水氮限量对河套灌区玉米光合性能与产量的影响及其作用机制

发布时间：2024-10-05 09:48

　　当前,相对缺水、土壤盐渍化和氮肥利用率低下已成为制约河套灌区农业可持续发展的主要因素。因此,在地面灌溉作为灌区基本灌水方式的背景下,研究盐渍化农田作物节水节氮高产理论,确定合理的水氮用量,对促进灌区可持续的农业生产具有重要现实意义。本文通过大田试验,以光合性能为主线揭示了河套灌区盐渍土玉米水氮耦合增产稳产机理;探究了不同程度盐渍化农田以及不同降水年型下玉米产量对水氮调控的响应规律,提出了合理的水氮用量。最后,通过建立水氮调控下盐渍化农田水盐动态过程模型,模拟研究了水氮调控对盐渍土玉米水盐动态及耗水过程的影响,初步阐明了不同程度盐渍土以及不同降水年型下水氮调控对玉米产量效应的影响机制。主要研究结果如下:(1)阐明了水氮限量条件下中度盐渍土玉米光合作用的影响因素及其影响机理。河套灌区畦灌玉米在灌溉期结束后(灌浆中后期)是较容易发生水、氮亏缺及盐分胁迫的生育阶段。在灌溉期结束后,与常规水氮相比,中水中氮处理(灌水量225mm,施氮量258.8 kg·hm-2)不仅能提高碱解氮含量、地下水补给量和0-40cm 土层储水量,而且有利于减小土壤盐分含量。此外,中水中氮处理相比常规水氮对玉米生长后期的...

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水氮耦合效应研究现状
        1.2.2 盐渍工作物水氮耦合增产机理研究现状
        1.2.3 水氮调控条件下作物光合性能影响因素分析
        1.2.4 水氮调控对作物逆境胁迫和抗氧化系统的影响
        1.2.5 田间尺度土壤水盐运移模型
    1.3 需要进一步研究的问题
    1.4 研究内容及创新点
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 主要创新点
    1.5 技术路线
2 研究方法与试验方案
    2.1 试验区概况
    2.2 试验设计
    2.3 测定项目与方法
        2.3.1 气象资料
        2.3.2 土壤指标
        2.3.3 作物指标
        2.3.4 地下水数据
        2.3.5 土壤物理性质
        2.3.6 生育阶段划分
    2.4 计算方法
    2.5 田间管理
    2.6 数据处理
3 不同水氮条件下中度盐渍土玉米光合作用影响因素研究
    3.1 不同灌水量对玉米最大根深的影响
    3.2 水氮限量供给下土壤水氮盐状况分析
        3.2.1 不同水氮处理对土壤储水量的影响
        3.2.2 不同水氮处理对地下水补给量的影响
        3.2.3 不同水氮处理对土壤盐分含量的影响
        3.2.4 水氮限量供给下土壤氮素含量分析
        3.2.5 水氮用量与土壤水盐氮状况的相关分析
        3.2.6 讨论
    3.3 水氮限量供给对盐渍土玉米光能利用的影响
        3.3.1 不同水氮条件下冠层光截获率及其影响要素
        3.3.2 不同水氮条件下光能利用效率
        3.3.3 讨论
    3.4 不同水氮条件下盐渍土玉米叶片气孔导度和胞间CO_2浓度
        3.4.1 水氮限量对玉米叶片气孔导度的影响
        3.4.2 水氮限量对玉米叶片胞间CO_2浓度的影响
    3.5 小结
4 水氮限量对中度盐渍土玉米光合性能的影响
    4.1 不同水氮条件下中度盐渍土玉米光合速率
        4.1.1 水氮限量条件下玉米光合速率生育期动态变化
        4.1.2 不同水氮条件下玉米灌浆期光合速率均值比较
        4.1.3 光合速率影响因素相关分析
        4.1.4 讨论
    4.2 不同水氮条件下盐渍土玉米光合面积和光合时间
        4.2.1 不同水氮条件下盐渍化农田玉米光合作用面积
        4.2.2 不同水氮条件下盐渍化农田玉米光合作用时间
        4.2.3 讨论
    4.3 不同水氮条件下盐渍土玉米光合产物累积与分配
        4.3.1 不同水氮条件下盐渍化农田玉米地上生物量
        4.3.2 不同水氮条件下盐渍化农田玉米光合产物分配
    4.4 小结
5 水氮限量对中度盐渍土玉米抗氧化系统的影响
    5.1 水氮调控对盐渍土玉米应激性指标的影响
    5.2 水氮调控对盐渍土玉米抗氧化酶活性的影响
    5.3 水氮调控对盐渍土玉米叶绿素含量的影响
    5.4 小结
6 水氮限量对盐渍化农田玉米产量及水氮利用率的影响
    6.1 水氮限量对中度盐渍化农田玉米产量、产量构成及水氮利用率的影响
        6.1.1 水氮限量对中度盐渍化农田玉米产量的影响
        6.1.2 水氮两因素交互效应分析
        6.1.3 水氮限量对玉米产量构成要素的影响
        6.1.4 水氮限量对盐渍化农田玉米水氮利用率的影响
    6.2 不同程度盐渍化农田玉米产量及水氮利用率对水氮调控的响应
        6.2.1 不同程度盐渍化农田下水氮处理对产量的影响
        6.2.2 不同盐渍土条件下水氮耦合产量效应分析及方案优化
        6.2.3 不同盐渍土条件下水氮处理对玉米水氮利用率的影响
        6.2.4 讨论
    6.3 不同降水年型下水氮限量对中度盐渍土玉米产量与水氮利用率的影响
        6.3.1 不同降水年型下水氮限量对中度盐渍土玉米产量的影响
        6.3.2 不同降水年型下中度盐渍土玉米水氮用量方案优化
        6.3.3 不同降水年型下水氮限量对中度盐渍土玉米水氮利用率的影响
    6.4 小结
7 水氮调控下盐渍化农田水盐动态过程模型的构建与应用
    7.1 HYRUS-1D模型的适应性分析
        7.1.1 河套灌区农田玉米适应性分析
        7.1.2 本研究目标适应性分析
        7.1.3 HYDRUS-1D模型修正的理论
    7.2 模型修正
        7.2.1 HYDRUS-1D模型介绍
        7.2.2 改进FAO-56双作物系数法
        7.2.3 修正HYDRUS-1D模型
    7.3 模型的率定与检验
        7.3.1 模型建立
        7.3.2 模型参数敏感性分析
        7.3.3 率定和检验
    7.4 基于修正HYDRUS-1D模型的农田玉米水盐动态及耗水过程模拟研究
        7.4.1 水氮对不同程度盐渍土玉米耗水过程及水盐动态影响的模拟研究
        7.4.2 不同降水年型下水氮对玉米耗水过程及水盐动态影响的模拟研究
    7.5 小结
8 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：4007824