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控制灌溉的土壤水分探头合理埋设深度研究

作　者: 汪羽宁
导　师: 李世清；樊军
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 植物营养学
关键词: 土壤水分土壤水分传感器控制灌溉
分类号: S275
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

精确灌溉目前被广泛研究以达到节水目的。其中利用测定土壤水分含量结合作物需水规律的全自动灌溉方法有望成为最有效的节水灌溉技术。本论文利用室内控制试验研究了根据不同深度土壤水分传感器灌溉处理对冬小麦生物学性状及水分利用率等的影响,以及田间试验通过对土壤水分运动、土面蒸发和成熟期葡萄植株各项生理指标等观测,研究了根据不同深度土壤水分传感器灌溉对葡萄生长发育的影响,进行了利用土壤水分探头来控制灌溉的最佳埋设深度的研究,得出主要结论如下:(1)室内试验中,利用10cm深度控制灌溉处理(C10)比利用20cm深度控制灌溉处理以及利用5cm深度控制灌溉处理(C5)的灌溉量少,接近于传统灌溉处理(CK),从土壤体积含水量动态变化上看,C10处理下土壤5cm以及10cm水分含量极少出现低于萎蔫含水量的情况,作物生长并未受到干旱胁迫。同时20cm探头显示,20cm深度的土壤含水量均低于萎蔫含水量,这是因为埋设较浅的5cm处的探头可能导致过于频繁的灌溉,因为浅层土壤会很快变干;而埋设在较20cm处的探头可能导致植物缺水或者是过量的灌溉,因为深层土壤需要更长时间变干或者是水分需要更长时间入渗到探头的感应区域。控制探头埋设深度在10cm处的效果最好,利用该探头控制灌溉的条件下,冬小麦在试验期内株高、盖度、地上部分生物量以及水分利用率在各处理中最高。(2)田间试验中,从垂直方向上看,各处理10cm与20cm土壤体积含水量之间都存在着较好的相关性:利用20cm深度控制灌溉处理(SF20)在根下四个深度的土壤体积含水量之间的相关性较好,在这个处理下,各相邻的监测深度之间的相关系数均达到了0.69(p<0.01)以上,这表明在SF20处理下,可以在根下的垂直深度上减少探头的埋设数量,鉴于10cm与20cm之间相关性最高,建议减少10cm探头的埋设;利用40cm深度控制灌溉处理(SF40)在根下四个深度的土壤体积含水量之间也存在着相关性,但是相比SF20,各相邻的监测深度之间的相关系数并不高,特别是40cm与80cm深度之间的相关系数只有0.461,远低于SF20处理下40cm与80cm深度之间的相关系数0.890。为了更好的观测该地区葡萄根下土壤水分的动态变化,建议在根下增加60cm土壤水分传感器。三个布设土壤水分传感器区域的土壤水分体积含水量之间都存在着较好的相关性,同时,根下20cm与沟中20cm深度的土壤水分体积含水量之间的相关系数要高于根下20cm与垄下20cm的相关系数。SF40水平方向上各位置的土壤水分体积含水量之间的相关性与SF20相类似。从减少成本的角度上考虑,各处理可以减少沟中相对应控制灌溉深度的土壤水分传感器。(3)SF20与SF40处理下,表层10cm土壤体积含水量均在灌溉前后变化较大,SF20处理下,80cm深度土壤体积含水量一直处在下降的状态,这说明利用20cm深度控制灌溉时,水分难以到达该深度, SF40处理下,80cm深度土壤体积含水量则保持比较稳定的状态,说明在本试验条件下,利用40cm深度控制灌溉时,水分能很好入渗到该深度。(4)在田间试验条件下,不同深度控制灌溉处理下土面蒸发强度表现为传统沟灌(CK)>SF20>SF40,这是因为CK处理下,灌溉沟中积水相比较多,加大了土面蒸发的强度,而40cm控制灌溉的条件下,由于灌溉周期比SF20的长,水分能够向更深的土体入渗,在一定程度上减少了表层的蒸发。(5)从全生育期来看,SF40的WUE最高,为6.04 kg/m3,SF20为5.37kg/m3,CK的最低,为4.58 kg/m3。三个处理的产量SF40最高为60.8 t/hm2,SF20为51.6t/hm2, CK为49.5 t/hm2。叶片数:SF40>SF20≈CK,叶面积:SF40>SF20>CK,净光合速率大小为SF40>SF20>CK,SF40以上各项指标高于20cm深度控制处理和对照,综合考虑,采用40cm深度探头来控制成龄葡萄灌溉最为理想。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章文献综述  12-17
  1.1 研究背景  12-13
    1.1.1 我国农业水资源利用现状  12
    1.1.2 发展精确地面灌溉的必要性  12-13
  1.2 研究现状  13-15
    1.2.1 基于土壤水分含量的精确灌溉的研究进展  13-14
    1.2.2 土壤水分传感器在精确灌溉中的应用  14-15
    1.2.3 土壤水分传感器埋设深度的研究  15
  1.3 需要进一步研究的问题  15-17
第二章研究内容与方法  17-23
  2.1 主要研究内容  17
    2.1.1 小麦实时控制灌溉的土壤水分传感器合理埋设深度研究  17
    2.1.2 不同深度控制灌溉对土壤水分动态变化的影响  17
    2.1.3 不同深度控制灌溉对土壤蒸发的影响  17
    2.1.4 不同控制灌溉对成龄葡萄的生长特性的影响  17
  2.2 材料方法及试验设计  17-21
    2.2.1 室内控制试验  17
    2.2.2 室内控制试验设计  17-18
    2.2.3 室内控制试验中测定项目及方法  18
    2.2.4 田间试验地概况及供试材料  18-19
    2.2.5 田间试验设计  19-20
    2.2.6 田间试验中测定项目及方法  20-21
  2.3 数据处理  21
  2.4 技术路线及论文创新点  21-23
    2.4.1 技术路线  21-22
    2.4.2 论文创新点  22-23
第三章小麦实时控制灌溉的土壤水分含量探头合理埋设深度研究  23-29
  3.1 不同深度控制灌溉处理土壤水分含量的相关性  23
  3.2 控制灌溉处理下土壤水分的动态变化  23-25
  3.3 不同深度控制灌溉对冬小麦生物学性状的影响  25-26
  3.4 不同深度控制灌溉对冬小麦地上部分生物量的影响  26-27
  3.5 不同深度灌溉控制处理对冬小麦耗水量以及水分利用率的影响  27
    3.5.1 不同深度灌溉控制处理对冬小麦耗水量的影响  27
    3.5.2 不同深度灌溉控制处理下对小麦水分利用效率的影响  27
    3.5.3 不同深度控制灌溉处理冬小麦的 WUE 与地上生物量、盖度以及株高的关系  27
  3.6 小结  27-29
第四章田间试验中不同深度探头控制灌溉对土壤水分的影响  29-36
  4.1 不同处理下不同深度土壤含水量相关性与土壤水分动态  29-34
    4.1.1 SF20 处理下不同深度土壤含水量相关性  29-31
    4.1.2 SF20 全生育期土壤水分逐日动态变化  31
    4.1.3 SF40 处理下不同深度土壤水分传感器的相关性  31-34
    4.1.4 SF20 全生育期土壤水分逐日动态变化  34
  4.2 小结  34-36
第五章田间试验中不同深度控制灌溉处理对土壤蒸发的影响  36-40
  5.1 不同深度控制灌溉处理下土面蒸发强度的对比  36
  5.2 不同深度控制灌溉处理对土面累积蒸发量与叶面积指数的关系的影响  36-37
  5.3 不同深度控制灌溉处理下土面蒸发与水面蒸发之间的关系  37-38
  5.4 不同深度控制灌溉处理下土面蒸发与土壤含水量之间的关系  38-39
  5.5 小结  39-40
第六章田间试验中不同控制灌溉对成龄葡萄生长的影响  40-48
  6.1 不同深度控制灌溉处理下葡萄萌芽率、坐果率对比  40
  6.2 不同深度控制灌溉处理下葡萄生长特性对比  40-43
    6.2.1 不同深度控制灌溉处理下葡萄枝条特征对比  40-41
    6.2.2 不同深度控制灌溉处理下葡萄叶片特征对比  41-43
  6.3 不同深度控制灌溉处理下光合作用对比  43-45
  6.4 不同深度控制灌溉处理下作物品质对比  45-47
  6.5 不同深度控制灌溉处理下水分利用率对比  47
  6.6 小结  47-48
第七章主要结论与展望  48-50
  7.1 主要结论  48-49
  7.2 有待进一步研究的问题  49-50
参考文献  50-53
致谢  53-55
作者简介  55

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