长期膜下滴灌棉田根系层盐分累积效应模拟

发布时间：2018-01-19 01:12

  本文关键词： 膜下滴灌 棉花 根系分布 盐分累积 水盐运移　出处：《中国农业大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：膜下滴灌技术具有显著的节水、抑盐和增产效果,在新疆干旱区棉田获得大面积推广应用。由于气候干旱和灌水量有限,长期膜下滴灌棉田土壤盐分演变趋势和累积效应近年来倍受研究人员和农业生产部门关注。本文以新疆玛纳斯河流域膜下滴灌棉田为研究对象,于2011年和2012年针对两种典型种植模式(传统种植模式和超宽膜种植模式)开展了大田试验,在统计分析和概化棉花根系分布特征的基础上建立了二维根系吸水模型和土壤水盐运移数值模型,经验证后对不同水文年型长期膜下滴灌棉田的土壤水分、盐分运移趋势进行了模拟,并继而探讨分析了根系层的盐分累积效应,得到主要结论如下：1、两种典型种植模式下棉花的根长密度分布特征如下：垂直方向上,随着生育期的延长,棉花最大扎根深度及各深度处的根长密度均不断增加,且集中分布在0～50 cm土层；水平方向上根系的分布存在一定差异,由于窄行中央布置的滴灌带基本可满足两侧棉花生长的水肥需求,同时还可有效刺激根系的侧向生长,相邻植株行的侧根生长及相互交汇作用使得棉花根长密度在水平方向上的空间差异逐渐减少。2、为了建立可靠的根系吸水模型,引入相对根长密度来概化膜下滴灌棉花根系的分布特征,统计分析结果表明；(1)垂直方向(以相对深度zr表示,0≤zr≤1)上,不同生育期棉花相对根长密度(NRLD)随zr增加逐渐减少,地表处(z-rO)最大,最大扎根深度处(Zr=1)为0；水平方向上NRLD的差异采用常规统计特征值予以评估：不同取样位置间的NRLD值与均值(MN)较为接近,其标准差(SD)较小,根系集中的上半部分根区NRLD的变异程度(CV)较低,因此整体从统计意义上来讲,NRLD在水平方向上的差异可以忽略,其分布特征可概化为垂直一维函数。(2)选用垂直一维函数α(1-z,)α-1来描述NRLD的分布,相关优化拟合、检验验证过程如下：首先对2012年的实测NRLD进行拟合、并采用2011年实测值予以检验,结果表明拟合效果良好；之后,集合2011-2012年田间试验实测获得的全部NRLD值进行拟合,经优化获得拟合系数(亦即地表NRLD值)α=1.96,实测值与拟合分布之间吻合较好,表明拟合函数可用于描述膜下滴灌条件下棉花根长密度的分布规律；最后还应用从国内外文献中检索获得的2314组实测NRLD数据来对以上优化获得的NRLD概化函数进行了检验验证,实测值与拟合分布基本吻合,表明本文概化获得的NRLD函数也许可以在更大范围内应用。3、采用上述NRLD概化函数建立根系吸水模型,使棉田水盐运移模拟可以避免繁琐的田间根系测定得以连续进行。根据所建立的根系吸水模型和土壤水盐运移模型,对传统种植模式下(2011年)超宽膜种植模式下(2012年)棉花生长季内膜下滴灌棉田中的土壤水盐动态进行了模拟,模拟值与实测值吻合较好。模拟结果表明所选用的土壤物理参数及所建立的根系吸水模型和土壤水盐运移模型可靠,可用于模拟当地膜下滴灌棉田中的土壤水盐运移规律。4、北疆膜下滴灌棉田典型灌溉制度及当地(石河子地区)代表性水文年型(丰水(25%)、平水(50%)和枯水(75%)年及2002-2011年)条件下,采用验证后的土壤水盐运移模型对连续十年采用膜下滴灌技术的棉田土壤水盐运移过程及变化趋势进行了模拟,模拟结果表明：(1)初始含盐量较高的棉田连作10年,各水文年型不同均衡时期棉田0～30 cm、0～60cm土体的盐分波动过程比较剧烈,积盐现象与脱盐现象交替出现。总体来看,不同水文年型各均衡年度内棉田根系层0～100 cm土体总体呈现脱盐趋势。由于年际深层渗漏水量较小且总体呈现减小趋势,因此根系层0～100cm土体的脱盐量逐年减小。(2)在丰水年和典型灌溉制度条件下,含盐量较低的棉田连作10年,根区0～100cm土体盐分呈现逐年累积的趋势,盐分主要累积在40～80cm土体。长期连续种植可能对棉花生长和农业的可持续发展有不利影响。
[Abstract]:In order to establish a reliable root water absorption model , the distribution of soil moisture and salt transport in cotton field under long - term film was studied . ( 2 ) The distribution of NRLD is described by using the vertical one - dimensional function 伪 ( 1 - z , ) 伪 - 1 , and the correlation optimization is fitted . The results show that the obtained NRLD function can be used to describe the distribution of soil water and salt in cotton field .

【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S562;S275.6
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本文编号：1441972