民勤荒漠绿洲区棉花根系分区交替灌溉的节水机理与模式研究

【摘要】： 甘肃石羊河流域下游的民勤沙漠绿洲区位于腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠之间。由于降水稀少,地表水资源不足,该地区农业生产主要依赖开采地下水来维持,近年来由于进入该地区的地表水资源逐渐衰减,过度开采地下水,导致了严重的生态环境问题。因此,寻求切实可行的节水灌溉技术来提高水分利用效率是解决当地干旱缺水问题的一项有效措施。棉花是当地特色农业经济中的支柱作物,发展棉花种植有利于提高当地农民的收入水平。 本论文的主要研究目标是探索沟灌和滴灌模式下棉花分根区交替灌溉的节水机理以及其在民勤荒漠绿洲区的应用模式。本文对隔沟交替灌溉和膜下交替滴灌对棉花光合作用、生长、产量、品质、WUE和经济效益的影响以及不同灌溉模式下的土壤热状况进行了研究,取得了如下一些主要成果。 (1)在根系分区交替灌溉试验中,为了保证灌溉水既能被作物充分的吸收又能防止深层渗漏的发生,灌水定额适宜取在240～480 m~3hm~(-2)。在交替滴灌试验中,为了使交替灌溉的调控效应更加明显,灌水频率不宜过大,灌水定额为180 m~3hm~(-2)情况下,建议灌水周期为7～14d。 (2)两年的沟灌数据表明,隔沟交替灌溉可以显著降低棉花株高和叶面积指数,提高结铃率,起到了抑制冗余营养生长,促进生殖生长的作用。灌水后随着时间的延长,根系分区交替灌溉方式对棉花叶片气孔调控作用有逐渐变弱的趋势。 (3)在隔沟交替灌溉处理中,灌水周期内灌水沟地面以下5～25cm平均地温值小于相应深度的非灌水沟,随着灌水后时间的延长,两沟剖面的等温线图逐渐对称,这与不同沟内水分变化过程相似,表明地温与土壤水分含量存在一定的关系。发现隔沟交替灌溉垄上温度比相应常规处理高,并且其差值在后期有逐步增大的趋势。 (4)两年沟灌试验数据表明,当次灌水定额为当地畦灌水平的50%左右时,隔沟交替灌溉既可以显著提高棉花的产量水平和霜前花比例,实现水分利用效率和经济效益的同步提高。在灌水定额为180 m~3hm~(-2)的膜下交替滴灌试验中,花期和铃期分别每20d和15d交替一次的ADI处理,籽棉产量、霜前花比例、纤维品质均优于CDI。不同灌溉方式和灌水定额对棉花衣分影响很小。灌溉方式和灌水量会影响棉花的纤维长度,随着总灌溉定额增加,纤维长度有逐渐增加的趋势,在膜下滴灌试验中,ADI可以显著提高棉花纤维长度。 (5)发现不同灌水沟地温比值与不同灌水沟土壤含水量比值之间存在着显著的线性关系,初步提出了隔沟交替灌溉方式下以地温为指标的判定合理交替灌水时间的方法。