河北平原四种种植模式对作物耗水和水分利用效率的影响
发布时间：2021-03-08 11:34
河北平原是我国的一个主要粮食产区,冬小麦-夏玉米轮作的种植模式是该区域传统的种植模式,但冬小麦生育期（10月初至第二年的5月底）处于该地区的枯水季节,灌溉需水量较大,约占河北平原总灌溉水量的70%左右。河北平原也是水资源供需矛盾突出的一个区域,地表水资源匮乏,地下水供水量超过总供水量的70%,造成地下水开发过度,1990年至2010年期间每年的超采量均超过60亿m3。在河北省节水压采、供给性结构调整等政策及市场需求的引导下,河北平原出现了多种种植模式的尝试。本论文针对冬小麦-夏玉米、棉花-菠菜、两季青贮玉米和休耕等4种种植模式,于2018～2019年进行小区试验和Hydrus-1D数值模拟研究,分析这4种不同种植模式条件下的土壤水分分布、耗水和深层渗漏情况,探讨在保证农作物产量的同时,有助于涵养地下水、有助于河北平原生态修复的种植模式。研究结果表明:（1）试验年份冬小麦-夏玉米、棉花-菠菜和两季青贮玉米等3种种植模式的灌溉用水量分别为330.7、210.5和266.2mm,棉花-菠菜和两季青贮玉米种植模式较冬小麦-夏玉米轮作模式灌溉用水量分别减少36.3%和19.5%;棉花-菠菜和两季...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨本研究的技术路线图??Ｆｉｇｕｒｅ．?１－１?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏａｄｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ??
１５日由于降雨量变少导致土壤含水率呈下降??趋势。此处可以发现６０－８０ｃｍ?土层含水率变化趋势与其他３个土层相反，考虑原因可能为土壤质??地原因造成了滞后效应。８月１５日－９月１２日以后棉花进入了吐絮期，该时期，气温较高田间蒸??发剧烈，土壤含水率先呈下降趋势，且表层土壤含水率低，深层土壤含水率高，这是因为该时期??棉花对水分的需求变校９月１２日－１０月１０日处于棉花的生长末期，此时由于降雨量太少进行过??一次小定额的灌溉，所以各土层土壤含水率均有小幅度提升￥??２０１９年棉花季（图３－４）?：?０－２０ｃｍ?土层土壤含水率范围在０．２５６－０．１０３?ｃｍ３／ｃｍ３之间，２０－４０ｃｍ??土层在?０．２１５－０．０８１?ｃｍ３／ｃｍ３?之间，４０－６０ｃｍ?土层在?０．２２５－０．０９６?ｃｍ３／ｃｍ３?之间，６０－８０ｃｍ?土层在??０．２２７－０．０８８ｃｍ３／ｃｍ３之间。如图显示部分：４月２６日－６月１日处于棉花作物的苗期，由于棉花４??月底播种时进行过一次灌溉，期间降雨量较少，田间蒸发量呈逐步增加趋势，导致该时期土壤含??水率呈明显下降趋势。６月１日－６月１５日处于棉花的至蕾期，此期间虽然进行过一次灌溉但各土??层土壤含水率呈持续下降趋势，这是由于该时期棉花需水量较多，田间蒸发量也较大。６月１５??日－７月１３日处于棉花作物的蕾期至花铃期，在此期间棉花生长旺盛季，速度加快，植株蒸腾和??田间蒸发加剧，此时期需要消耗较多的土壤水分来支持棉花的生长，所以虽进行过一次灌溉但只??对表层土壤产生了作用，其他土层土壤含水率持续降低。７月１３日－８月９日处于棉花的铃期，由??于降雨量变大导致土壤含水率呈明显上升趋势且表层土壤含
剧烈一些。４月２０日－５月４日表层土壤含水率呈丨：升趋势，深层土壤含水率基本保持稳定，这是??因为该时期有少量降雨产生，降雨量偏小只对表层土壤扰动性明显。５月４日－６月１５日，该时期??植株蒸腾量和田间蒸发量显著提升，降雨量偏少，各个土层土壤含水率均呈下降趋势，且深层土??壤含水率变化幅度较小。６月１５日－８月４日，该时期气温较高蒸发蒸腾量大，但该时期降雨密集??且量大所以各个土层土壤含水率均呈明显的上升趋势，且达到整年中的峰值。８月４日－１１月１２??曰，该时期各个土层土壤含水率均呈下降趋势且呈阶梯式下降：８月４日－８月２９日气温较高，蒸??发量较大，各个土层土壤含水率明显下降。８月２９日之后降雨量较少，大气温度也有所降低导致??土壤含水率持续下降但下降幅度变缓。??此外由图可知休耕模式下周年土壤含水率由于没有人工灌溉，各个土层土壤含水率的下限较??前三种模式低一些，且各个土层土壤含水率变化趋势与降雨和蒸发密切相关。４０－８０ｃｍ?土层土壤??含水率的初末时段相差较小，可以看出休耕模式对土壤水的消耗程度较小也侧面说明休耕模式能??
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作方式与秸秆覆盖对夏玉米根系分布及产量的影响[J]. 张万锋,杨树青,娄帅,靳亚红,刘鹏. 农业工程学报. 2020(07)
[2]河北省5个县域冬小麦-夏玉米连作灌溉需水特性分析[J]. 赵晗,刘玉春,吴迪,韩振中. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(04)
[3]农田土壤含水率空间变异的时变特性研究[J]. 姚丽,王仰仁,陈钊,高微,张喆. 节水灌溉. 2020(03)
[4]赣南地区叶菜类蔬菜高效种植模式及效益分析[J]. 熊春晖,刘小全,钟秋瓒,明家琪,扶京龙,何庭发,刘奇,宋倩,袁经相,张静燕,李峰. 长江蔬菜. 2020(03)
[5]青贮玉米种植的意义及种植技术[J]. 王蕊. 现代畜牧科技. 2020(01)
[6]玉米大豆不同轮作方式对水分利用和产量的影响[J]. 杨扬,张慧,高莉莉,王蛟洋,杨剑虹. 安徽农学通报. 2019(24)
[7]烟草-早熟食用豆轮作模式研究[J]. 曹明锋,宁尚辉,祝利,梅光军,彭斯文,卢红玲,张清壮,龙世平. 湖南农业科学. 2019(12)
[8]衡水市季节性休耕项目主要成效及做法[J]. 高晶,常冬梅,李娜敬,王彦荣. 基层农技推广. 2019(10)
[9]休耕研究进展[J]. 张艳彦,黄修梅,杨忠仁,张凤兰. 黑龙江农业科学. 2019(10)
[10]江淮地区不同水旱轮作模式的资源利用效率与经济效益比较[J]. 孟宇辉,金文俊,董召荣,温永康,梁飞,丁凤磊,吴小文,宋贺. 生态学杂志. 2019(11)
博士论文
[1]华北平原不同玉米小麦种植体系养分水分利用效率评价[D]. 周文利.中国农业大学 2016
[2]华北平原不同轮作模式节水减排效果评价[D]. 杨晓琳.中国农业大学 2015
[3]农业活动对区域地下水变化影响研究[D]. 刘中培.中国地质科学院 2010
[4]黄淮海平原节水种植模式生态经济分析及优化配置研究[D]. 隋鹏.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]河南省农业供给侧结构性改革研究[D]. 王笑楠.河南农业大学 2018
[2]不同种植模式的土壤水分、养分和果实产量、品质的比较[D]. 哈小丽.塔里木大学 2018
[3]华北南部两熟区不同种植模式下自然资源的利用与评价[D]. 崔景明.河南师范大学 2018
[4]关中地区粮食类家庭农场经营效益的影响因素研究[D]. 杨玉川.西北农林科技大学 2017
[5]豆科绿肥—冬小麦轮作提高小麦产量和营养元素含量的效应与土壤机制[D]. 杨宁.西北农林科技大学 2012
[6]内蒙古河套灌区耕荒地间土壤水盐运移规律研究[D]. 李亮.内蒙古农业大学 2008
本文编号：3070981
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨本研究的技术路线图??Ｆｉｇｕｒｅ．?１－１?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏａｄｍａｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ??
１５日由于降雨量变少导致土壤含水率呈下降??趋势。此处可以发现６０－８０ｃｍ?土层含水率变化趋势与其他３个土层相反，考虑原因可能为土壤质??地原因造成了滞后效应。８月１５日－９月１２日以后棉花进入了吐絮期，该时期，气温较高田间蒸??发剧烈，土壤含水率先呈下降趋势，且表层土壤含水率低，深层土壤含水率高，这是因为该时期??棉花对水分的需求变校９月１２日－１０月１０日处于棉花的生长末期，此时由于降雨量太少进行过??一次小定额的灌溉，所以各土层土壤含水率均有小幅度提升￥??２０１９年棉花季（图３－４）?：?０－２０ｃｍ?土层土壤含水率范围在０．２５６－０．１０３?ｃｍ３／ｃｍ３之间，２０－４０ｃｍ??土层在?０．２１５－０．０８１?ｃｍ３／ｃｍ３?之间，４０－６０ｃｍ?土层在?０．２２５－０．０９６?ｃｍ３／ｃｍ３?之间，６０－８０ｃｍ?土层在??０．２２７－０．０８８ｃｍ３／ｃｍ３之间。如图显示部分：４月２６日－６月１日处于棉花作物的苗期，由于棉花４??月底播种时进行过一次灌溉，期间降雨量较少，田间蒸发量呈逐步增加趋势，导致该时期土壤含??水率呈明显下降趋势。６月１日－６月１５日处于棉花的至蕾期，此期间虽然进行过一次灌溉但各土??层土壤含水率呈持续下降趋势，这是由于该时期棉花需水量较多，田间蒸发量也较大。６月１５??日－７月１３日处于棉花作物的蕾期至花铃期，在此期间棉花生长旺盛季，速度加快，植株蒸腾和??田间蒸发加剧，此时期需要消耗较多的土壤水分来支持棉花的生长，所以虽进行过一次灌溉但只??对表层土壤产生了作用，其他土层土壤含水率持续降低。７月１３日－８月９日处于棉花的铃期，由??于降雨量变大导致土壤含水率呈明显上升趋势且表层土壤含
剧烈一些。４月２０日－５月４日表层土壤含水率呈丨：升趋势，深层土壤含水率基本保持稳定，这是??因为该时期有少量降雨产生，降雨量偏小只对表层土壤扰动性明显。５月４日－６月１５日，该时期??植株蒸腾量和田间蒸发量显著提升，降雨量偏少，各个土层土壤含水率均呈下降趋势，且深层土??壤含水率变化幅度较小。６月１５日－８月４日，该时期气温较高蒸发蒸腾量大，但该时期降雨密集??且量大所以各个土层土壤含水率均呈明显的上升趋势，且达到整年中的峰值。８月４日－１１月１２??曰，该时期各个土层土壤含水率均呈下降趋势且呈阶梯式下降：８月４日－８月２９日气温较高，蒸??发量较大，各个土层土壤含水率明显下降。８月２９日之后降雨量较少，大气温度也有所降低导致??土壤含水率持续下降但下降幅度变缓。??此外由图可知休耕模式下周年土壤含水率由于没有人工灌溉，各个土层土壤含水率的下限较??前三种模式低一些，且各个土层土壤含水率变化趋势与降雨和蒸发密切相关。４０－８０ｃｍ?土层土壤??含水率的初末时段相差较小，可以看出休耕模式对土壤水的消耗程度较小也侧面说明休耕模式能??
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作方式与秸秆覆盖对夏玉米根系分布及产量的影响[J]. 张万锋,杨树青,娄帅,靳亚红,刘鹏. 农业工程学报. 2020(07)
[2]河北省5个县域冬小麦-夏玉米连作灌溉需水特性分析[J]. 赵晗,刘玉春,吴迪,韩振中. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(04)
[3]农田土壤含水率空间变异的时变特性研究[J]. 姚丽,王仰仁,陈钊,高微,张喆. 节水灌溉. 2020(03)
[4]赣南地区叶菜类蔬菜高效种植模式及效益分析[J]. 熊春晖,刘小全,钟秋瓒,明家琪,扶京龙,何庭发,刘奇,宋倩,袁经相,张静燕,李峰. 长江蔬菜. 2020(03)
[5]青贮玉米种植的意义及种植技术[J]. 王蕊. 现代畜牧科技. 2020(01)
[6]玉米大豆不同轮作方式对水分利用和产量的影响[J]. 杨扬,张慧,高莉莉,王蛟洋,杨剑虹. 安徽农学通报. 2019(24)
[7]烟草-早熟食用豆轮作模式研究[J]. 曹明锋,宁尚辉,祝利,梅光军,彭斯文,卢红玲,张清壮,龙世平. 湖南农业科学. 2019(12)
[8]衡水市季节性休耕项目主要成效及做法[J]. 高晶,常冬梅,李娜敬,王彦荣. 基层农技推广. 2019(10)
[9]休耕研究进展[J]. 张艳彦,黄修梅,杨忠仁,张凤兰. 黑龙江农业科学. 2019(10)
[10]江淮地区不同水旱轮作模式的资源利用效率与经济效益比较[J]. 孟宇辉,金文俊,董召荣,温永康,梁飞,丁凤磊,吴小文,宋贺. 生态学杂志. 2019(11)
博士论文
[1]华北平原不同玉米小麦种植体系养分水分利用效率评价[D]. 周文利.中国农业大学 2016
[2]华北平原不同轮作模式节水减排效果评价[D]. 杨晓琳.中国农业大学 2015
[3]农业活动对区域地下水变化影响研究[D]. 刘中培.中国地质科学院 2010
[4]黄淮海平原节水种植模式生态经济分析及优化配置研究[D]. 隋鹏.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]河南省农业供给侧结构性改革研究[D]. 王笑楠.河南农业大学 2018
[2]不同种植模式的土壤水分、养分和果实产量、品质的比较[D]. 哈小丽.塔里木大学 2018
[3]华北南部两熟区不同种植模式下自然资源的利用与评价[D]. 崔景明.河南师范大学 2018
[4]关中地区粮食类家庭农场经营效益的影响因素研究[D]. 杨玉川.西北农林科技大学 2017
[5]豆科绿肥—冬小麦轮作提高小麦产量和营养元素含量的效应与土壤机制[D]. 杨宁.西北农林科技大学 2012
[6]内蒙古河套灌区耕荒地间土壤水盐运移规律研究[D]. 李亮.内蒙古农业大学 2008
本文编号：3070981
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