滴灌湿润比对土壤水分分布及玉米生长生理指标影响研究

发布时间：2017-05-21 19:23

  本文关键词：滴灌湿润比对土壤水分分布及玉米生长生理指标影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滴灌是是目前节水增产效果较好的灌水方式之一,属于局部灌溉。设计湿润比和滴头流量是滴灌系统设计中两个重要的参数,影响灌水后湿润体大小,进而影响作物生长状况。本文在前人研究的基础上,根据微灌技术规范,选取两种滴头流量和三种设计湿润比,在裸土状况下进行了室内入渗试验,并利用Hydrus-3D软件进行了数值模拟,通过研究不同滴头流量和设计湿润比对土壤含水率分布特征的影响,评估实际湿润体特征,分析有效湿润体变化规律;开展了三种设计湿润比夏玉米滴灌试验,其中T1、T2和T3处理选取的设计湿润比分别为80%、60%、40%,分析了茎秆直径微变化、叶温和茎液流对不同湿润比的响应规律,基于生长生理指标对分层土壤水分有效性和水分亏缺敏感位置的判定方法进行了研究,取得以下主要成果:(1)灌水结束后,设计湿润比相同时,随滴头流量增大,湿润体内同一位置处的含水率增大;水分再分布过程中,大流量滴头形成的湿润体平均含水率较小;选取65%和70%田间持水量作为有效含水率的下限,灌水结束时有效湿润体积小于设计湿润体体积的1/2,灌水结束24h有效湿润体体积变大,逐渐接近甚至超过1/2设计湿润体体积,灌水结束48h有效湿润体体积减小,其体积大小仍小于1/2设计湿润体体积。(2)利用Hydrus-3D软件对试验条件进行了模拟,得出观测点处模拟与实测含水率的相对误差均在10%以内,实测与模拟湿润比的相对误差变幅为4.75%~11.78%,表明利用所建模型可用于对实际入渗特性的模拟计算;利用所建模型模拟了湿润比分别为40%、50%、60%、70%、80%,滴头流量分别为2L/h、3L/h、4L/h、5L/h情况下湿润体的运移特征,并分析了模拟结果湿润体特性变化规律。得出增大设计湿润比,湿润锋在垂直方向运移距离增长幅度大于水平方向,湿润体内的平均含水率也会增大,然而增大滴头流量湿润锋在水平方向的幅度大于垂直方向,因此为达到较大的湿润范围,可以适当选用较大的滴头流量。(3)三种滴灌湿润比夏玉米茎秆直径均表现为白天收缩,夜晚恢复膨胀,且T2处理下增长最快,T1和T3处理下均增长缓慢,说明选取湿润比为60%更有利于作物茎秆直径增长;T2处理日最大收缩量最大;对日最大收缩量MDS与日平均气温T、相对湿度RH、日总辐射量RS和饱和水气压差VPD进行了相关性分析,MDS与上述气象因子在0.01水平上显著相关。(4)在灌水周期内玉米叶-气温差日变化均呈单峰型曲线分布,大多白天为正值,夜晚为负值;T2处理叶-气温差对土壤水分最敏感;叶-气温差变化幅度由小到大分别为七叶期、拔节期、灌浆期;湿润比为60%有助于减小叶-气温差,此时作物蒸腾损耗的水分减少,从而达到节水的目的;建立了叶-气温差ΔT与饱和水气压差VPD和总辐射RS多元线性回归模型,经验证,精度较高。(5)茎液流日变化规律相同,除水分严重亏缺的T3处理外,晴天茎流速率都大于阴天茎流速率;在同一灌水周期内,对T1和T3处理茎流速率随时间变化规律进行了分析,发现整个灌水周期内T3一直大于T1处理的茎流速率,间接反映出T3处理水分消耗速度高于T1。由于T3小于T1处理设计湿润比,T3灌水量较小,因此,T3处理作物根区水分较T1作物吸收水分用于植株生长的较少,不利于作物生长,减小了水分利用效率。(6)灌水周期内日最大收缩量MDS随含水率降低呈现先减小后增大的趋势,分析得出有效含水率的下限在58%~67%田间持水率之间。通过分析叶温及叶-气温差与分层土壤含水率的相关性,得出T1和T2处理叶温对30~40cm土层含水率反应较敏感,但是T1处理大于T2处理与该土层含水率的相关系数,T3处理则是对20~30cm土层含水率比较敏感。
【关键词】：湿润比 滴头流量 叶-气温差 茎液流 茎秆直径
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152.7;S513
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究进展与存在问题13-17
• 1.2.1 滴灌土壤水分运移规律及数值模拟研究进展13-14
• 1.2.2 生长生理指标对作物响应规律研究进展14-16
• 1.2.3 水分亏缺判别指标研究进展16-17
• 1.3 存在的问题17
• 1.4 主要研究内容17-19
• 第二章 研究方法与试验方案19-23
• 2.1 研究方法与技术路线19-20
• 2.2 试验概况20
• 2.3 试验设计20-21
• 2.3.1 不同湿润比滴灌土槽试验20-21
• 2.3.2 不同湿润比滴灌夏玉米试验21
• 2.4 观测项目及方法21-23
• 第三章 不同流量和湿润比对滴灌湿润体特征的影响及数值模拟23-33
• 3.1 流量和湿润比对水分运移规律的影响23-27
• 3.1.1 滴头流量和设计湿润比对实际湿润体体积和湿润比的影响23-24
• 3.1.2 滴头流量及设计湿润比对土壤含水率分布的影响24-26
• 3.1.3 湿润体土壤水分有效性分析26-27
• 3.2 不同流量和湿润比下水分运移数值模拟27-32
• 3.2.1 数值模型27-29
• 3.2.2 土壤含水率结果验证29-30
• 3.2.3 湿润比变化规律结果验证30
• 3.2.4 设计湿润比对模拟土壤水分分布的影响30-31
• 3.2.5 滴头流量对土壤水分分布的影响31-32
• 3.3 小结32-33
• 第四章 滴灌不同湿润比下夏玉米茎秆直径、叶温及茎液流变化规律33-46
• 4.1 不同湿润比下玉米茎秆直径微变化与影响因素分析33-37
• 4.1.1 一个灌水周期内茎秆直径变化规律33-34
• 4.1.2 茎秆直径日最大收缩量变化规律34-35
• 4.1.3 茎秆直径日最大值变化情况35-36
• 4.1.4 茎直径日最大收缩量与气象因子的相关性分析36-37
• 4.2 不同湿润比下玉米叶温变化规律与影响因素分析37-41
• 4.2.1 不同天气条件下叶-气温差变化规律37-39
• 4.2.2 不同生育期的叶-气温差变化规律39-40
• 4.2.3 灌水周期内叶-气温差变化规律40
• 4.2.4 基于气象因子的叶-气温差模型40-41
• 4.3 不同湿润比下玉米茎液流变化规律与影响因素分析41-44
• 4.3.1 不同天气条件下茎液流变化规律41-42
• 4.3.2 灌水周期内茎流速率变化规律42-43
• 4.3.3 基于气象资料的茎流速率拟合模型43-44
• 4.4 小结44-46
• 第五章 滴灌夏玉米水分有效性及分层土壤水分亏缺敏感位置判定方法研究46-49
• 5.1 基于日最大收缩量的土壤水分有效性判定46-47
• 5.2 不同湿润比下叶温与分层土壤含水率的相关性分析47-48
• 5.3 小结48-49
• 第六章 结论与存在问题49-52
• 6.1 结论49-50
• 6.2 存在问题50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 作者简介57

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  本文关键词：滴灌湿润比对土壤水分分布及玉米生长生理指标影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384608