南疆膜下滴灌棉花灌溉和施肥调控效应及生长模拟研究
发布时间：2022-10-08 22:11
水资源短缺及土壤盐渍化是困扰新疆棉花种植的主要问题,膜下滴灌以其增温保墒、减少土壤盐渍化等优点,已在新疆各地应用近25年。深入探讨膜下滴灌条件下滴灌施肥调控机理有助于优化促进膜下滴灌在盐碱地的应用。本文以棉花为研究对象,于2015-2016年在新疆水利水电科学研究院位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州西尼尔镇水利管理处的水利部重点灌溉试验站开展田间试验。灌溉制度根据当地棉花需水量及常规灌溉量500 mm。设置不同灌水处理（T1-T8）,其中2015年充分灌溉处理为T6,其余处理按照T6成比例设置（T1-T5）;2016年仅设置两个灌水处理,充分灌溉T7与亏缺灌溉T8。两个生育期内均根据当地农户推荐施肥量进行充分施肥。2018-2019年4-10月在南疆库尔勒地区新疆生产建设兵团农二师31团二连开展田间试验,试验设置灌溉调控和施肥量调控2个因素。灌溉调控处理灌水量以参考蒸发蒸腾量（ET0）为基础,在棉花生长过程中的蕾期、花铃期分别设置棉花参考蒸发蒸腾量的0.4、0.6和0.8倍（即0.4 ET0、0.6 ET0和0.8E...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 滴灌条件下土壤水盐运动规律研究
1.2.1 滴灌条件下土壤水分运动
1.2.2 滴灌条件下土壤盐分运动
1.3 作物对水分和养分的响应机制研究
1.3.1 灌溉调控对土壤水盐运移及作物生长的影响
1.3.2 施肥调控对作物生长发育和土壤水盐运移的影响
1.3.3 作物对水分的响应机制
1.3.4 作物对养分的响应机制
1.4 作物生长模型研究进展
1.4.1 DSSAT模型简介
1.4.2 DSSAT模型应用研究进展
1.4.3 覆膜条件下土壤水分及作物生长模拟研究
1.4.4 水分胁迫条件下作物生长模拟研究
1.5 存在问题
1.6 研究内容和技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 试验材料与方法
2.1 研究区概况
2.2 试验设计
2.2.1 灌溉调控措施试验设计
2.2.2 施肥调控措施试验设计
2.2.3 试验农艺措施
2.3 测定指标与方法
2.3.1 土壤理化指标测定
2.3.2 棉花生理生长指标测定
2.3.3 棉花物候期的监测
2.3.4 气象数据指标测定
第三章 水肥调控对棉花生长、产量及水肥利用效率的影响
3.1 水肥调控对棉花生长的影响
3.1.1 棉花株高和茎粗
3.1.2 棉花叶面积指数
3.2 水肥调控对棉花产量及其构成的影响
3.2.1 棉花地上部分干物质
3.2.2 棉花产量和水肥利用效率
3.3 水肥调控对棉花品质的影响
3.4 讨论
第四章 不同灌溉条件下棉田土壤水分运动及耗水规律
4.1 膜下滴灌棉田土壤水分运动规律
4.1.1 充分灌溉处理各生育期土壤水分分布
4.1.2 蕾期各处理土壤水分分布
4.1.3 花铃期各处理土壤水分分布
4.1.3 吐絮期各处理土壤水分分布
4.2 膜下滴灌棉田耗水规律研究
4.2.1 深层渗漏量的计算
4.2.2 地下水补给量的计算
4.2.3 耗水量的计算
4.2.4 参考作物腾发量的计算
4.3 膜下滴灌棉田耗水与节水增产效应分析
4.3.1 作物水分生产函数的计算
4.3.2 作物养分生产函数的计算
4.4 讨论
第五章 灌溉施肥调控对棉田土壤盐分运移的影响
5.1 灌溉调控对棉田土壤盐分的影响
5.1.1 生育末期棉田含盐量
5.1.2 生育末期棉田积盐量
5.1.3 0-100cm土层脱盐率
5.2 施肥调控对棉田土壤盐分的影响
5.2.1 生育末期棉田含盐量
5.2.2 生育末期棉田积盐量
5.3 棉田Na~+、Cl~-变化规律
5.4 讨论
第六章 基于CSM-CROPGRO-COTTON模型的覆膜棉花生长发育过程模拟
6.1 模型数据
6.2 模型率定与验证
6.3 模型的改进
6.3.1 CSM-CROPGRO-COTTON模型模拟中存在的不足
6.3.2 覆膜条件下潜在蒸散发的改进
6.3.3 潜在蒸散发分配过程中消光系数的改进
6.3.4 覆膜条件下土面蒸发的改进
6.4 模型模拟结果
6.4.1 模型校准
6.4.2 模型验证
6.5 讨论
第七章 亏缺灌溉条件下膜下滴灌棉花生长发育过程模拟
7.1 模型的改进
7.1.1 CSM-CROPGRO-COTTON模型中的水分胁迫因子
7.1.2 RZWQM2模型中的水分胁迫因子
7.1.3 CSM-CROPGRO-COTTON模型水分胁迫模拟的改进效果
7.2 模型模拟结果
7.2.1 模型校准
7.2.2 模型验证
7.3 讨论
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 论文创新点
8.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
一、个人简介
二、参与的课题项目
三、在校期间发表的论文
四、在校期间获奖情况
五、参加会议及培训
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响[J]. 何平如,张富仓,侯翔皓,刘蓝骄,孟晓琛,张晨阳,成厚亮. 水土保持研究. 2020(02)
[2]滴灌施肥水平对宁夏春玉米产量和水肥利用效率的影响[J]. 张富仓,严富来,范兴科,李国栋,刘翔,陆军胜,王英,麻玮青. 农业工程学报. 2018(22)
[3]Mulching mode and planting density affect canopy interception loss of rainfall and water use efficiency of dryland maize on the Loess Plateau of China[J]. ZHENG Jing,FAN Junliang,ZHANG Fucang,YAN Shicheng,GUO Jinjin,CHEN Dongfeng,LI Zhijun. Journal of Arid Land. 2018(05)
[4]不同水分胁迫情境下冬小麦生长发育的RZWQM2模拟[J]. 蒋腾聪,窦子荷,姚宁,冯浩,于强,何建强. 农业机械学报. 2018(07)
[5]水肥供应对榆林沙土马铃薯生长和水肥利用效率的影响[J]. 张富仓,高月,焦婉如,胡文慧. 农业机械学报. 2017(03)
[6]盐碱土裸土蒸发Ritchie模型修正及验证[J]. 郑鑫,李波,衣淑娟. 农业工程学报. 2016(23)
[7]北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟[J]. 王军,李久生,关红杰. 农业工程学报. 2016(03)
[8]滴灌棉花ABA不同氮肥处理下与土层20cm田间持水率之间的响应特征[J]. 张建新,杨秀春,何江勇. 干旱区地理. 2015(05)
[9]不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证[J]. 姚宁,周元刚,宋利兵,刘健,李毅,吴淑芳,冯浩,何建强. 农业工程学报. 2015(12)
[10]基于改进AquaCrop模型的覆膜栽培玉米水分利用过程模拟与验证[J]. 杨宁,孙占祥,张立桢,郑家明,冯良山,李开宇,张哲,冯晨. 农业工程学报. 2015(S1)
博士论文
[1]新疆棉花滴灌施肥水肥耦合效应与生长模拟研究[D]. 吴立峰.西北农林科技大学 2015
[2]气候变化对新疆棉花物候、产量和品质的影响与适应措施[D]. 王雪姣.中国农业大学 2015
[3]典型绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分运移规律与灌溉调控研究[D]. 王振华.中国农业大学 2014
[4]干旱区膜下滴灌水盐运移规律模拟及预测研究[D]. 单鱼洋.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2012
[5]干旱区棉花膜下滴灌水盐运移规律及数值模拟研究[D]. 刘磊.新疆农业大学 2011
[6]干旱区土壤水盐分布特征与调控方法研究[D]. 张江辉.西安理工大学 2010
[7]豌豆对水分胁迫的响应及复水效应研究[D]. 闫志利.甘肃农业大学 2009
[8]地铁工程混凝土耐久性研究与寿命预测[D]. 杜应吉.河海大学 2005
硕士论文
[1]土壤水分胁迫对作物的生长发育、生理特征及其产量影响的研究[D]. 刘培.西北农林科技大学 2010
[2]玉米水分亏缺的生理生化响应及补偿效应研究[D]. 石喜.西北农林科技大学 2009
本文编号：3688521
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 滴灌条件下土壤水盐运动规律研究
1.2.1 滴灌条件下土壤水分运动
1.2.2 滴灌条件下土壤盐分运动
1.3 作物对水分和养分的响应机制研究
1.3.1 灌溉调控对土壤水盐运移及作物生长的影响
1.3.2 施肥调控对作物生长发育和土壤水盐运移的影响
1.3.3 作物对水分的响应机制
1.3.4 作物对养分的响应机制
1.4 作物生长模型研究进展
1.4.1 DSSAT模型简介
1.4.2 DSSAT模型应用研究进展
1.4.3 覆膜条件下土壤水分及作物生长模拟研究
1.4.4 水分胁迫条件下作物生长模拟研究
1.5 存在问题
1.6 研究内容和技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 试验材料与方法
2.1 研究区概况
2.2 试验设计
2.2.1 灌溉调控措施试验设计
2.2.2 施肥调控措施试验设计
2.2.3 试验农艺措施
2.3 测定指标与方法
2.3.1 土壤理化指标测定
2.3.2 棉花生理生长指标测定
2.3.3 棉花物候期的监测
2.3.4 气象数据指标测定
第三章 水肥调控对棉花生长、产量及水肥利用效率的影响
3.1 水肥调控对棉花生长的影响
3.1.1 棉花株高和茎粗
3.1.2 棉花叶面积指数
3.2 水肥调控对棉花产量及其构成的影响
3.2.1 棉花地上部分干物质
3.2.2 棉花产量和水肥利用效率
3.3 水肥调控对棉花品质的影响
3.4 讨论
第四章 不同灌溉条件下棉田土壤水分运动及耗水规律
4.1 膜下滴灌棉田土壤水分运动规律
4.1.1 充分灌溉处理各生育期土壤水分分布
4.1.2 蕾期各处理土壤水分分布
4.1.3 花铃期各处理土壤水分分布
4.1.3 吐絮期各处理土壤水分分布
4.2 膜下滴灌棉田耗水规律研究
4.2.1 深层渗漏量的计算
4.2.2 地下水补给量的计算
4.2.3 耗水量的计算
4.2.4 参考作物腾发量的计算
4.3 膜下滴灌棉田耗水与节水增产效应分析
4.3.1 作物水分生产函数的计算
4.3.2 作物养分生产函数的计算
4.4 讨论
第五章 灌溉施肥调控对棉田土壤盐分运移的影响
5.1 灌溉调控对棉田土壤盐分的影响
5.1.1 生育末期棉田含盐量
5.1.2 生育末期棉田积盐量
5.1.3 0-100cm土层脱盐率
5.2 施肥调控对棉田土壤盐分的影响
5.2.1 生育末期棉田含盐量
5.2.2 生育末期棉田积盐量
5.3 棉田Na~+、Cl~-变化规律
5.4 讨论
第六章 基于CSM-CROPGRO-COTTON模型的覆膜棉花生长发育过程模拟
6.1 模型数据
6.2 模型率定与验证
6.3 模型的改进
6.3.1 CSM-CROPGRO-COTTON模型模拟中存在的不足
6.3.2 覆膜条件下潜在蒸散发的改进
6.3.3 潜在蒸散发分配过程中消光系数的改进
6.3.4 覆膜条件下土面蒸发的改进
6.4 模型模拟结果
6.4.1 模型校准
6.4.2 模型验证
6.5 讨论
第七章 亏缺灌溉条件下膜下滴灌棉花生长发育过程模拟
7.1 模型的改进
7.1.1 CSM-CROPGRO-COTTON模型中的水分胁迫因子
7.1.2 RZWQM2模型中的水分胁迫因子
7.1.3 CSM-CROPGRO-COTTON模型水分胁迫模拟的改进效果
7.2 模型模拟结果
7.2.1 模型校准
7.2.2 模型验证
7.3 讨论
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 论文创新点
8.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
一、个人简介
二、参与的课题项目
三、在校期间发表的论文
四、在校期间获奖情况
五、参加会议及培训
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响[J]. 何平如,张富仓,侯翔皓,刘蓝骄,孟晓琛,张晨阳,成厚亮. 水土保持研究. 2020(02)
[2]滴灌施肥水平对宁夏春玉米产量和水肥利用效率的影响[J]. 张富仓,严富来,范兴科,李国栋,刘翔,陆军胜,王英,麻玮青. 农业工程学报. 2018(22)
[3]Mulching mode and planting density affect canopy interception loss of rainfall and water use efficiency of dryland maize on the Loess Plateau of China[J]. ZHENG Jing,FAN Junliang,ZHANG Fucang,YAN Shicheng,GUO Jinjin,CHEN Dongfeng,LI Zhijun. Journal of Arid Land. 2018(05)
[4]不同水分胁迫情境下冬小麦生长发育的RZWQM2模拟[J]. 蒋腾聪,窦子荷,姚宁,冯浩,于强,何建强. 农业机械学报. 2018(07)
[5]水肥供应对榆林沙土马铃薯生长和水肥利用效率的影响[J]. 张富仓,高月,焦婉如,胡文慧. 农业机械学报. 2017(03)
[6]盐碱土裸土蒸发Ritchie模型修正及验证[J]. 郑鑫,李波,衣淑娟. 农业工程学报. 2016(23)
[7]北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟[J]. 王军,李久生,关红杰. 农业工程学报. 2016(03)
[8]滴灌棉花ABA不同氮肥处理下与土层20cm田间持水率之间的响应特征[J]. 张建新,杨秀春,何江勇. 干旱区地理. 2015(05)
[9]不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证[J]. 姚宁,周元刚,宋利兵,刘健,李毅,吴淑芳,冯浩,何建强. 农业工程学报. 2015(12)
[10]基于改进AquaCrop模型的覆膜栽培玉米水分利用过程模拟与验证[J]. 杨宁,孙占祥,张立桢,郑家明,冯良山,李开宇,张哲,冯晨. 农业工程学报. 2015(S1)
博士论文
[1]新疆棉花滴灌施肥水肥耦合效应与生长模拟研究[D]. 吴立峰.西北农林科技大学 2015
[2]气候变化对新疆棉花物候、产量和品质的影响与适应措施[D]. 王雪姣.中国农业大学 2015
[3]典型绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分运移规律与灌溉调控研究[D]. 王振华.中国农业大学 2014
[4]干旱区膜下滴灌水盐运移规律模拟及预测研究[D]. 单鱼洋.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2012
[5]干旱区棉花膜下滴灌水盐运移规律及数值模拟研究[D]. 刘磊.新疆农业大学 2011
[6]干旱区土壤水盐分布特征与调控方法研究[D]. 张江辉.西安理工大学 2010
[7]豌豆对水分胁迫的响应及复水效应研究[D]. 闫志利.甘肃农业大学 2009
[8]地铁工程混凝土耐久性研究与寿命预测[D]. 杜应吉.河海大学 2005
硕士论文
[1]土壤水分胁迫对作物的生长发育、生理特征及其产量影响的研究[D]. 刘培.西北农林科技大学 2010
[2]玉米水分亏缺的生理生化响应及补偿效应研究[D]. 石喜.西北农林科技大学 2009
本文编号：3688521
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