时空调控灌溉对冬小麦和夏玉米水分利用效率与温室气体排放的影响

发布时间：2020-06-24 17:05

【摘要】：为了解时空调控灌溉对冬小麦和夏玉米生理生化特性、产量和水分利用效率以及田间温室气体排放的影响与机理,在移动式防雨棚下测坑内进行了试验。试验设置6个处理,3次重复,包含2种灌溉方式,即畦灌和沟灌。其中:畦灌方式包含充分灌溉(全生育期充分供水)和调亏灌溉(返青-拔节期水分亏缺);沟灌方式包含隔沟交替灌溉(全生育期适宜水分隔沟灌)和时空调控灌溉,时空调控灌溉方式分别在冬小麦返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-灌浆期设置55%~65%FC的水分亏缺处理和夏玉米苗期-拔节期、拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期设置60%~70%FC的水分亏缺处理。试验期间测定土壤水分动态、作物光合特性、脯氨酸、可溶性糖、产量构成和温室气体排放通量等指标。试验研究结果如下:1.充分灌溉处理的冬小麦旗叶具有最高的净光合速率、蒸腾速率,但隔沟交替灌溉和时空调控灌溉方式的不同生育阶段的水分调控处理表现出较高的叶片水分利用效率。时空调控灌溉方式下作物生育后期的水分胁迫对光合作用影响较大,复水后也难以有效补偿,导致最终减产严重。2.脯氨酸含量能够反映出作物受胁迫的程度,可能是作物抵抗干旱逆境的活性物质。本试验结果表明,水分胁迫处理的叶片脯氨酸含量普遍高于充分供水处理。其中,时空调控灌溉下冬小麦返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-灌浆期的水分胁迫处理的脯氨酸含量均值分别比隔沟交替灌溉处理高13.14%、27.44%、61.92%;时空调控灌溉下夏玉米苗期-拔节期、拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期的水分胁迫处理脯氨酸含量均值分别比隔沟交替灌溉处理高6.49%,23.59%和83.25%,表明时空调控灌溉方式下各生育期的水分胁迫有利于冬小麦和夏玉米叶片脯氨酸积累。但可溶性糖含量的变化比较复杂,有待进一步研究。3.冬小麦试验各处理产量顺序为:T1T3T2T4T5T6;夏玉米试验各处理产量顺序为:T1T2T4T3T5T6。充分灌溉处理具有最高产量,但产量水平上的水分利用效率(WUE)却大幅降低,冬小麦和夏玉米试验中T5的产量WUE均高于其他处理。冬小麦试验中,与T1相比,T2与T4减产1.98%(P0.05)和5.68%(P0.05),但分别节水10.01%(P0.01)和16.91%(P0.01),产量WUE分别提高9.04%(P0.05)和15.82%(P0.01)。夏玉米试验中,T2和T4的产量分别较T1降低2.93%(P0.05)和6.21%(P0.05),但分别节水12.40%(P0.01)和20.59%(P0.01),产量WUE分别提高10.06%(P0.01)和17.32%(P0.01)。4.冬小麦和夏玉米在时空调控灌溉方式下,虽然在水分调亏阶段能够降低CO_2排放通量,但复水后CO_2排放通量又显著增加,最终并无显著的减排效应。总的来看,干湿交替增加了土壤的CO_2排放量,土壤过湿或者过干则会抑制CO_2排放。N_2O的排放通量主要与施肥量有关,受灌溉方式的影响较小。试验观测期内CH_4排放通量波动较大,但各处理基本表现CH_4的吸收现象,且CH_4的吸收总量随土壤水分增加而减少;灌溉方式对CH_4排放的影响无明显规律。综合考虑不同灌溉方式的节水效应和环境效应,认为在保证底墒充足的情况下,冬小麦、夏玉米采取时空调控灌溉是可行的。冬小麦返青-拔节期适度水分胁迫(55%~65%FC)和夏玉米苗期-拔节期的适度水分胁迫(60%~70%FC),能够保证作物在不大幅减产的情况下,有利于华北平原冬小麦-夏玉米轮作系统的节水与固碳减排。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513;S512.11
【图文】：

图 2.2 夏玉米垄作栽培示意图Fig.2.1 Schematic diagram of ridge culture for summer maize表 2.1 冬小麦试验设计Table 2.1 Experiment design strategy of winter wheat 处理内容 水分控制下限 备注 常规地面灌,全生育期保持适宜水分，畦灌 80~85% FC当土壤水分下降至 80%~85% F内，即灌至 95% FC 1/2 隔沟交替灌，垄沟灌 55%~65% FC当土壤水分下降至 55%~65% F内，即灌至 95% FC，1/2 灌 常规地面灌,返青期调亏，畦灌 55%~65% FC返青-拔节期水分控制在 55%~65其余阶段同 T1 时空调控灌:返青-拔节期调亏，垄沟灌 55%~65% FC返青-拔节期水分控制在 55%~65其余阶段同 T2 时空调控灌:拔节-抽穗期调亏，垄沟灌 55%~65% FC拔节-抽穗期水分控制在 55%~65其余阶段同 T2 时空调控灌:抽穗-灌浆期调亏，垄沟灌 55%~65% FC抽穗-灌浆期水分控制在 55%~65其余阶段同 T2

图 2.1 冬小麦垄作栽培示意图Fig.2.1 Schematic diagram of ridge culture for winter wheat图 2.2 夏玉米垄作栽培示意图Fig.2.1 Schematic diagram of ridge culture for summer maize表 2.1 冬小麦试验设计

【参考文献】

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本文编号：2728140