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不同施肥处理下黑土农田水分循环特征的研究

作　者: 李良皓
导　师: 韩晓增
学　校: 东北农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 施肥黑土农田水循环作物耗水土壤蒸发水分利用效率
分类号: S152
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

一个地区的水资源系统包括大气降水、地表水、地下水与土壤水。对农业而言,土壤水是关键,所有其他水资源都必须转化为土壤水后才能被作物利用。对于东北黑土区而言,大气降水是土壤水分的主要来源,大气降水被土壤吸纳,而土壤中的水一方面被作物吸收,继而通过蒸腾归还给大气,另一方面通过土壤蒸发散失到空气中,而余下的水分被土壤蓄积起来,在干旱时这部分水分又作为可利用水被作物吸收这样就形成了一个土壤一植物一大气的SPAC连续体。据此本文通过设置三个施肥处理,测定2006年大豆全生育期土壤水分状况和2007年玉米全生育期土壤水分状况,探讨了黑土农田水分循环特征,以期为今后农田水分研究提供理论依据。在田间条件下,分别以大豆和玉米为指示作物,供试土壤为典型黑土,于2006和2007两年在中国科学院海伦农业生态试验站开展试验,试验小区设三个肥料处理分别为无肥区,化肥区,化肥+有机肥区,四次重复,12个小区,完全随机排列。每年5月到10月每5天测定一次小区内土壤含水量。在2006年大豆生育期内利用micro-lysimeter法测定土壤蒸发量。其结果表明:在东北黑土区,受降雨分布的季节性变化和作物耗水的影响,将作物生长季内土壤水分的季节性变化划分为3个阶段,即水分相对稳定期、水分消耗期和水分积累期。通过对土壤水分垂直变化的研究,根据标准差和变异系数将黑土区农田土壤水分的垂直变化划分为三个层次即活跃层,次活跃层,相对稳定层,无水分激变层。在水分正常年,大豆地土壤活跃层仅在表层(0~10 cm),施肥不能明显改变水分垂直变化的层次,水分相对稳定层一般在50 cm以下。在干旱年份,施肥可以增加玉米地土壤的活跃层深度,其水分相对稳定层一般在90 cm以下。在水分正常年大豆除苗期~子叶期,花期~荚期两个生育阶段土壤处于储水状态以外,其他生育阶段土壤均处于供水状态,土壤供水量较小。在干旱年玉米除拔节~吐丝期土壤处于储水状态以外,其他生育阶段土壤均处于供水状态,整个玉米生育期土壤供水量占耗水量的比重高于水分正常年。在作物需水的关键时期,化肥与有机肥配合施用能够提高土壤的供水能力。无论是水分正常年还是干旱年,肥料的施用都能够调节土壤的供水能力。在水分正常年,大豆有两个耗水高峰(子叶期~花期,荚期~鼓粒期),其中以子叶期~花期为最高,三种施肥处理平均耗水强度为6.7 mm d-1,阶段耗水量为141.1 mm,占总耗水量的25%。荚期~鼓粒期是大豆耗水的第二个高峰,三种施肥处理平均耗水强度为4.8 mm d-1,阶段耗水量为95.7 mm,占总耗水量的17%左右。在干旱年份,玉米同样有两个耗水高峰,其中以拔节~吐丝期为最高,三种施肥处理平均耗水强度为6.6 mm d-1,平均阶段耗水量为99.8 mm,占总耗水量的20%左右。吐丝~灌浆期,是玉米耗水的第二个高峰,三种施肥处理平均耗水强度为4.0 mm d-1,平均阶段耗水量为103.0 mm,占总耗水量的21%。剖面土壤水分含量的变化规律基本一致,0~170 cm有增加的趋势,表层土壤含水量随深度增加变化速度快,而在土体较深层次,变化速度慢。大豆不同生育阶段0~30 cm土层土壤含水量有机肥和化肥配施最大,施用有机肥对于表层土壤可以增加其保水能力;在0~30 cm范围内土壤剖面含水量三个处理差异比较明显,土壤下层的含水量受施肥处理影响不大。大豆生育期内施用有机肥土壤蒸发最小,大豆各生育期土壤蒸发强度表现为:子叶期～花期>花期～荚期>苗期～子叶期>鼓粒期～成熟期>荚期～鼓粒期。在东北黑土区土壤蒸发量随着土壤含水量增加而增大。在水分正常年,施用化肥,尤其是有机肥和化肥配施可以明显提高大豆的产量和水分利用效率;干旱年份,与无肥处理相比,施肥可以提高玉米的产量和水分利用效率,有机肥和化肥配合施用与单独施用化肥相比可以提高玉米产量,但并不能明显提高作物水分利用效率。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
1 前言  12-23
  1.1 研究目的和意义  12-14
  1.2 国内外研究动态  14-23
    1.2.1 农田土壤水分的研究  14-16
    1.2.2 农田蒸散的研究  16-18
    1.2.3 农田土壤蒸发的研究  18-20
    1.2.4 农田土壤蓄水和供水的研究  20-21
    1.2.5 农田作物水分利用效率的研究  21-23
2 试验研究方案  23-26
  2.1 材料与方法  23-25
    2.1.1 试验区概况  23-24
    2.1.2 试验材料  24
    2.1.3 试验测定项目及方法  24-25
    2.1.4 数据分析  25
  2.2 研究的技术路线  25-26
3 结果与分析  26-45
  3.1 不同施肥处理下农田黑土水分特征  26-39
    3.1.1 生育期降水特征  26
    3.1.2 不同施肥处理下土壤水分的季节性动态变化  26-29
    3.1.3 不同施肥处理下土壤水分垂直变化特征  29-31
    3.1.4 不同施肥处理下土壤供水特征  31-34
    3.1.5 不同施肥处理下作物不同生育阶段耗水特征  34-37
    3.1.6 不同施肥处理下剖面土壤水动态变化特征  37-39
  3.2 不同施肥处理对大豆田土壤蒸发的影响  39-42
    3.2.1 整个生育期土壤蒸发量动态变化  39-40
    3.2.2 各生育期土壤蒸发强度的变化  40-41
    3.2.3 土壤蒸发量与土壤表层含水量相关性分析  41-42
  3.3 不同施肥处理对作物水分利用效率的影响  42-45
    3.3.1 不同施肥处理对植株的株高和生物量的影响  42-43
    3.3.2 不同施肥处理对作物产量及水分利用效率的影响  43-45
4 讨论  45-50
  4.1 不同施肥处理下农田黑土水分特征  45-48
    4.1.1 不同施肥处理下土壤水分的季节性动态变化  45
    4.1.2 不同施肥处理下土壤水分垂直变化特征  45-46
    4.1.3 不同施肥处理下土壤供水特征  46
    4.1.4 不同施肥处理下作物不同生育阶段耗水特征  46-47
    4.1.5 不同施肥处理下土壤剖面水动态变化特征  47-48
  4.2 不同施肥处理对大豆地土壤蒸发的影响  48-49
    4.2.1 大豆生育期内土壤蒸发量动态变化  48
    4.2.2 大豆各生育时期土壤蒸发强度的变化  48
    4.2.3 土壤蒸发与表层含水量相关性分析  48-49
  4.3 不同施肥处理对作物水分利用效率的影响  49-50
5 结论  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-61
攻读硕士期间发表的学术论文  61

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