，并分为前、中、后3段，分别测量毛管前、中和后段淤积泥沙质量与其机械组成。

1.3 评价指标与方法

参考《微灌工程技术规范》[19]，滴头流量小于额定流量75%时，认为滴头堵塞。为消除温度对滴头流量的影响，通过Pei等[20]的校正方式对实测流量进行校正，最后用相对流量评价滴头堵塞情况。

为扩大试验对比规模，设定当平均相对流量小于 70%时，停止试验。灌水次数达到20次后，若平均相对流量大于70%，也停止灌水，并记灌水次数为20次。

灌水均匀度采用克里斯琴森均匀系数（CU）计算。

为识别不同毛管位置滴头堵塞程度，将滴灌带分为前、中、后三部分，不同段堵塞滴头数与整条毛管堵塞滴头数之比称为滴头相对堵塞占比B，计算公式如下：

1.4 数据分析方法

将各数据进行正态分布检验，通过SPSS软件进行多重比较分析（Least Significant Difference Test，LSD）、Origin绘图软件进行绘图与图像趋势分析。

2 结果与分析

2.1 磁化对滴头流量及灌水均匀度变化的影响

从图4可以看出，磁化极显著减缓了滴头流量与灌水均匀度的下降趋势（<0.01），且对不同肥料混合液的影响不同。硫酸钾肥混合液W2处理的流量极显著大于W1和W3处理（<0.01），W1与W3处理间无显著差异（>0.05）；磁化强度对尿素混合液和复合肥混合液的流量变化无显著性影响（>0.05）。

硫酸钾肥、尿素和复合肥混合液未磁化处理的有效灌水次数（CU大于75%的灌水次数）分别为10、10、3次；磁化处理后，不同肥料混合液的有效灌水次数增加，磁化强度分别为0.4、0.2和0.4 T时，硫酸钾肥、尿素和复合肥混合液的有效灌水次数增幅最大，分别为16、15、7次。W2及W3处理，硫酸钾肥混合液的灌水均匀度显著大于（<0.05）W1处理，前两者并无显著差异（>0.05）；W1处理尿素混合液的灌水均匀度显著大于W2及W3处理（<0.05），后两者并无显著差别（>0.05）；磁化强度对复合肥混合液的灌水均匀度曲线变化无显著影响（>0.05）。

2.2 磁化对不同毛管位置滴头堵塞的影响

由图5可知，滴头相对堵塞占比（B）能够间接反映毛管中泥沙沉降情况。肥料类型不同，磁化对不同毛管位置滴头堵塞数量的影响不同，对堵塞滴头数量影响最大的磁化强度也不同。当施加硫酸钾肥或复合肥时，磁化能够增加毛管前段堵塞滴头的数量，当施加尿素时，减少了毛管前段堵塞滴头的数量。W2处理的硫酸钾肥与复合肥混合液毛管前段堵塞滴头数量增幅最大，分别为68.77%和27.50%，W1处理对尿素混合液毛管前段堵塞滴头数量的降幅最大，为55.36%。

2.3 磁化对毛管淤积及滴头输出泥沙的影响

统计各处理下每条毛管淤积泥沙和滴头输出泥沙质量，每种处理取5根滴灌带平均数，不同磁化处理下毛管淤积泥沙量与滴头输出泥沙量的比值（）如表2所示。

表2 不同磁化强度及肥料类型下毛管淤积泥沙量与滴头输出泥沙量比值

比值反映了不同处理下毛管淤积与输出泥沙量的相对大小，越大说明毛管淤积的泥沙相对于滴头输出的泥沙较多。施加硫酸钾肥和复合肥时，磁化处理可以增大值，且二者均在0.4 T时增幅最大。磁化处理减小了施加尿素时的值，并在0.2 T时降幅最明显。

通过对灌水结束后的毛管不同位置淤积泥沙进行粒径观察，得到各处理毛管淤积泥沙的机械组成表3。磁化对不同肥料混合液淤积泥沙机械组成的影响不同。硫酸钾肥混合液与复合肥混合液磁化后，毛管淤积泥沙的粉粒和黏粒占比增多（<0.01）；尿素混合液磁化后，粉粒及黏粒占比减少（<0.01）。肥料类型不同，对于毛管内淤积泥沙机械组成影响最大的磁化强度也不同。硫酸钾肥混合液和复合肥混合液在磁化强度为0.4 T时，毛管内淤积泥沙的黏粒与粉粒占比之和增幅最大，平均值分别为21.89%和11.09%，尿素混合液在磁化强度为0.2 T时，毛管内淤积泥沙的黏粒与粉粒占比之和降幅最大，平均为15.61%。

表3 磁化对不同毛管位置的淤积泥沙机械组成的影响

注：不同字母表示同一肥料类型各磁化强度处理间差异显著（<0.05）。下同。

Note: Different letters indicate significant differences among magnetization strength treatmens for same fertilizer type(<0.05). The same below.

研究表明[21]，粒径小于0.030 mm的泥沙微粒是造成滴头堵塞的敏感粒径，其最易粘附在迷宫流道内造成滴头堵塞。图6为灌水结束后毛管各部位淤积泥沙中敏感粒径占比。

由图6可知，磁化能够极显著增加毛管前、中部硫酸钾肥混合液和复合肥混合液淤积泥沙中敏感粒径占比（<0.01），当磁化强度为0.4 T时，毛管前、中部泥沙敏感粒径增幅最大：分别为25.75%、11.17%和17.87%、10.36%。磁化显著地减少了尿素混合液毛管前部淤积泥沙中敏感粒径占比（<0.05）；当磁化强度为0.2 T时，降幅最大。

为探究磁化对滴头输出泥沙中敏感粒径占比的影响，测量输出泥沙中敏感粒径占比随灌水次数的变化，如图7所示。

随灌水次数增加，磁化前后的滴头输出泥沙图像呈波动状态。磁化极显著降低硫酸钾肥混合液和复合肥混合液滴头输出泥沙中敏感粒径占比（<0.01），提高尿素混合液滴头输出泥沙中敏感粒径占比（<0.01）。当磁化强度为0.4 T时，硫酸钾肥混合液和复合肥混合液滴头输出泥沙中敏感粒径占比降幅最大，分别为5.33%和4.61%，磁化强度为0.2 T时，尿素混合液滴头输出泥沙中敏感粒径占比增幅最大，为5.26%。同时可以看出，毛管前部及中部淤积泥沙敏感粒径占比和滴头输出泥沙中敏感粒径占比的增减情况呈相反趋势。在施加硫酸钾肥和复合肥时，毛管前部及中部淤积泥沙敏感粒径占比在0.4 T处理下增幅最大，但滴头输出泥沙中敏感粒径占比在此时降幅最大；施加尿素时，毛管前部及中部淤积泥沙敏感粒径占比在0.2 T处理下降幅最大，此时滴头输出泥沙中敏感粒径占比增幅最大。

2.4 磁化对水的物理性质的影响

由表4可知，磁化极显著地增加了硫酸钾肥混合液和复合肥混合液的电导率（<0.01），且W2处理时增幅最大，分别为23.26%和7.86%。磁化对尿素混合液的电导率影响不显著（>0.05）。磁化极显著地增大了肥料混合液的黏滞系数（<0.01），且黏性系数在0.4和0.6 T时较大。

表4 磁化后水的物理性质

2.5 磁化对流道内淤积泥沙微观形貌的影响

图8为磁化后滴头流道内泥沙微观形态的扫描电镜图。未磁化处理时，硫酸钾肥和复合肥使滴头流道内的大颗粒堵塞物孔隙中储存了少量小颗粒，但结构总体比较松散；磁化后，2种肥料混合液在滴头流道内形成的堵塞物结构变得更加致密，大颗粒表面附着有细颗粒，大颗粒缝隙中的细小颗粒填充明显增多，颗粒间的链接更加紧密。未磁化处理，尿素混合液在滴头流道内形成的堵塞物结构较紧密，大颗粒间有明显的絮团结构，且小颗粒粘结填充空隙，磁化后，堵塞物结构相对比较松散，大颗粒间的絮团填充物减少，大颗粒表面的细小颗粒附着物也减少。

3 讨 论

当流道结构一定时，水质因素如悬浮物类型、悬浮物量、微生物数量、离子含量和类型、pH值和电导率等是影响滴头堵塞的主要因素[22-23]。而灌溉水流经磁场后，水在磁场中以一定速度沿垂直磁力线方向流动并被磁化[6]，其氢键断裂、键角变化，从而引起水分子结构变化，导致水的性质发生了变化，表面张力系数、黏度、电导率、pH值等均发生变化[6]。

肥料混合液中Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子化学沉淀的析出，易形成稳定性更强的堵塞物质[13]。灌溉水磁化后，正负离子被单个水分子包围，使水中的钙、镁离子缔合物由正交晶系的针状结晶改变为单斜晶系的粒状结晶体，相互粘附与聚积的特性受到了破坏，从而难以生成沉淀，且磁化后水分子偶极距增大，使水分子与盐类正负离子吸引力增大，致使滴灌带管壁上原有的沉淀物开裂、疏松、脱落[24]。磁化可断裂水分子中氢键，减弱分子间的相互作用力，导致扩散系数增大[25-27]，宏观表现为滴头流量增加，抗堵塞性能提高[21]。

本试验发现磁化后，施加硫酸钾与复合肥后的滴头堵塞位置前移，施加尿素后滴头堵塞位置移后。这是因为，硫酸钾肥属强电解质溶液[28]，试验选用复合肥为氨基酸螯合态高钾型，浑水中的K+和SO42-的存在会形成大的泥沙颗粒团聚体以及硫酸盐等沉淀，加速了流道内堵塞淤积物的形成[29-33]，使硫酸钾加速了泥沙颗粒絮凝沉降过程[34]；磁化后，絮凝作用增强，敏感粒径范围内的泥沙填补大颗粒间的空隙，使泥沙颗粒聚集体致密性增强，比密度增大，但黏滞系数增大，两者出现交互作用，因硫酸钾与复合肥悬液中离子含量较大，絮凝作用对沉降的影响大于粘滞系数对沉降的影响，故宏观表选为加速泥沙沉降（图9a、图9c），致使敏感粒径范围内的泥沙更容易在毛管前部絮凝与淤积，中后部分淤积减少，堵塞情况有明显改善。而尿素分子间易形成氢键，分子间作用力及有效接触面积大，分子缔合程度高，流动性差，与流道壁面间黏附性强，含沙水加入尿素后，pH值升高，水中更易生成化学沉淀。由于尿素是分子态，磁化作用破坏了尿素分子结构，使尿素对细小颗粒的黏结作用减弱，削弱了絮凝效果，且悬液黏滞系数增加，宏观表现为沉降速度减慢（图9b），磁化后水体携沙能力提高[35]，使浑水中的泥沙较为均匀的分布在毛管当中，滴头堵塞位置由前部移动至中部及后部，从而减少处于敏感粒径范围的泥沙局部大量淤积，降低滴头堵塞风险。

施加硫酸钾肥和复合肥时，由于磁化处理增强了其絮凝沉降作用，导致大部分泥沙更容易淤积在毛管前中部，形成泥沙台，阻碍了后续泥沙的进一步移动，减弱了泥沙的随水性，导致输出的泥沙量减小，毛管淤积物质量与输出泥沙质量的比值增大。而在施加尿素时，磁化作用减弱了泥沙的絮凝沉降作用，使泥沙随水性增强，更容易随水流排出，导致输沙量增加，毛管淤积物质量与输出泥沙质量的比值减小。

毛管内淤积泥沙和滴头输出泥沙均对滴头堵塞产生影响，但毛管内淤积泥沙的增加并非一定会导致滴头堵塞，敏感粒径范围内的泥沙颗粒不一定会流入滴头流道造成堵塞，无法证明滴头本身的抗堵塞性能较强。滴头输出泥沙后，输出部分中敏感粒径范围内的泥沙一定已通过滴头流道，并未造成堵塞，这与滴头本身的抗堵塞能力较强有关。因此，滴头输出敏感粒径泥沙情况与滴头堵塞相关性更大。

本试验发现并非磁化强度越大，滴头抗堵塞性能越强，随着磁化强度增加，溶液表面张力系数存在多个“谷”值[6]，且谷值所对应的磁化强度因灌溉水源不同而不同，本试验发现施用钾肥与复合肥时，W2（0.4 T）处理下滴头堵塞减缓效果最大，这是因为钾肥与复合肥浑水的电导率在磁化强度为0.4 T时达到最大，此时絮凝作用最强，且沉速最快（图9），毛管中的泥沙沉积在前、中部最多且其敏感粒径占比最大，输出的泥沙量及其敏感粒径占比最小。施加尿素时，W1（0.2 T）处理下滴头堵塞减缓效果最大，这是因为尿素浑水在磁化强度为W1（0.2 T）时，沉降速率最慢，颗粒随水性最强，毛管内泥沙沉积最少，排出滴头泥沙最多，其中的敏感粒径占比最大，滴头堵塞减缓效果达到最大。

但本试验未考虑到磁化对生物堵塞的影响，且磁化强度梯度设置较少，磁化时间及磁化次数对磁化效果的影响还有待研究。

4 结 论

1）磁化极显著减缓滴头流量与灌水均匀度的下降速度（<0.01），不同类型肥料作用效果最大的磁化强度不同。当磁化强度为0.4 T时，硫酸钾肥混合液与复合肥混合液的滴头流量和灌水均匀度减缓效果最明显；磁化强度为0.2 T时，尿素混合液的减缓效果最明显。磁化显著提高了不同肥料混合液滴头的有效灌水次数，硫酸钾肥、尿素和复合肥混合液的有效灌水次数分别从未磁化的10、10和3次，提高到16、15和7次。

2）硫酸钾肥混合液或复合肥混合液滴灌时，磁化加快了毛管前段滴头的堵塞数量，尿素混合液滴灌时，磁化减少了毛管前段滴头的堵塞数量。

3）磁化显著改变滴头堵塞敏感粒径的沉降量。磁化后，硫酸钾肥混合液和复合肥混合液在毛管内淤积泥沙的敏感粒径占比增加，滴头输出泥沙的敏感粒径占比减小，磁化强度为0.4 T时效果最大。磁化后，尿素混合液在毛管内淤积泥沙的敏感粒径占比减小，滴头输出泥沙的敏感粒径占比增加，且磁化强度为0.2 T时效果最大。

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Effect of magnetization of irrigation water on the clogging of drip irrigation emitters with integrated water and fertilizer

Wang Zhaoxi1,2, Zhao Xue1,2, Zhang Wenqian1,2, Niu Wenquan1,3※

(1.,,712100,;2.,,712100,;3.,,712100,)

This study aims to explore the effect of magnetization treatment on the clogging of drippers for the integrated drip irrigation of water and fertilizer in the area of the Yellow River. Taking the inner-embedded drip emitter as the research object, the intensity of magnetization was set to 0.2, 0.4, and 0.6 T, where the control group was unmagnetized. A short-term intermittent irrigation test was also carried out for 2% of the mass of potassium sulfate fertilizer, urea, and compound fertilizer muddy water (sediment content of 3.0 g/L). The results showed that the magnetization significantly slowed down the downward trend of dripper flow and irrigation uniformity (<0.01). The optimal magnetization intensity greatly varied in the different fertilizers. Specifically, there was the greatest mitigation effect of dripper flow for the mixture of potassium sulfate fertilizer and compound fertilizer, when the magnetization intensity was 0.4T. The greatest mitigation effect was found during the decrease in the flow rate of the dripper in the urea mixture at the magnetization intensity of 0.2 T. The effective irrigation times for the mixture of potassium sulfate fertilizer, urea, and compound fertilizer without magnetization treatment (irrigation times with a relative flow rate greater than 75%) were 10, 10, and 3 times, respectively. Furthermore, the effective irrigation times of different fertilizer mixtures increased after the magnetization treatment. When the magnetization intensity was 0.4, 0.2, and 0.4 T, the effective irrigation times of potassium sulfate fertilizer, urea, and compound fertilizer mixture increased the most, which were 16, 15, and 7 times, respectively. The number of clogged emitters increased significantly in the front section of the capillary tube for the potassium sulfate fertilizer and compound fertilizer treatment, whereas, the urea decreased after magnetizing the irrigation water. In the 0.4 T treatment, the most increased number of blocked drippers was found in the front section of the capillary for the potassium sulfate fertilizer and compound fertilizer mixture, which were 68.77% and 27.50%, respectively. In the 0.2 T treatment, there was the largest decrease (55.36%) in the number of blocked drippers in the front section of the urea mixed liquid capillary tube. The ratio for the amount of sediment in the capillary tube to the amount of sediment output from the dripper was represented byunder different magnetization treatments. When applying potassium sulfate fertilizer and compound fertilizer, the magnetization treatment increased the value of, indicating the largest increase at 0.4 T. By contrast, the magnetization treatment reduced the value ofwhen the urea was applied, indicating the most obvious decrease at 0.2 T. As such, the magnetization significantly dominated the sedimentation and movement for the sensitive particle size of emitter blockages. Specifically, the magnetization significantly increased the proportion of sensitive particle size (smaller than 0.03 mm) in the siltation sediment for the capillary of the potassium sulfate and the compound fertilizer mixture, reducing the proportion of sensitive particle size in the sediment output from the emitter, where that of urea was the opposite. When the magnetization intensity was 0.4 T, after applying potassium sulfate fertilizer and compound fertilizer, the sediment-sensitive particle size in the front and middle of the capillary increased the most: 25.75%, 11.17%, and 17.87%, 10.36%, respectively. After applying urea, the magnetization presented the largest decrease, when the magnetization was 0.2 T. When the magnetization intensity was 0.4 T, the proportion of sensitive particle size in the output sediment of the potassium sulfate and the compound fertilizer mixture dripper presented the largest decrease, which was 5.33% and 4.61%, respectively. When the magnetization intensity was 0.2 T, the urea mixed liquid dripper presented the largest increase in the proportion of sensitive particle size in the sediment output, which was 5.26%. The finding can provide a strong reference for the anti-clogging prevention measures in the drip irrigation drippers with integrated water and fertilizer in the Yellow River irrigation areas.

irrigation; sediments; magnetization; dripper clogging; integration of water and fertilizer

王照熙，赵雪，张文倩，等. 灌溉水磁化处理对水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(20)：127-135.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.014 http://www.tcsae.org

Wang Zhaoxi, Zhao Xue, Zhang Wenqian, et al. Effect of magnetization of irrigation water on the clogging of drip irrigation emitters with integrated water and fertilizer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(20): 127-135. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.014 http://www.tcsae.org

2021-05-06

2021-07-20

国家自然科学基金资助项目（No.52079112、51679205）

王照熙，研究方向为节水灌溉新技术。Email：WangZhaoxi2021@163.com

牛文全，博士，研究员，博士生导师，研究方向为水土资源高效利用与节水灌溉新技术。Email：nwq@nwafu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.014

S275.6

A

1002-6819(2021)-20-0127-09