河套灌区盐碱地玉米膜下滴灌土壤水盐热运移规律及模拟研究

发布时间：2018-01-16 19:35

本文关键词：河套灌区盐碱地玉米膜下滴灌土壤水盐热运移规律及模拟研究　出处：《中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：河套灌区作为我国典型的干旱半干旱地区,水盐问题已经严重影响该地区的农业可持续发展。为了解决这些问题,许多措施被广泛应用。膜下滴灌被认为是最有效的一种方法,它能够提高产量、节约用水、抑制盐分和减少深层渗漏。然而,随着膜下滴灌技术的逐年实施,土壤盐分呈现增加的趋势,作物产量有所下降。为了探讨膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对河套灌区盐渍土土壤水盐状况及玉米产量的影响,本文基于连续2年的田间定位观测,研究垄作全膜覆盖(LQ),垄作半膜覆盖(LB),平作全膜覆盖(PQ)和平作半膜覆盖(PB)对玉米生育期内盐渍土水盐变化及玉米生长发育的影响。研究得到的主要结论如下:(1)2个生长季内全膜覆盖方式大幅提高玉米各时期0—70 cm深度土壤储水量,垄作全膜处理各阶段土壤含水率最高,保水保温效果明显。在苗期,LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.7%、8.6%和19.1%;拔节期LQ与LB土壤含水率差异显著,PQ与PB差异显著,全膜覆盖保水效果明显优于半膜覆盖,LQ处理土壤含水率比LB、PQ和PB提高了16.4%、5.4%和19.6%;抽雄期LQ处理土壤含水率比LB、PQ和PB提高了16.6%、5.1%和20.3%;成熟期各处理土壤含水率均有减少,LQ处理土壤含水率比LB、PQ和PB提高了14.6%、5.1%和19.1%,10 cm和30 cm深度全膜和半膜处理土壤含水率差异显著,LQ的保水抑蒸效果明显,各处理55 cm深度水分没有显著差异。(2)2个生长季内平作半膜PB的土壤温度最低,垄作处理LQ和LB在第1季土壤温度均明显高于平作处理PQ和PB,LQ处理全生育期土壤温度比LB、PQ和PB提高了2.07%、6.01%和8.67%。第2季LQ和PQ土壤温度最高,全膜覆盖处理的土壤温度明显高于半膜覆盖处理,LQ处理全生育期土壤温度比LB、PQ和PB提高了5.90%、1.33%和8.96%,PQ土壤温度较PB提高7.53%。不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度、增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。生育期内随着温度升高和作物耗水量增大,全膜覆盖和垄作耕作方式的蓄水保墒效果愈加明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响效果。(3)膜下滴灌过程中土壤剖面盐分发生再分布,滴头下方30 cm附近形成主要脱盐区,随着时间推移,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理膜间裸地土壤水分蒸发强烈,土壤盐分在膜间表层聚集;全膜覆盖处理保水抑蒸效果最优,起到了较好的压盐效果。膜下滴灌条件下,距离滴头不同水平位置处土壤的电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。各处理40—70 cm深度生育期前后土壤盐分含量变化较大,压盐效果优于0—40 cm深度。全生育期内0-70 cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,且半膜覆盖脱盐量远小于全膜覆盖处理。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发、减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。(4)LQ处理加速了玉米生育进程,抽雄期较其他处理早2-7 d,成熟期提早了3 d以上。田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,可以获得较高的穗行数和穗粒数,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率。LQ处理玉米产量较PQ,PB和LB在2014和2015年分别增产9.15%、26.11%、42.64%和2.14%、27.29%、41.66%。采用垄作全膜处理可以优化耕层土壤水热环境,降低耕层土壤盐分含量,缩短玉米生育进程,大幅提高产量。研究可为河套灌区农业节水和维持玉米高产提供了技术依据,并为灌区盐渍土高效利用提供适宜的种植模式。(5)采用2014年和2015年田间实测数据对HYDRUS-2D模型进行标定并验证模型的有效性。结果表明,HYDRUS-2D模型模拟值与实测值吻合较好,可以较为准确地模拟河套灌区玉米膜下滴灌条件下不同覆膜耕作措施对土壤水、盐、热运移规律的影响,在实测数据不足的情况下,可以较好的模拟不同灌水情况土壤水盐运移,弥补田间试验的不足,为河套灌区适宜耕作栽培模式下灌溉制度优化提供数据支持。
[Abstract]:In order to solve these problems , many measures have been widely applied . In order to solve these problems , many measures have been widely applied . In order to solve these problems , many measures have been widely applied . The results are as follows : ( 1 ) The water content of the soil is higher than that of LB , PQ and PB , and the water content of the whole membrane is higher than that of LB , PQ and PB . In the seedling stage , the water content of the LQ is higher than that of LB , PQ and PB , and the water content of the whole membrane is higher than that of LB , PQ and PB . The results showed that the soil temperature in the whole growth period increased by 5.90 % , 6.01 % and 8.67 % , and the soil temperature in the whole growth period increased by 5.90 % , 6.01 % and 8.67 % . ( 4 ) The process of maize growth accelerated by LQ treatment . The yield of maize was increased by 9.15 % , 26.11 % , 42.64 % and 2.14 % , 27.29 % and 41.66 % , respectively .

【学位授予单位】：中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S513

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