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《新疆农业大学》 2011年
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干旱区枣树小气候试验和根区土壤水分模拟研究

姚鹏亮  
【摘要】:现代高效灌水技术是将滴灌、微喷、根渗灌等现代微灌设备与农艺措施、管理方式结合的灌溉技术,它是解决干旱区林果水肥管理存在高能耗低效率问题的主要方法。然而,如何确定适合不同果树的微灌节水技术、配套农艺措施及对应的灌溉制度,一般需要通过试验研究分析。本论文依托了国家科技支撑计划项目“干旱区现代农业节水技术集成与示范”,以环塔地区为试验点,灰枣为试验对象,探讨了高效节水技术下枣园小气候调控效果和枣树耗水规律、适宜的灌溉制度等。通过用Steven Hydra系统和管式TDR系统连续测定枣树根区土壤含水率;用叶绿素仪、游标卡尺等观测枣树生理指标;Vantage Pro2气象站逐时监测试验地的气象;用根钻、根系扫描分析系统调查分析枣树吸水根系分布等。并对以上调查的资料用图表对比、统计方差分析、回归分析等方法进行了整理分析,并用HYDRUS(2D/3D)对滴灌条件下枣树根区土壤水分动态及不同灌溉制度下枣树的耗水规律进行了模拟研究。主要研究成果如下: (1)对花期不同弥雾方式对枣园的小气候影响方差分析表明,冠层中下部弥雾可以比对照显著(P0.01)提高冠层湿度,增加坐果率。对花期不同处理的产量、品质方差分析表明,冠层中部弥雾的产量比对照、上部弥雾、下部弥雾分别提高51%、26%、4%;弥雾60min枣树的产量比对照、弥雾20min、弥雾40min分别提高49%、20%、2%;各处理的红枣品质没有差异。 (2)根据试验地土壤水分动态和根系分布的观测资料,用RETC软件获得土壤水分物理参数;拟合了二维指数根系分布模型;用直角有限元法对模拟区进行了剖分,并对渗水边界滴灌管处进行了网格加密;用观测数据对模型参数进行了反演识别;对试验的灌水量进行换算。将以上结果代入HYDRUS (2D/3D)软件建立了考虑二维根系吸水土壤水分动态模型。 (3)用HYDRUS (2D/3D)模型对滴灌条件下枣树根区生育期(179天)内的土壤水分动态规律进行了模拟,通过对土壤体积含水率模拟与实测值的均方根误差((?)RMSE)和相对平均误差(RMAE)检验模拟了效果,结果表明:枣树根区不同层的土壤含水率模拟与实测值基本吻合,0-60cm为吸水根系密集层,含水率模拟与实测值的RMSE在0.023-0.024cm3/cm3之间,RSAE在13~14%之间;60-100cm层含水率模拟与实测值的RMSE在0.007-0.008cm3/cm3之间,RSAE在1-2%之间。对典型灌水周期枣树根区土壤水分动态的二维分布模拟结果分析表明,模拟区灌前、灌后含水率的模拟与实测值的RMSE为0.009cm3/cm3,0.016cm3/cm3, RMAE为4.1%、5.6%。 (4)用模型对不同灌水定额、灌水次数、灌水日期、气象条件的灌溉制度进行了模拟研究,用渗漏率、蒸腾率、蒸发率作为评价指标对模拟结果进行了分析。结果表明灌水定额采用45mm(30m3/亩),灌水次数为12次,灌溉定额为540mm(360m3/亩),根据物候期、当年的降雨量调整灌水间隔为适应的灌溉制度。
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