保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究

论文摘要

本论文是沿着导师吴普特研究员、汪有科研究员提出的“保墒灌溉”这一节水灌溉新理念展开的。保墒灌溉作为一种新的节水理念,需要研究的问题很多。本文着重将三种不同的保墒措施(地膜覆盖;秸秆覆盖;化学调控——聚丙烯酰胺,简写为PAM)引入到地面灌溉中,实现保墒技术与灌溉技术集成。通过田间试验与室内试验相结合的方法,研究了不同保墒灌溉条件下土植界面水、肥、气、热状况及其节水增产效应,主要得到以下成果:1.解析了保墒灌溉条件下的田间温湿度效应,建立了土壤温度预报模型(1)模拟了同保墒灌溉条件下地表及地表以下5cm处土壤温度在1日内随时间变化的关系,并通过分析得出地膜覆盖、秸秆覆盖、PAM处理地表以下5cm处土壤温度与气温的变化呈直线正相关关系。(2)确定了保墒条件下不同深度土壤温度的日表征时刻,分析了各表征时刻土壤温度沿深度变化的关系,揭示了秸秆覆盖保墒灌溉条件下田间温湿度的时空变化规律。同时发现任何处理的剖面土壤温度最大日变幅均有随土壤深度增加呈指数递减的趋势。(3)建立了BP人工神经网络土壤剖面温度预报模型,预测精度较高。2.不同保墒灌溉措施的聚墒抑蒸效应各异(1)保墒灌溉条件下土壤水分的差异主要体现在0～50cm,随着深度的增加,土壤储水量的差异逐渐变小。(2)作物在灌浆期以前,耗水量大小依次为:CK>PAM处理>秸秆覆盖>地膜覆盖;随后,相同灌溉量条件下耗水的大小为:地膜覆盖>秸秆覆盖>CK>PAM处理;整个生育期总耗水量为:CK>PAM处理>秸秆覆盖>地膜覆盖。(3)分析结果表明,采用地膜覆盖和秸秆覆盖保墒灌溉措施后,每公顷农田年可节约灌溉用水量约500～800m3,化控保墒灌溉技术实施后也可节约150～450m3。3.保墒灌溉措施影响硝态氮在土壤中的分布夏玉米收获后各处理硝态氮含量基本随着深度的增加而递减,40cm以上不同层次土壤中硝态氮含量的大小顺序为:PAM处理>CK>地膜覆盖>秸秆覆盖。灌溉处理土壤中硝态氮含量在40～70cm出现凸峰,0～100cm硝态氮累积量的顺序为:PAM处理>CK>地膜覆盖>秸秆覆盖,同一保墒处理均随着灌溉量的增加而降低。冬小麦收获后测定发现,非灌溉和春灌条件下,硝态氮累积量的大小顺序为:PAM处理>CK>秸秆覆盖>地膜覆盖;冬灌条件下,PAM处理土壤硝态氮累积量最小,其余各处理差异不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 序论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 研究内容及试验设计
• 第二章 保墒灌溉条件下土植界面温湿度变化过程
• 2.1 保墒条件下土壤温度变化特征
• 2.2 保墒条件下土壤温度的季节性变化
• 2.3 秸秆覆盖保墒灌溉条件下土植界面温湿度变化过程
• 2.4 土壤温度预报
• 2.5 保墒灌溉条件下田间温湿度变化规律解析
• 2.6 小结
• 第三章 保墒灌溉条件下土壤水分动态变化过程
• 3.1 保墒灌溉措施对夏玉米地土壤水分迁移转化的影响
• 3.2 保墒灌溉条件下冬小麦地土壤水分迁移转化规律
• 3.3 保墒灌溉措施对砂壤土土壤水分的影响
• 3.4 保墒灌溉的节水效应
• 3.5 保墒灌溉的节水机理
• 3.6 小结
• 第四章 保墒灌溉条件下土壤中硝态氮分布规律及PAM 的养分淋失效应研究
• 4.1 不同保墒灌溉措施对土壤中硝态氮分布和累积的影响
• 4.2 PAM 对土壤养分的淋失效应
• 4.3 保墒灌溉条件下土壤中硝态氮分布规律解析及PAM 的保肥机理
• 4.4 小结
• 第五章 保墒灌溉条件下作物生理及产量效应研究
• 5.1 保墒灌溉条件下夏玉米生理及产量效应
• 5.2 保墒灌溉条件下冬小麦生理及产量效应
• 5.3 覆盖保墒灌溉措施对砂壤土作物生理及产量的影响
• 5.4 保墒灌溉技术的增产机理
• 5.5 小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 研究主要结论
• 6.2 存在的不足及今后尚需研究的重点问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介