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交替隔沟灌溉技术与土壤水热高效利用研究

作　者: 张永胜
导　师: 成自勇
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 甜椒交替隔沟灌溉土壤含水率土壤温度田间蒸散产量
分类号: S275
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 74次
引　用: 2次
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内容摘要

于2008年4～10月在甘肃省张掖市国家重点灌溉试验站研究甜椒沟灌灌溉制度,研究了不同灌溉模式下甜椒生长动态、生理指标及产量效应。试验设计了三种不同的灌溉制度,在田间进行试验。试验结果表明:(1)交替隔沟灌溉处理的灌溉定额较常规沟灌小,且由于交替隔沟灌溉处理的根系受到交替干旱胁迫的锻炼,所以根部的发育要较常规沟灌的好,综合起来考虑,交替隔沟灌溉对土壤容重的影响最小。(2)灌水质量综合有效利用率(Ed/e)综合考虑了影响灌溉质量的各个因素:灌水有效利用率(Ea)、田间灌水贮存率(Es)和田间灌水均匀度(Ed)三个指标。利用灌水质量综合有效利用率(Ed/e)对灌溉质量进行评价,发现交替隔沟灌溉和固定隔沟灌溉的灌水有效利用率基本相当,值分别为42.01%和43.39%,而固定隔沟灌溉的灌水有效利用率较低,为39.21%。因此,交替隔沟灌溉在不影响田间灌溉质量的情况下,减小了灌水定额,可以达到节水的目的。(3)各灌溉处理株高变化曲线都是苗期、花期快速增长,甜椒在果期以后株高逐渐变缓,采收期基本稳定。交替隔沟灌溉在处理开始前期,其株高的增长量小于常规沟灌处理,随着处理时间的推后,其增长量逐渐增加并且大于常规沟灌;各灌溉处理径粗变化曲线与株高的变化曲线相当,与株高不同的是交替隔沟灌溉处理的径粗在生育期的任何时候是最大的。茎基部直径测定结果表明,不同沟灌模式的茎杆基部直径有明显差异,交替隔沟灌溉能使茎杆明显变粗,可以使甜椒生长健壮防止倒伏。(4)从整个生育期来看,干物质积累总量是持续增加的,虽然从果期之后,由于叶片的枯萎和病虫害对叶片的危害,使得各处理甜椒叶片部分的干物质量均有不同程度的下降,但是由于叶片部分的干物质积累量占地面上干物质积累量的比例很低,所以对干物质积累由小到大的变化趋势影响不大。(5)交替隔沟灌溉,植物的根部一直遭受土壤干湿交替的胁迫锻炼,在早期,地上部会受到伤害,在伤害之前,植物会做出一些适应性反应,追逐有限的供水,根系到处延伸,追逐水源,根冠竞争碳水化合物,而为了避免水分胁迫,同化物向根系分配较多,促进根系生长,使得根冠比增大。而在后期发达的根系能够提供更多养分和水分供应,对作物抗旱增产具有重要意义。(6)交替隔沟灌的灌水定额仅为常规沟灌的1/2,且有一半左右的地表面积处于相对干燥的状态,且根系层中为容纳水分备有较大的土壤库容,在降水和灌溉时,实施隔沟灌溉的地块将有更多的水分渗入到土壤中,而且使水分较多地储存在土壤剖面的根系层中。(7)三种沟灌方式,甜椒生长期内,土壤棵间蒸发符合叶面积指数大,E/ET值小的变化规律,在土壤表面湿润的条件下甜椒生育期内E/ET与LAI的相关性较好,而在土壤表面干燥的条件下E/ET与LAI的相关性较差;土壤棵间蒸发的变化趋势与0～10cm土层土壤含水率变化趋势相似,土壤蒸发与表层土壤含水率关系较密切。(8)交替隔沟灌溉由于侧渗的作用不仅在垂向上存在着较大的水势梯度,在水平方向上也存在着较为强大的入渗势,灌溉后水分入渗速度快,灌后湿润沟表层的土壤水分除一部分被蒸发掉外,还将有一部分在两个方向的水势梯度作用下继续下渗和侧渗,所以湿润沟表层的土壤变干的也比较快,从而减少了棵间蒸发总量。(9)植物能够感受土壤干旱,并产生根源信号传递到地上部调节其生理过程,ABA的增加促使气孔开度减小,蒸腾失水减少,使气孔开度优化而提高蒸腾效率。(10)在同一土壤水分水平下,处理AFI的产量高于CFI的产量,处理FFI的产量下降显著。从水分利用效率来看,处理AFI比CFI的水分利用效率高出46%。固定隔沟溉处理FFI由于干沟长期处于干旱状态,虽然耗水量较低,但是产量的增长大大受到限制,从而影响经济效益的提高,是不可取的。

全文目录

摘要  2-4
SUMMARY  4-11
第1章引言  11-21
  1.1 研究的背景及意义  11-13
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究的意义  12-13
  1.2 控制性分根交替灌溉技术的提出  13-14
  1.3 控制分根交替灌溉技术的理论依据  14-17
    1.3.1 提高了田间土壤储水效率和天然降水的有效利用率  14-15
    1.3.2 提高了土壤储水与作物根系吸水间的转化效率  15
    1.3.3 优化了气孔行为，提高了作物的水分利用效率  15-16
    1.3.4 干湿交替，使光合产物在不同器官之间得以最优分配，提高了资源利用率  16
    1.3.5 减少了灌溉用水总量，提高了作物的水分生产效率  16-17
  1.4 控制性分根交替灌溉技术研究进展  17-18
    1.4.1 控制性分根交替灌溉技术对作物产量及其水分利用效率的影响  17
    1.4.2 控制性分根交替灌溉技术对土壤水分动态的影响  17
    1.4.3 控制性分根交替灌溉技术对作物品质的影响  17-18
  1.5 水分胁迫对光合作用影响研究的动态  18-21
    1.5.1 内部因素  18-19
    1.5.2 外部因素  19-21
第2章试验设计与方法  21-26
  2.1 研究的目的  21
  2.2 研究的内容  21-22
  2.3 试验设计与研究方法  22-23
    2.3.1 试验地点  22
    2.3.2 试验地点的基本情况  22
    2.3.3 试验设计  22-23
  2.4 试验材料与方法  23-24
    2.4.1 试验材料  23
    2.4.2 仪器设备  23
    2.4.3 主要测试项目与方法  23-24
  2.5 田间管理  24-26
    2.5.1 移栽  24
    2.5.2 施肥  24
    2.5.3 搭架  24
    2.5.4 病虫害防治  24-26
第3章不同沟灌模式的灌水参数比较  26-39
  3.1 不同沟灌模式土壤结构变化  26-29
    3.1.1 不同沟灌模式下的土壤容重变化  26-28
    3.1.2 不同沟灌模式下的土壤孔隙度变化  28-29
  3.2 不同沟灌模式水流推进速度  29-31
    3.2.1 试验观测内容及方法  29-30
    3.2.2 不同沟灌模式水流推进曲线  30-31
  3.3 不同灌水量条件下土壤入渗的变化  31-35
    3.3.1 观测内容及方法  31-32
    3.3.2 理论分析  32-33
    3.3.3 入渗参数的确定  33-34
    3.3.4 土壤结构对土壤入渗的影响  34-35
  3.4 不同沟灌模式灌水质量评价指标  35-39
    3.4.1 不同沟灌模式的灌水质量指标  35-37
    3.4.2 灌水质量综合有效利用率  37-39
第4章不同沟灌模式甜椒生长发育动态和产量分析  39-55
  4.1 不同沟灌模式对甜椒生长发育动态分析  39-42
    4.1.1 不同沟灌模式株高生长发育动态分析  39-40
    4.1.2 不同沟灌模式径粗生长发育动态分析  40-41
    4.1.3 不同沟灌模式叶面积指数分析  41-42
  4.2 不同沟灌模式对干物质积累的影响  42-46
  4.3 不同沟灌模式对根系影响的动态变化  46-50
    4.3.1 不同沟灌模式对主根长的影响  46-47
    4.3.2 不同沟灌模式对主根粗的影响  47-48
    4.3.3 不同沟灌模式对根冠比的影响  48-50
  4.4 不同沟灌模式甜椒产量构成  50-52
    4.4.1 不同处理产量与其构成因素间相关系数与通径分析  50-52
    4.4.2 不同沟灌模式对甜椒产量及其构成因素的影响  52
  4.5 不同沟灌模式对甜椒果实品质的影响  52-55
    4.5.1 不同沟灌模式对甜椒果实日灼病的影响  53
    4.5.2 不同沟灌模式对甜椒果实水分含量的影响  53-54
    4.5.3 不同沟灌模式对甜椒果肉的影响  54
    4.5.4 不同沟灌模式对甜椒果色的影响  54-55
第5章不同沟灌模式对土壤温度的影响  55-70
  5.1 地温及其时空变化特征  55-60
    5.1.1 试验地全生育期气温变化规律  55-56
    5.1.2 各处理地温在垂直剖面上的日变化特征  56-58
    5.1.3 各处理不同生育期浅层温度日变化  58-59
    5.1.4 不同处理土壤温度时空变化规律  59-60
  5.2 灌溉前后土壤温度变化特点  60-63
    5.2.1 灌水前后地温随时间的变化  61-62
    5.2.2 灌水前后地温随土层深度的变化  62-63
  5.3 地温和土壤水分的关系  63-64
  5.4 地温与气温变化的关系  64-65
  5.5 地温和土壤容重的关系  65-66
  5.6 叶面积指数对地温的影响  66-67
  5.7 土壤温度与土壤容重、土壤水分、LAI、气温线性回归方程建立  67-70
第6章不同沟灌模式对农田蒸散特征及水分利用效率的影响  70-87
  6.1 8年度甜椒全生育期降水特点  70-71
  6.2 各处理在全生育期各土层土壤水分变化动态  71-74
    6.2.1 主要测试项目及方法  71
    6.2.2 甜椒生长季节内土壤水分变化状况  71-72
    6.2.3 灌溉后土壤水分动态变化  72-73
    6.2.4 垄上不同深度土壤含水率随时间的变化  73-74
  6.3 不同沟灌模式对甜椒耗水特征的影响  74-82
    6.3.1 田间灌水的构成因素  74
    6.3.2 不同沟灌模式生育期内甜椒农田蒸散特征  74-77
    6.3.3 农田棵间蒸发的变化  77-81
    6.3.4 生育期内作物蒸腾水量的变化  81-82
  6.4 不同沟灌模式对甜椒水分利用效率的影响  82-87
    6.4.1 不同沟灌模式对甜椒产量水平水分利用效率的影响  82-83
    6.4.2 甜椒群体水分利用效率  83-84
    6.4.3 甜椒叶片水平水分利用效率  84-85
    6.4.4 甜椒不同沟灌模式三个不同层次水分利用效率之间的关系  85-87
第7章总结与讨论  87-95
  7.1 总结  87-92
    7.1.1 不同沟灌模式对土壤结构的影响  87
    7.1.2 不同沟灌模式对水流推进与土壤入渗的影响  87-88
    7.1.3 不同沟灌模式灌水质量评价  88
    7.1.4 不同沟灌模式甜椒生长发育动态  88
    7.1.5 不同沟灌模式对甜椒干物质积累的影响  88
    7.1.6 不同沟灌模式对甜椒根系发育的影响  88-89
    7.1.7 不同沟灌模式对甜椒产量及产量构成的影响  89
    7.1.8 不同沟灌模式对土壤温度的影响  89-90
    7.1.9 不同沟灌模式土壤水分动态变化  90-91
    7.1.10 不同沟灌模式对甜椒农田蒸散特征的影响  91-92
    7.1.11 不同沟灌模式对甜椒水分利用效率的影响  92
  7.2 根系分区灌水在甜椒上的应用前景  92-93
  7.3 存在的问题  93-95
致谢  95-96
参考文献  96-101
作者简介  101-102
导师简介  102-104

交替隔沟灌溉技术与土壤水热高效利用研究

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