地下滴灌条件下作物水氮吸收利用与最佳灌水技术参数的研究

何华  

【摘要】： 本文采用裸土试验与作物试验相结合的方式，对地下滴灌（SDI） 条件下水氮吸收利用及最佳灌水技术要素进行了试验研究。其中裸土试 验分别以不同埋深、不同初始含水量、不同灌水量以及不同滴孔流量（由 滴孔孔径或供水压力控制）为试验因素，探索各试验因素对水分与氮素 养分在土壤中运动与分布的影响；作物试验分别以夏玉米、冬小麦、棉 花为供试材料进行PVC管栽试验和均质土柱试验，以研究在不同埋深和 滴孔流量条件下如何通过影响水分养分分布，来影响作物根系分布、水 分养分吸收利用，进而影响作物的生长发育与产量形成。通过两类试验， 确定SDI条件下能达到增产、节水节肥、减少NO_3~-污染目的的适宜灌水 技术参数。结果表明： 1．SDI灌施方式对作物根系及冠层生长的影响优于地表灌水。SDI在 生育前期使作物经历水分胁迫，植株生长受到一定程度抑制，有蹲苗 作用。生育中后期随着根系向纵深发展，作物水分状况改善；同化产 物在地上、地下部分分配合理，避免根系对同化产物的浪费，从而促 进了作物生殖生长，产量较高。 2．在产量有所提高的基础上，SDI灌施方式比表面灌水的水分利用效 率（WUE）提高30％以上，氮素养分利用效率（NUE）提高7.38-14.55％。 灌施深度影响作物的产量、水分利用效率和氮素养分利用效率。冬小 麦和夏玉米WUE和产量最高的灌施深度为40cm；夏玉米在20cm灌施 深度达到氮素养分的最高利用效率；棉花则在50cm灌施深度实现产 量、水分利用效率和氮素养分利用效率的高产高效的统一。 3．SDI灌施方式使所灌施的NO_3~-－N在滴孔周围形成高浓度区域。作为 一种信号离子，NO_3~-在其富集区域刺激侧根萌发与伸长，导致中层土 壤根长密度增加，使得根系在土壤中的分布改变，由此加强了作物对 灌施深度周围养分高浓度区NO_3~-的吸收；NO_3~-吸收量与根长密度密切 相关（R~2=0.9506）。 4．SDI节水效果明显，其节水机理主要是：（1）SDI在土表下一定深 度灌水，维持着灌水前土壤表层的干燥层，水分只能以水汽形式扩散， 蒸发微弱，从而抑制了表土无效蒸发；（2）土壤孔隙状况改善，耕层 土壤有效持水孔隙增加，易跑墒的充气孔隙减少；（3）深层渗漏得到 极大控制。 5．影响SDI条件下土壤水分运动的主要因素有土壤质地、土壤密实 度、滴灌管埋深、初始含水量、灌水量和滴孔流量。对于特定土壤， 滴孔流量是影响水分运动最重要的因素：滴孔流量增加，水分的水平 运移速度增大，运移距离增加，极大地影响了湿润圈的形状。 6．滴孔流量通过影响水氮的运动与分布及对作物根系分布的问接影 响，决定着作物对水氮的吸收利用。滴孔流量增加，棉花水分利用效 率和氮素养分利用效率提高，并且不同灌施深度提高程度不同。水分 利用效率（WUE）和氮素养分牙用效率（NUE）在 30cm、40cm、50cm 灌施深度分另提高 4．88％、8．09％、10．28％和 7．97％、4．50％、5．97％。 7．决定滴孔流量的灌水技术参数主要是滴孔孔径和进口压力。滴孔 孔径、进口压力与滴孔流量存在线性关系。滴孔孔径对滴孔流量的调 节能力远远大于供水压力的调节能力。根据作物根系特性和土壤性质 确定滴孔孔径对滴孔流量进行主要调节后，在不同生育时期和不同土 壤水分状况下以供水压力进行细调。

【关键词】：地下滴灌 水分利用效率 氮素养分利用效率 滴孔流量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：S275.6;S311
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2001.010721
【目录】：

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