不同土壤水基质势水平下河套灌区玉米膜下滴灌土壤水盐运移特征及其模拟

发布时间：2020-06-23 04:57

【摘要】：内蒙古河套灌区是我国重要的商品粮油生产基地。近年来引黄水量大幅缩减,水盐问题严重影响着灌区农业的可持续发展。为缓解灌区水资源短缺,助力灌区实现农业节水和土壤盐渍化治理,本研究选择灌区内典型盐渍化农田开展了连续3年(2016-2018)的膜下滴灌种植春玉米田间定位试验。试验地0-40 cm深度土壤EC_(1:5)为1.22 dS/m,pH值8.3,属于中度盐渍化水平。试验设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平,分别为-10(S1)、-20(S2)、-30(S3)、-40(S4)和-50 kPa(S5),研究不同灌溉处理下的土壤水盐分布与春玉米生长及耗水特性。主要研究结果如下:(1)3个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显,土壤水分运移在滴头下剖面内表现出明显的径向分布规律。从全生育期来看,玉米根层土壤含水率波动较大,而由于受灌水蒸发影响较小且地下水位较浅,深层土壤含水率时间波动较小。滴灌下盐分在土壤剖面发生再分布,不同处理下土壤脱盐区域不同,随着土壤水基质势水平的降低脱盐区域逐渐缩小,其中S1处理的脱盐区域最大可以达到滴头正下方60cm处,而S5处理则未形成明显脱盐区。(2)不同灌水水平显著影响玉米生长,随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低,玉米株高与叶面积指数显著降低(p0.05),其中基质势下限为-50 kPa的处理在2017年玉米发生早衰现象。地上部分干物质积累量、百粒重、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加。土壤水基质势水平越高,玉米产量越高,其中S1、S2和S3处理的玉米产量显著高于S4和S5处理,但是前三者之间不存在显著差异(p0.05)。随着土壤水基质势的降低,玉米水分利用效率先增大后减小,当土壤水基质为-30 kPa时水分利用效率最高。(3)以S3处理为例,利用2017和2018年的田间实测数据对HYDRUS-2D模型进行率定和验证。结果表明土壤水分和盐分的模型模拟值与实测值基本吻合,2017年模型模拟值与实测值的RMSE(Root mean square error)和R~2分别为0.042 cm~3/cm~3和0.83,2018年分别为0.037 cm~3/cm~3和0.78。2017年盐分模拟值与实测值的RMSE和R~2分别0.052 dS/m和0.77,2018年分别为0.047 dS/m和0.75。这说明HYDRUS-2D能够较好地模拟河套灌区春玉米膜下滴灌条件下土壤水分和盐分的运移和分布规律,从而为河套灌区膜下滴灌的灌溉制度的优化提供技术和数据支持。综合考虑土壤水盐分布和作物产量效应,本研究建议将河套灌区中度盐渍化农田的土壤水基质势下限控制在-30 kPa,用以指导膜下滴灌春玉米的种植。
【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】：2019
【分类号】：S513;S275.6

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