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《西北农林科技大学》 2002年
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控制性交替隔沟灌溉的节水机理与作物需水量估算方法研究

孙景生  
【摘要】: 干旱缺水严重地制约着社会经济的可持续发展。我国是一个灌溉农业大国,水资源紧缺问题十分严重。然而,由于经济欠发达,我国农田灌溉仍以传统的畦、沟地面灌溉技术为主,水资源浪费现象还比较严重,因此,如何运用新的理论研究和改进地面灌水技术,提高农田水分利用效率和水的生产效率,已成为当今我国农业节水研究的重点课题。 沟灌是大田宽行作物灌溉中比较常见的一种灌水方式。但常规沟灌很难满足灌溉过程中对灌水适时、适量的要求。近年来,根据室内控制性作物根系分区交替灌溉的试验成果,通过对土壤控制水分进入作物根区的物理过程、根系吸水的生理过程、以及根系的动态性质、补偿功能、根冠间信息传递和相互作用等的深入了解,提出的控制性交替隔沟灌溉技术,在大田宽行作物灌溉中已初步表现出节水而不减产的优点,被证明是一种行之有效的灌水方式。然而,目前有关交替隔沟灌溉的研究还主要集中于这种灌水方式对作物水分生理指标、耗水量和产量的影响方面,而对大田采用这种灌水式后的土壤入渗参数变化情况、作物需水量与耗水量计算、以及指导大田灌溉的水分下限控制指标等与大田生产实际密切相关的几个问题基本上还没有进行系统的深入研究,而这些问题如不能得到很好地解决,势必会对这种灌水方式的推广应用产生严重的影响。为此,本文针对上述问题,以夏玉米为试验材料,在大田和防雨棚下测坑内开展了三年的试验研究。 全文共分六章。第一章对地面沟灌技术的改进与发展、控制性交替隔沟灌溉技术的提出与理论依据、国内外相关研究的进展情况等进行了分析和阐述,提出了目前有待进一步研究和解决的主要问题;第二章通过大田灌水试验对控制性交替隔沟灌溉的土壤入渗参数、灌溉水流推进和水分在土壤中的再分布过程进行了研究;第三章利用棚下测坑的实测资料,分析给出了不同沟灌方式夏玉米田棵间土壤蒸发与作物蒸腾的比例关系,并对棵间土壤蒸发与表层土壤含水率和叶面积指数的关系、灌溉后湿沟土面蒸发强度的变化过程进行了研究,最后依据实测的产量资料初步确定了交替沟灌溉的夏玉米需水量和各生育阶段的日平均需水强度;第四章研究了控制性交替隔沟灌溉对夏玉米植株生长发育、根冠比、灌浆速度、叶片水分生理指标、产量及水分利用效率的影响,分析确定了控制性交替隔沟灌溉夏玉米的适宜灌水控制下限;第五章对交替隔沟灌溉条件下夏玉米需水量的估算方法、基础作物系数与土面蒸发系数的确定等 且且 一 .进行了研究和验证;第六章对研究主要结论进行概括总结,并就有关问题进行了讨论。 本文研究得出的主要结论可归纳为如下几点: 门)由于表层土壤干燥程度及水平方向吸力梯度的差异,不同沟灌方式之间土 壤入渗参数存在着一定的差异,交替隔沟灌溉的土壤初始入渗速率较大,水流推进速 率较常规沟灌和固定隔沟灌的都慢,但其入渗速率随时间的衰减速度较快,在单沟灌 水量相同的情况下沟中地表水消退历时更长一些。根据建立的水量平衡方程,采用模 式搜索技术中的爬山法,利用 Infilt vs分析软件,计算得到的不同沟灌方式灌溉水流 的推进过程与利用实测资料回归分析得到的水流推进过程几乎完全重合,预测精度很 高,因此证明本文建立的模型和分析计算方法是合理可行的,完全可用于不同沟灌方 式土壤入渗参数和水流推进过程的估算。 u)采用交替隔沟灌溉,灌水沟的水分入渗类似于 GreenAmPt干土入渗的打 气筒模型入渗方式,湿润锋面明显且比较陡直,上层剖面同一层次的水平侧渗量比常 规沟灌和固定隔沟灌的都大,灌水湿润土层深度不到60cm土层,完全可以避免深层 渗漏的发生。与固定隔沟灌相比,交替隔沟灌土沟的干湿交替循环不会使根区部分土 壤出现长期极度干燥的情况,因此对作物根系的生长和吸收比较有利。在灌水沟沟长 小于50m且在尾端打有土埂的情况下,不同灌水方式对沿沟长方向的灌水均匀度不 会产生任何影响。 (3)采用交替隔沟灌溉方式,夏玉米生育期需水量为310二3rum,其中棵间土壤 蒸发与作物蒸腾量分别为88.43turn和221.70mm,比常规沟灌的分别减少25.36%、 35石2%、20.29%,表明干湿交替循环不仅可以减少每次灌水间隔期间的棵间土壤无 效蒸发,而且也抑制了作物的奢侈蒸腾,因此作物需水量明显减少,节水效果非常显 著,被证明是沟灌方式中最科学的一种灌水方法。 (4)夏玉米田棵间土壤蒸发主要发生在灌后几天表层土壤比较湿润的时期内, 其中表层土壤含水率和叶面积指数是影响土面蒸发的两个基本因素。采用控制性交替 隔沟灌溉,通过减少湿润表面面积,缩短表面湿润时间,可在夏玉米生育期各阶段明 显减少棵间土壤蒸发,增进土壤贮水向作物根系吸水的转化,使作物蒸腾占阶段耗水 量的比例增大。如灌水下限同为L刁0的水分处理,交替隔沟灌溉的夏玉米,在播种~ 出苗、出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~灌浆、灌浆~成熟及全生育期的植株蒸腾量 占阶段耗水量的比例比常规沟灌的分别增加了4.32%、6.82%、5.26%、3石1%、1.89% 和 4.55%。 (5)夏玉米
【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】:2002
【分类号】:S274

【引证文献】
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9 贾长库;郑树森;;肝后控制性失血减轻肝脏缺血再灌注所致的肺损伤[A];2008年浙江省外科学术年会论文汇编[C];2008年
10 段进宇;;在控制性详细规划中平衡城市交通供需关系[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者艾民、纪洲;改造千里河山 造福各族人民[N];新疆日报(汉);2009年
2 记者 任小昌;市政府召开五届第22次常务会议[N];广元日报;2006年
3 记者 李志杰;国家投巨资保护东中线控制性文物[N];中国水利报;2005年
4 蔡瀛 孙波 整理;加强城市规划管理[N];广东建设报;2005年
5 吕春华;江苏召开南水北调一期控制性文物保护项目总结验收会[N];中国文物报;2007年
6 吕春华;江苏完成南水北调一期控制性文物保护项目考古发掘工作[N];中国文物报;2007年
7 驻陕西记者 张侠 通讯员 张宏军;包西铁路桐木石隧道提前贯通[N];中华建筑报;2009年
8 记者 李辉 杨英春;尽快建设控制性水利工程[N];新疆日报(汉);2010年
9 周益广;上海实业加减法:500亿资产大腾挪[N];21世纪经济报道;2008年
10 李志杰;东、中线一期工程45项控制性文物保护项目[N];中国水利报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙景生;控制性交替隔沟灌溉的节水机理与作物需水量估算方法研究[D];西北农林科技大学;2002年
2 刘小刚;节水灌溉条件下作物根区水氮迁移和高效利用机制研究[D];西北农林科技大学;2009年
3 刘丙军;作物需水尺度特征复杂性分析理论与方法研究[D];武汉大学;2005年
4 曹永康;我国文物古建筑保护的理论分析与实践控制研究[D];浙江大学;2008年
5 张振华;微源入渗特性规律与膜下滴灌作物需水量研究[D];西北农林科技大学;2002年
6 王明琳;上市家族企业委托代理问题研究[D];浙江大学;2006年
7 汪明霞;控制性交替灌溉试验研究及SPAC系统水分传输模拟[D];沈阳农业大学;2009年
8 王玮;鄂尔多斯白垩系地下水盆地地下水资源可持续性研究[D];长安大学;2004年
9 李伯约;时间顺序标码的层次网络表征研究[D];西南师范大学;2001年
10 李云玲;水资源需求与调控研究[D];中国水利水电科学研究院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李立;基于气候变化的宝鸡峡灌区作物需水量时空变异性研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 朱晖;宝鸡峡灌区冬小麦作物需水量和缺水量的空间变异性分析[D];西北农林科技大学;2013年
3 尚虎君;作物需水量计算模型组件及灌区需水过程研究[D];西北农林科技大学;2012年
4 胡淑玲;立体种植条件下作物需水量与非充分灌溉制度研究[D];内蒙古农业大学;2010年
5 谭秦东;不同持续时间控制性阈值低血压对大鼠心肌酶与心肌钙蛋白Ⅰ的影响[D];中南大学;2010年
6 王琳;控制性阈值低血压不同持续时间对大鼠海马区细胞凋亡和脑红蛋白表达的影响[D];中南大学;2010年
7 董伟;任务控制性影响射击射箭运动员情绪状态的实验研究[D];武汉体育学院;2012年
8 王瑶;基于SEBS模型的黑河中游作物需水量研究[D];兰州大学;2012年
9 冯龙;控制性低中心静脉压在肝脏手术中的应用[D];中国人民解放军军医进修学院;2012年
10 朱召熊;控制性低中心静脉压在肝癌切除术中应用的临床研究[D];广西医科大学;2013年
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