向日葵水、氮、盐耦合效应及其模拟

发布时间：2021-10-27 00:39

　　农业是我国国民经济发展的基础,农田水分和氮素的高效利用对于解决我国水资源紧缺、水环境恶化和粮食安全问题非常重要。统计资料表明,我国农业灌溉水利用系数仅为0.5,而发达国家约为0.7-0.8；与此同时,我国主要粮食作物氮肥平均利用率仅27.5%,比全球平均水平低45%。因此,迫切需要提高水肥利用效率,增进农业高产和水资源保护。这种需求在干旱半干旱地区更加突出,这些地区一方面水资源短缺、土地相对贫瘠,需要通过农田水氮管理“以肥调水”、“以水促肥”；另一方面,这类地区普遍受到土壤盐渍化的威胁。以内蒙古河套灌区为例,由于土壤母质含盐,地下水的埋深较浅,以及强烈的蒸发作用,灌区一直受到土壤盐渍化威胁,为了保证农作物的正常生长,灌区每年都会采用大水漫灌的方式淋洗土壤盐分,这在导致水资源浪费的同时,也将相当数量的养分与盐分一起淋洗至深层土壤及地下水体中,带来环境的污染和次生盐渍化的潜在威胁。然而,目前有关水肥耦合机理以及农田水肥管理的研究多集中在非盐渍土地区,当作物生长于盐分胁迫的环境中,同时存在水、肥、盐三者的交互作用,其内在机理更加复杂。鉴于我国仍有约1.2亿亩的耕地遭受不同程度的盐渍化威胁,研... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：248 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 作物水氮耦合效应及其数学表达
        1.2.2 水盐对土壤氮素转化的影响
        1.2.3 土壤盐分对作物水氮耦合效应的影响
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 研究区概况
    2.1 研究区自然概况
    2.2 观测微区基本资料
        2.2.1 观测微区设计布置
        2.2.2 气象资料
        2.2.3 土壤质地分类
3 土壤盐、氮交互作用对向日葵生长的影响
    3.1 实验设计与研究方法
        3.1.1 实验设计
        3.1.2 主要实验仪器
        3.1.3 主要实验试剂
        3.1.4 实验观测内容与测试方法
    3.2 实验设计合理性分析
    3.3 向日葵的生育期划分与农艺学指标
        3.3.1 向日葵的生育期划分
        3.3.2 向日葵的出苗率
        3.3.3 向日葵的叶面积指数
        3.3.4 向日葵的株高
        3.3.5 向日葵的茎纵截面积
        3.3.6 向日葵的蕾径或花盘直径
        3.3.7 向日葵的地上部分干物质量
        3.3.8 向日葵的地上部分储水量
        3.3.9 向日葵收获时根系指标
        3.3.10 向日葵的籽粒产量
    3.4 向日葵的光合特性与生理指标
        3.4.1 向日葵的SPAD值
        3.4.2 向日葵的光合特性
        3.4.3 向日葵不同生育期Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量
    3.5 向日葵不同生育期土壤剖面的氮素含量
    3.6 本章小结
4 土壤水、氮、盐交互作用对向日葵生长的影响
    4.1 实验设计与研究方法
        4.1.1 实验设计
        4.1.2 主要实验仪器与试剂
        4.1.3 实验观测内容与测试方法
    4.2 实验设计的合理性分析
        4.2.1 W.E.T传感器校核
        4.2.2 向日葵全生育期土壤剖面平均水盐状况
    4.3 向日葵生育期划分与农艺学指标
        4.3.1 向日葵的生育期划分
        4.3.2 向日葵的叶面积指数
        4.3.3 向日葵的株高
        4.3.4 向日葵的茎纵截面积
        4.3.5 向日葵的蕾径或花盘直径(D)
        4.3.6 向日葵的干物质量
        4.3.7 向日葵各器官储水量
        4.3.8 向日葵的最大根深、最大根径和根体积
        4.3.9 向日葵的籽粒产量
    4.4 向日葵的生理指标
        4.4.1 向日葵的SPAD值
        4.4.2 向日葵Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的含量
        4.4.3 向日葵的腾发量
    4.5 本章小结
5 水、盐对土壤氮素转化的影响机理
    5.1 实验设计与研究方法
        5.1.1 实验目的
        5.1.2 实验土样
        5.1.3 主要实验仪器
        5.1.4 主要实验试剂
        5.1.5 BaPS基本原理
        5.1.6 实验方案设计
    5.2 盐分对氮素硝化反硝化速率的影响
        5.2.1 硝化反硝化速率的BaPS测定
        5.2.2 实验过程中氮素含量的变化
    5.3 水盐交互作用下的氮素转化
        5.3.1 含水率的变化
        5.3.2 水盐交互作用下的氮素含量
        5.3.3 氮素转化过程的动力学描述
    5.4 本章小结
6 水、盐、氮交互作用下向日葵产量模拟
    6.1 盐渍农田向日葵产量预测的改进Jensen模型
        6.1.1 改进彭曼蒙特斯(Penman Monteith,PM)公式计算实际蒸腾量(ET)
        6.1.2 实际腾发量与产量的关系
        6.1.3 向日葵根区盐分水平的定量描述
        6.1.4 盐分胁迫阈值与盐分胁迫函数
        6.1.5 盐分胁迫下氮素对向日葵生长的缓解效应
        6.1.6 非盐分胁迫下实际腾发量的传递函数估计
        6.1.7 改进Jensen模型的建立
    6.2 基于土壤水、盐与施氮量的向日葵产量传递函数(Yield Transfer Function,YTF)模拟
    6.3 基于作物生长指标的向日葵产量模拟
        6.3.1 向日葵生长指标的筛选
        6.3.2 向日葵产量的传递函数估计
        6.3.3 模型的验证与应用
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
        7.1.1 水、氮、盐对向日葵生长的耦合效应
        7.1.2 水、盐对土壤氮素转化的影响机理
        7.1.3 水、盐、氮交互作用下向日葵的产量模拟
    7.2 创新点
    7.3 建议
参考文献
博士学习期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤盐分与施氮量交互作用对葵花生长的影响[J]. 曾文治,徐驰,黄介生,伍靖伟,高真.  农业工程学报. 2014(03)
[2]小麦生育期模拟模型的比较研究[J]. 杨月,刘兵,刘小军,刘蕾蕾,范雪梅,曹卫星,朱艳.  南京农业大学学报. 2014(01)
[3]水分胁迫及遮光处理对沙漠植物约书亚树（Yucca brevifolia）幼苗光合特性的影响[J]. 刘力宁,满秀玲,唐中华,李奕.  中国沙漠. 2013(03)
[4]小样本下基于偏最小二乘回归的航空发动机性能参数预测[J]. 史永胜,李元正,宋云雪.  飞机设计. 2012(06)
[5]半湿润气候区土壤水分对冬小麦叶绿素值的影响[J]. 王春玲,申双和,王润元,赵鸿.  干旱区资源与环境. 2012(12)
[6]盐分胁迫下水、肥对向日葵光合特性的影响[J]. 田德龙,史海滨,闫建文,赵倩.  灌溉排水学报. 2012(05)
[7]基于偏最小二乘法的高光谱图像波段选择[J]. 葛亮,王斌,张立明.  计算机辅助设计与图形学学报. 2011(11)
[8]宁夏红寺堡扬黄灌区次生盐渍化土壤改良成效研究[J]. 张俊华,贾科利.  土壤. 2011(04)
[9]干旱胁迫过程中外源钙对忍冬光合生理的影响[J]. 李强,曹建华,余龙江,栗茂腾,廖金晶,甘露.  生态环境学报. 2010(10)
[10]水分胁迫对马铃薯光合生理特性和产量的影响[J]. 王婷,海梅荣,罗海琴,郭华春,达布希拉图.  云南农业大学学报(自然科学版). 2010(05)

博士论文
[1]河套灌区盐分胁迫下水肥耦合效应响应机理及模拟研究[D]. 田德龙.内蒙古农业大学 2011
[2]基于ASAR和生长模拟模型的水稻长势监测研究[D]. 何维.中国林业科学研究院 2007
[3]含盐土壤节水灌溉下作物—水—盐响应关系及模型研究[D]. 孔东.内蒙古农业大学 2004

硕士论文
[1]盐分胁迫对小麦籽粒产量和品质形成的影响[D]. 周影.扬州大学 2007
[2]调亏灌溉对苜蓿生长、生理指标及其产量效应的影响研究[D]. 董国锋.甘肃农业大学 2006
[3]水稻水肥高效利用机理及模型研究[D]. 龚少红.武汉大学 2005



本文编号：3460518