不同覆盖处理对土壤水热及夏玉米生长过程的影响

发布时间：2020-05-31 03:42

【摘要】：地膜、秸秆和砂石是农田常用的覆盖措施,具有大大降低土壤表层水分蒸发损失、提高土壤温度、促进了作物产量和品质的提高等共同优点。但目前而言,已有的研究在直接进行控水条件下各覆盖方式对土壤水热和夏玉米生长过程的影响方面,成果的可比性不强。为了揭示不同覆盖处理对土壤水分、夏玉米生长和产量的影响,在陕西杨凌进行了2015~2016两年度不同覆盖条件下的遮雨棚夏玉米种植试验。以不覆盖为对照(CK),地表分别为1mm和100mm两种粉碎长度的秸秆覆盖、黑色地膜全覆盖、透明地膜全覆盖、黑色地膜上膜下秸(秸秆粉碎长度为1mm)、透明地膜上膜下秸(1mm)和砂石覆盖,处理名称依次为ST1、ST100、BPF0、TRPF0、BPF1、TRPF1和SAND。采用地埋式土柱和称重传感器建立了24套精度较高的微型蒸渗仪系统用于观测土壤水分动态变化。为了确定小型蒸渗仪观测系统是否能够真实准确地反映田间土壤温度的变化规律,本研究将地上式与地埋式小型蒸渗仪观测系统和大田中土壤温度进行比较分析。同时在获得两年度夏玉米试验数据的基础上,应用原SW模型和改进的SW模型对覆膜条件下夏玉米蒸散发进行模拟,并与实测值进行对比。通过分析不同覆盖条件下土壤水分、夏玉米生长的差异,改进蒸散发模拟效果,得出以下结论:(1)对于地上和地埋式蒸渗仪来说,在两年度所观测的四个时刻中,每年不同时刻观测到的土壤温度(最低、最高和平均土壤温度)在两种蒸渗仪和大田中的变化趋势是相似的,但是从逐日尺度来看,2015年不同时刻的地埋式蒸渗仪和大田中的土壤最低、最高和平均温度值分别都很相近。2015年四个时刻的土壤温度(最低、最高和平均土壤温度)在地埋式蒸渗仪和大田中的拟合相关性均较好,尤其是8:00时相关性比地上式蒸渗仪和大田最低土壤温度相关性好得多,但是在14:00和18:00时相关性略有降低。对于剖面土壤温度最大日变幅来说,地埋式蒸渗仪对于大田的还原精度高于地上式蒸渗仪。总的来说,地上式蒸渗仪的最低、最高和平均土壤温度对于大田的还原情况不是十分好,但依然在可靠范围内。而地埋式蒸渗仪对于大田的还原情况整体较好。(2)塑料地膜覆盖、砂石覆盖和秸秆覆盖条件下的夏玉米拔节期的土壤贮水量、实际总蒸散量、株高、叶面积指数、最大茎粗、产量和水分利用效率是不同的。7种覆盖处理相对于无覆盖对照降低了夏玉米全生育期内的实际总蒸散量,其中2015年降低了1%~6%,2016年降低了1%~3%。对于土壤剖面含水率来说,7种覆盖处理在整个夏玉米生育期内都有效保蓄了表层土壤水分,2015年和2016年7种覆盖处理的夏玉米拔节期土壤贮水量相对于无覆盖对照分别提高了42%~64%和23%~68%。(3)2015年和2016年所有7种覆盖条件下的夏玉米茎粗、株高、LAI、产量和水分利用效率相对于无覆盖对照都有显著提高。7种覆盖条件下的夏玉米产量相对于无覆盖对照在2015年增加了5%~31%,2016年增加了17%~37%。2015年和2016年7种覆盖处理的夏玉米水分利用效率相对于无覆盖对照分别提高了1.1~4.5 kg·hm~(-2)·mm~(-1)和1.5~3.6 kg·hm~(-2)·mm~(-1)。综合分析可知黑色地膜覆盖处理的水分利用效率为7种覆盖处理中最高的。(4)2015年和2016年改进前、后的SW模型模拟黑色和白色地膜覆盖条件下的日蒸散量在夏玉米生育前期和后期均高于实测蒸散量,在夏玉米生长中期,两种模型模拟的蒸散量与实测值比较相近,但是多数时候原SW模型高估了蒸散量,改进之后整个夏玉米生育期内改进后的SW模型所得到的蒸散量则与实测值具有很强的一致性,显著提高了对蒸散量的模拟精度。原SW模型和改进后的SW模型在夏玉米生长旺盛时期均能较好地模拟蒸散量,在其他生育期内两种模型均高估了蒸散量,但是改进后的SW模型的模拟精度远高于原SW模型。改进后的SW模型所得到的2015年和2016年的日蒸散值与实测值之间较好地沿着1:1直线分布,且相关系数为0.88和0.87,决定系数分别为0.86和0.88,一致性指数分别为为0.87和0.89,说明改进的SW模型模拟效果可靠。
【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】：2018
【分类号】：S513

【参考文献】