石羊河流域灌溉作物根区土壤水分不均匀分布特征与作物生长关系试验研究

发布时间：2017-08-20 23:22

  本文关键词：石羊河流域灌溉作物根区土壤水分不均匀分布特征与作物生长关系试验研究

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【摘要】：依据不同计划湿润层深度的灌水量可以有效调控土壤含水量空间分布,通过土壤水分和作物根系响应关系进而影响到作物的生理生长,最终影响到作物产量。为确定石羊河流域主要粮食作物适宜的灌水决策,通过设置不同计划湿润层深度形成处理间灌水差异,探讨灌溉农田土壤水分不均匀分布与作物生长的关系。本研究针对西北干旱区石羊河流域的两大主要粮食作物,探讨计划湿润层深度处理对春小麦、春玉米根区土壤水分分布特征与作物生长之间关系的影响,取得如下结果:(1)依据SPSS聚类分析将春小麦0-100cm土壤含水量分为表层0-20cm、浅层20-40cm、中层40-60cm和深层60-100cm;畦灌玉米分为表层0-40cm、浅层40-60cm、中层60-80cm和深层80-100cm,交替隔沟灌玉米分为表层0-20cm、浅层20-40cm,中层40-70cm和深层70-100cm;小麦和隔沟灌玉米中层是主要储水层,畦灌玉米浅层为储水层。(2)春小麦土壤含水量随深度增加不均匀性增强,随着生育期的推进深层土壤含水量不均匀性减弱。计划湿润层可有效调控60cm以上范围含水量,随着计划湿润层增加,不同处理土壤水分差异减弱。根系主要生长在40cm深度范围,根系长及根干重呈现水多根多特点,灌水量少更易出现深扎根现象,证实计划湿润层通过调控土壤含水量能够调控根系生长。计划湿润层深度处理条件下春小麦株高与叶面积均有差异但不明显。春小麦拔节期株高增加最快,不同处理株高和叶面积对灌溉调控的响应存在差异性,导致二者对灌水量的响应关系不同步。穗长、茎长、百粒重、单株平均粒重及产量与全生育期灌水总量呈正比。拔节-抽穗期是作物需水高峰期,此阶段土壤含水量对产量影响最大。不同处理耗水对比表明:较小计划湿润层能够增加作物对降水的吸收利用,需水高峰期计划湿润层越小,灌水将越频繁,同时土壤含水量保持在较低水平,容易导致小麦早熟、产量降低。(3)畦灌玉米不同处理的灌水差异直接影响不同深度层土壤含水量差异,计划湿润层深度越大,灌水影响深度越大,储水层根系差异越明显。随耗水量增加,灌水处理对不同深度土壤含水率的影响随深度增加而减弱,但根区垂向空间土壤水分差异会加剧。玉米根系主要受土壤水分布影响,0-50cm深度是根系主要分布层,处理间根系主要差异在0-70cm深度。不同计划湿润层条件下玉米株高、叶面积均有差异,且株高差异小于叶面积。叶面积主要生长阶段为拔节期,拔节至抽穗期是株高快速生长阶段。不同处理茎干重、叶干重、穗重及产量均与计划湿润层呈正比关系,不同处理产量和干物质的增长并不同步,计划湿润层较小时作物有效水利用系数及灌溉水利用系数均较高,同时能增加作物对降水的吸收利用。(4)交替隔沟灌南北沟因灌水时间不同,土壤含水量规律受灌水调控而不同步。计划湿润层深度越大,调控深度越大,灌水对土壤水分的调控能力越强,同时灌水调控增加不同侧灌水沟土壤含水量的差异性,造成不同空间土壤含水量偏低,增加了作物利用降水及灌水的效率。根系干重基本呈现由浅至深依次减少的规律,但计划湿润层苗期50cm,拔节期60cm,抽穗期以后70cm处理在储水层的根系干重出现增加,导致储水层水分消耗,使得储水层在强降水后无明显回升,这是由于灌水前作物储水层以上土壤水分偏低导致。交替隔沟灌方式下不同计划湿润层处理的株高差异不明显,叶面积有明显差异性。拔节末期至抽穗期灌水湿润层越大,株高生长速度增加越快。不同处理茎干重、穗重与计划湿润层呈现正比关系,不同计划湿润层处理条件下产量和干物质的增长不同步。玉米果实的形成主要集中在灌浆期,此时应保证作物需水量。(5)综合考虑生育期内土壤水分、作物生长指标及产量的影响,认为春小麦计划湿润层采用苗期40cm、拔节期50cm、抽穗期及以后60cm不仅能保证作物产量,同时达到了节水的目的,是最优灌水设计。春玉米采用苗期40cm、拔节期50cm、抽穗期及以后60cm计划湿润层深度时最优。
【关键词】：石羊河流域 计划湿润层 土壤水分 作物生长指标 灌水决策
【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
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究目的及意义13-14
• 1.3 国内外研究概况与存在的问题14-18
• 1.3.1 农田作物根区土壤水分空间分布特征与分类研究14-16
• 1.3.2 根区土壤水分空间分布与作物生长关系研究16-18
• 1.4 存在的问题18
• 1.5 研究内容18-19
• 第二章 试验方案与研究方法19-25
• 2.1 研究方法与技术路线19-20
• 2.1.1 研究方法19
• 2.1.2 技术路线19-20
• 2.2.试验区概况20
• 2.3 试验设计20-23
• 2.3.1 春小麦试验布置21-22
• 2.3.2 春玉米试验布置22-23
• 2.4 监测指标与方法23-25
• 第三章 计划湿润层对作物根区土壤水分分布动态特征的影响25-42
• 3.1 不同作物含水率分层的相关性聚类分析25-27
• 3.2 不同计划湿润层深度条件下小麦土壤水分的动态特征27-29
• 3.3 不同计划湿润层深度条件下畦灌玉米土壤水分的动态特征29-34
• 3.3.1 不同计划湿润层深度处理畦灌玉米层间土壤水分不均匀变化特征29-31
• 3.3.2 不同计划湿润层深度处理畦灌玉米土壤水分空间不均匀分布特征31-34
• 3.4 不同计划湿润层深度条件下隔沟灌玉米的土壤水分动态特征34-40
• 3.4.1 不同计划湿润层深度处理隔沟灌玉米层间土壤水分不均匀变化特征34-37
• 3.4.2 不同计划湿润层深度处理隔沟灌玉米土壤水分空间不均匀分布特征37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 作物根区空间土壤水分对根系生长影响的研究42-52
• 4.1 小麦根区空间土壤水分对根系生长的影响42-45
• 4.2 畦灌玉米根区空间土壤水分对根系生长的影响45-47
• 4.3 隔沟灌玉米根区空间土壤水分对根系生长的影响47-50
• 4.4 小结50-52
• 第五章 作物根区空间土壤水分对作物生长及产量的影响52-63
• 5.1 不同计划湿润层深度处理春小麦株高叶面积变化规律52-54
• 5.1.1 株高变化规律52-53
• 5.1.2 叶面积变化规律53-54
• 5.2 计划湿润层深度对小麦产量的影响54-55
• 5.3 不同计划湿润层深度处理畦灌玉米株高叶面积变化规律55-58
• 5.3.1 不同湿润层深度条件下畦灌玉米株高变化规律55-57
• 5.3.2 不同湿润层深度处理畦灌玉米叶面积变化规律57-58
• 5.4 不同计划湿润层深度对畦灌玉米产量的影响58-59
• 5.5 不同计划湿润层深度处理隔沟灌玉米株高叶面积变化规律59-60
• 5.5.1 不同计划湿润层深度处理隔沟灌玉米株高变化规律59-60
• 5.5.2 不同计划湿润层深度处理隔沟灌玉米叶面积变化规律60
• 5.6 不同计划湿润层深度对隔沟灌玉米产量的影响60-61
• 5.7 小结61-63
• 第六章 结论与讨论63-67
• 6.1 主要结论63-66
• 6.1.1 不同计划湿润层处理春小麦试验研究63-64
• 6.1.2 不同计划湿润层深度处理畦灌春玉米试验研究64-65
• 6.1.3 不同计划湿润层深度处理隔沟灌春玉米试验研究65-66
• 6.2 存在问题及建议66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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