黄土丘陵区枣农复合系统土壤水分时空特征研究

发布时间：2017-09-28 14:09

  本文关键词：黄土丘陵区枣农复合系统土壤水分时空特征研究

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【摘要】：自黄土高原实施“退耕还林”政策以来,枣树作为一种传统耐旱经济林物种,为当地生态恢复做出了重大贡献,同时也为当地居民带来经济收入。但黄土高原气候干旱,降水资源稀缺,同时由于其复杂的地形条件(多为连绵的山丘),大部分农业和经济林发展都是雨养模式。天然降水是本地区植物唯一的水分来源,干旱缺水成为一个严重限制作物生长和产量的因子。传统枣园管理方式是对整个枣园进行清耕管理,以减少杂草等与枣树苗的争水争肥,但长期的枣园清耕导致坡耕地土壤水分无效蒸发、土壤疏松和养分流失等一系列问题出现,影响了枣园产量和果实品质。为改变传统耕作措施带来的土壤管理问题,需寻求一种更加合理的土壤管理模式,实现枣园的良性发展。林农(草)间作系统已在欧美、日本、非洲,东南亚等全球广泛应用,是近年来在果园土壤管理中的重要措施之一。研究将黄土丘陵区本地经济作物黄花菜和引入的经济作物饲料油菜间作种植在枣园行间,通过长期监测土壤水分,分析经济作物对枣园土壤水分的影响。研究共设置3各处理:枣-饲料油菜间作系统(JR)、枣-黄花菜间作系统(JH)和清耕枣园(CK)。其中饲料油菜为一年生作物,黄花菜为多年生作物。本试验取得以下主要研究结论:(1)2014平水年和2015干旱年饲料油菜和黄花菜处理下,枣树0-180 cm土层土壤水分分别较对照处理提高10.1%、6.2%和13%、12.1%,各处理枣树土壤水分大小差异主要来源于0-20 cm和20-60 cm两个土层。饲料油菜处理与黄花菜处理行间土壤水分别较对照行间减少9.4%、29%和9.9%、29.8%,土壤水分减少主要发生在60-120 cm和120-180 cm两个土层。两年内枣树不同生育阶段,饲料油菜和黄花菜主要是增加了0-20 cm和20-60cm土层土壤水分含量。(2)平水年季节性干旱期间,间作系统处理土壤水分始终要高于对照处理。两种间作系统提高了枣树土壤水分含量,有利于枣树渡过干旱期。各处理土壤水分的消耗主要是在0-60cm土层,而到干旱后期,黄花菜处理土壤水分消耗达到了80cm土层。干旱年全年降雨量偏少,各处理土壤水分消耗主要是0-80cm。(3)平水年饲料油菜和黄花菜处理枣树0-180 cm土层土壤水分效应为正值,饲料油菜行间0-120 cm土层土壤水分效应为正值,黄花菜行间0-60 cm土层土壤水分效应为正值。干旱年饲料油菜处理枣树0-180 cm土层土壤水分效应均为正值,黄花菜处理枣树60-120 cm土层土壤水分效应为负值外,其他土层均为正值,饲料油菜行间0-60 cm土层土壤水分效应为正值,黄花菜行间处0-20 cm土层土壤水分效应为正值。两年内饲料油菜处理土壤水分竞争只发生在0-20 cm土层,黄花菜行间土壤水分竞争在不同土层均有发生,最高争水频率达到82.7%,60-120 cm为争水最严重土层。饲料油菜和黄花菜两种处理SMDR值两年内表现出相反的趋势,饲料油菜处理各层SMDR值基本上为正值,黄花菜处理SMDR值基本为负值,说明黄花菜与枣树争水是经常发生的。(4)模型模拟枣树的模拟结果来看,各模型的评价参数均是比较低的,只有清耕枣树20cm土层模拟效果较好。通过模拟间作系统枣树的土壤水分过程与对照相比,差异不明显,由于间作系统提高前期土壤水分含量,而导致间作系统枣树土壤水分高于对照枣树,应用HYDRUS-1D模型模拟间作系统土壤水分模拟精度还需提高。(5)综合以上研究结果可知,枣树-饲料油菜间作系统和枣树-黄花菜间作系统均能提高枣园可利用土壤水分。在平水年和干旱年,间作系统枣树土壤水分均要高于对照处理。其中效果最好的枣树-饲料油菜间作系统,且很少发生争水事件,因此在旱作清耕枣园行间种植饲料油菜是一个最优的选择。
【关键词】：黄土丘陵区 间作系统 土壤水分效应 争水事件 HYDRUS-1D
【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6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 农林复合系统土壤水分研究进展13-15
• 1.2 农林复合土壤水分竞争研究进展15-16
• 1.3 HYDRUS-1D模型在土壤水分模拟中的应用16-17
• 第二章 研究内容、方法及技术路线17-22
• 2.1 研究区概况17
• 2.2 研究目的17
• 2.3 研究内容17-18
• 2.3.1 枣农间作系统行间作物对枣园土壤水分调控效应17-18
• 2.3.2 枣农间作系统土壤水分效应和争水关系18
• 2.3.4 基于HYDRUS-1D模型旱作枣农间作系统土壤水分动态模拟18
• 2.4 研究方法18-21
• 2.4.1 试验地选取与布设18-19
• 2.4.2 试验指标监测19-21
• 2.5 技术路线21-22
• 第三章 行间作物对枣园土壤水分调控效应22-32
• 3.1 试验区2014和 2015年降雨量-温度变化23-24
• 3.2 枣农间作系统土壤水分动态变化24-25
• 3.3 枣农间作系统土壤水分季节性变化及其垂直特征25-28
• 3.4 枣农间作系统对季节性干旱的响应过程28-30
• 3.5 讨论30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第四章 枣农间作系统争水关系研究32-39
• 4.1 枣农间作系统枣树和行间土壤水分效应32-33
• 4.2 枣农间作系统土壤水分竞争33-36
• 4.3 讨论36-37
• 4.4 本章小结37-39
• 第五章 基于HYDRUS-1D模型旱作枣农间作系统土壤水分动态模拟39-48
• 5.1 HYDRUS-1D模型基本介绍39
• 5.2 模型主要模块及参数确定方法39-42
• 5.2.1 土壤水分运动基本方程39
• 5.2.2 根系吸水模型39-40
• 5.2.3 蒸腾蒸发模型40-42
• 5.3 验证模型42-43
• 5.4 模型的应用43-47
• 5.4.1 清耕旱作枣园生育期内土壤水分动态特征模拟43-46
• 5.4.2 枣农间作系统中枣树土壤水分特征模拟46-47
• 5.5 本章小结47-48
• 第六章 结论及进一步的研究问题48-51
• 6.1 结论48-50
• 6.2 进一步的研究问题50-51
• 参考文献51-57
• 致谢57-59
• 作者简介59

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