水分调控对冬小麦根系生长及吸水特性研究

发布时间：2019-05-14 21:38

【摘要】：根系是冬小麦吸收土壤水分的重要器官,根系的生长分布状况直接关系着冬小麦抗旱能力的强弱和产量的形成。本文将计划湿润层与冬小麦根系分布深度紧密联系,分别于2014年10月-2015年6月和2015年10月-2016年6月在山西水利职业技术学院节水灌溉试验基地应用地埋PVC管土柱法进行水分调控下冬小麦根系生长试验,通过改变灌溉方式,设置5个不同灌水深度(即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的40%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的75%,处理Ⅴ为计划湿润层取根系分布深度的90%),比较分析深层灌溉与地面灌溉对冬小麦根系生长及吸水特性的影响,寻求冬小麦稳产高产合理的水分调控方案,为我国干旱半干旱地区冬小麦合理灌溉、变被动抗旱为主动抗旱提供理论依据。研究结果表明:(1)不同灌水深度条件下,冬小麦根区0-300cm各土层土壤水分动态变化幅度明显。冬小麦各生育期土壤剖面水分随土层深度的增加呈先增大后减少再增大的变化趋势,且地面灌溉的表层土壤含水量均高于深层灌水处理的,而表层以下则相反,且灌水深度越大,土壤剖面深层含水量越高,灌溉深度为根系分布深度的90%为最大值。(2)不同灌水深度条件下,当土壤深度较浅(土层深度150cm时),在同一土壤深度处,地面灌溉处理的土壤温度明显低于其他四个灌水深度处理对应的土壤温度,灌水深度为根系分布深度的90%处理的土壤温度为最大值,这表明改变灌水深度,可以在一定程度上提升土壤温度,对作物的生长起到积极作用。在整个生育期内,土壤剖面温度在拔节期内呈先减小后缓慢增大的趋势;在抽穗期、灌浆期和成熟期,土壤温度随着土层深度的增加呈现减小的趋势。(3)随着灌溉深度的增大,冬小麦根系的下扎深度越大,总根长及总根重有不同程度的增加。各处理的总根长及总干重一般在抽穗期或灌浆期达最大值,至成熟期减少。在冬小麦生育后期,并不是灌水深度越大根系生长越好,灌水深度为根系分布深度的90%的处理会对根系的生长产生不利影响,使得总根长和总根重降低。与地面灌溉方式相比,深层灌溉方式使冬小麦表土层(0-30cm)根系的根长密度有所减少,但却明显提高了下层(30cm以下)土壤中的根长密度。基于各处理冬小麦根长密度随土层深度的变化,建立了根长密度的垂向分布函数RLD(?);考虑各处理冬小麦根长密度随土层深度和生育期的变化,建立了根长密度二因素拟合函数,即RLD(?)。(4)相比地面灌水方式,深层灌溉方式改变了根系活力的空间分布状况,显著提高了土壤剖面下层的根系活力。适当的深层灌水方式,即灌溉深度为根系分布深度的75%和60%,在生育后期有利于延缓冬小麦的衰老进程,减缓上层根系活力值下降速度,使冬小麦根系整体保持较大根系活力值。(5)利用氢氧稳定同位素技术测试分析得出,冬小麦在整个生育期根系吸水深度主要集中于0-40cm,但在抽穗和灌浆期,冬小麦对深层土壤水的依赖加深,深层土壤水分的供给对冬小麦生长发育非常重要;不同灌溉深度处理对冬小麦根系吸水深度的影响,主要体现在提高了深层土壤水分的吸收利用,尤其是灌溉深度为根系分布深度的75%和90%处理,显著的影响了冬小麦抽穗和灌浆期的根系吸水深度。而且,通过相关性分析和通径分析表明,冬小麦根系吸水与根系生长、土壤水分状况有显著相关性。(6)与地面灌溉相比较,深层灌溉条件下主要是通过提高单柱穗数、单穗粒数以及千粒重来增加产量,且以灌溉深度为根系分布深度的75%的处理产量最高,为8492.76kg/hm2,较地面灌溉提高了29.9%。(7)深层灌溉处理总耗水量小于地面灌溉的,且灌水深度为根系深度的75%处理耗水量最大。深层灌水提高了降雨和灌溉水的利用,增加了土壤贮水量,提高了水分利用效率。通过分析可得,灌溉深度为根系深度的75%处理,其冬小麦水分利用效率较高。(8)综合分析不同灌溉深度下冬小麦土壤含水率分布、土壤温度变化、根系生长、吸水特性、产量及水分利用效率,可以得出灌水深度为根系分布深度的75%处理是本试验条件下得出的最优灌溉深度。
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【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S512.11

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