绿洲农田土壤水分运移规律及其对作物生长的影响
【摘要】：本研究以冬小麦和玉米为研究对象，以田间实测数据为基础，应用了含根系吸水的一维土壤水动力学模型，分别模拟了绿洲农田不同水分胁迫条件下冬小麦和不同水肥条件下玉米的农田蒸散、根系吸水以及土壤水分运移过程。根据模拟结果与实测资料分析研究了土壤水分状况、根系吸水、农田蒸散的动态变化及其对作物生长发育的影响，以期为田间土壤墒情的预报预测以及制定合理的节水灌溉施肥制度提供理论依据。主要结论如下：
（1）应用含根系吸水的一维土壤水动力学模型模拟了干旱区绿洲农田土壤水分运移过程，模型较好的表现了水分胁迫和水肥耦合对冬小麦和玉米蒸散、根系吸水以及田间土壤水分运移过程的影响。
（2）由模拟结果分析可知，冬小麦根系吸水深度主要在0~80cm，干旱胁迫促进了新生根的生长，从而使根系可充分吸收中下层土壤贮水，这是减少灌水次数和提高水分利用效率的一个有效途径。
（3）冬小麦拔节期受到水分胁迫株高生长受到的影响最大，而灌浆期受到水分胁迫，冬小麦地上部和地下部干物质累积量以及产量都会明显下降。而拔节期遭受水分胁迫复水后产量要高于其它处理。因此，拔节期允许轻度的水分胁迫，而灌浆期受到任何程度的水分胁迫都会造成减产，成熟期应尽量避免大水灌溉，以免造成水分大量渗漏引起水资源的浪费以及土壤的次生盐渍化。
（4）玉米灌水量为田间持水量的70%与85%对土壤0~80cm土层贮水量的贡献是相等的，并且高肥力在一定程度上可增强根系的吸水能力，高灌水可增强玉米根系对养分的吸收利用，但理想的处理为中肥中水。
（5）水分是控制玉米株高的主要因素；叶和茎的生长需要较好的水分条件，在相同灌溉量条件下，低肥中水、低肥高水处理叶和茎的生物量累积相对较高；而穗生长对肥力的要求较高，故高肥低水处理的穗生物量相对较高。对玉米产量来说，中水中肥处理产量要高于其它处理。因此，在对玉米进行灌水和施肥时，针对不同生育期要有不同的施肥和灌水制度，才能满足玉米正常的生长发育。
【关键词】：土壤水动力学模型 冬小麦 玉米 水分胁迫 水肥耦合 【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S152.7
【目录】：
- 中文摘要7-8
- Abstract8-10
- 引 言10-12
- 1 绪论12-18
- 1.1 国内外研究现状12-15
- 1.1.1 SPAC系统理论研究的发展12-14
- 1.1.2 水肥耦合研究14-15
- 1.2 研究目的及研究内容15-18
- 1.2.1 研究目的15-16
- 1.2.2 研究内容16
- 1.2.3 技术路线16-18
- 2 试验设计方案18-22
- 2.1 试区概况18-19
- 2.2 试验设计19-22
- 2.2.1 供试材料及方法19-20
- 2.2.2 观测项目及方法20-22
- 3 田间土壤水动力学模型模拟22-29
- 3.1 土壤蒸发与作物蒸腾的模拟22-23
- 3.1.1 农田蒸散22-23
- 3.1.2 土壤棵间蒸发与作物蒸腾的模拟23
- 3.2 根系吸水模拟23-24
- 3.3 土壤水动力学模型24-28
- 3.3.1 土壤水动力学模型24-26
- 3.3.2 方程的数值模拟26
- 3.3.3 模型调参及验证26-28
- 3.4 小结28-29
- 4 水分胁迫条件下水分运移规律及冬小麦生物学特性29-46
- 4.1 不同水分胁迫处理冬小麦根层土壤时空动态变化研究29-37
- 4.1.1 不同水分胁迫处理土壤水分动态变化规律的研究29-35
- 4.1.2 不同水分胁迫处理冬小麦蒸散及根系吸水35-36
- 4.1.3 不同水分胁迫处理的田间水量平衡36-37
- 4.2 不同水分胁迫处理冬小麦光合特性37-40
- 4.2.1 水分胁迫对冬小麦灌浆期旗叶光合速率的影响37-38
- 4.2.2 冬小麦成熟期光合日变化及光响应曲线38-40
- 4.3 不同水分胁迫处理冬小麦生物学特性40-45
- 4.3.1 水分胁迫对冬小麦地上部分生长的影响40-42
- 4.3.2 水分胁迫对冬小麦根系生长的影响42-44
- 4.3.3 水分胁迫对冬小麦产量的影响44-45
- 4.4 小结45-46
- 5 水肥耦合条件下水分运移规律及玉米生物学特性46-65
- 5.1 不同水肥条件下土壤水分运移规律46-54
- 5.1.1 不同水肥处理土壤水分动态变化规律的研究46-52
- 5.1.2 不同水肥处理玉米蒸散、根系吸水52-54
- 5.1.3 不同水肥处理田间土壤水量平衡54
- 5.2 水肥耦合对玉米光合特性的影响54-58
- 5.2.1 玉米拔节期光合日变化以及光响应曲线54-57
- 5.2.2 玉米灌浆期倒2叶、穗叶光合日变化57-58
- 5.3 水肥耦合对玉米生物学特性的影响58-63
- 5.3.1 水肥耦合对地上部分生长的影响58-61
- 5.3.2 水肥耦合对玉米产量及其构成因子的影响61-63
- 5.4 小结63-65
- 6 结论与展望65-67
- 6.1 全文结论65-66
- 6.2 研究展望66-67
- 参考文献67-69
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