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摘要:[目的]研究黄淮海平原地区冬小麦-夏玉米不同深松时机交互不同灌水次数对作物产量及水分生产效率的影响,为优化黄淮海地区土壤耕作方式提供理论依据.[方法]采用土壤耕作方式与灌水次数相结合的方法,设置秋深松+冬小麦2水(QS-2)、秋深松+冬小麦3水(QS-3)、夏深松+冬小麦2水(XS-2)、夏深松+冬小麦3水(XS-3)、对照(CK)共5个处理,研究深松与灌水次数对冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤物理性质、植株生长发育、产量、总产出值及水分生产效率等的影响.[结果]深松和灌水次数对土壤容重、土壤紧实度、土壤储水量、总产出值、水分生产效率均有不同程度显著影响.与对照相比,QS-2、XS-2、XS-3处理均显著降低深松后第1年土壤耕层(0-40 cm)及深松后第2年0-20 cm土层的土壤容重;深松各处理均显著降低第1年土壤紧实度,对第2年土壤紧实度影响效果不明显;秋深松后第2年QS-2处理的冬小麦整个生育期平均土壤储水量较CK显著增加18.14%,QS-3处理次之,夏深松后第2年XS-2、XS-3处理分别较CK显著提高24.7%、25.6%;秋深松能显著提高当季冬小麦生长发育,QS-2、QS-3处理地上生物量分别较CK增加了19.29%、27.06%,第2年QS-2和QS-3处理地上生物量较CK均有所提高,差异不显著,秋深松对第2年冬小麦生长发育影响效果减弱,夏深松第2年XS-2和XS-3处理的叶面积和地上生物量均较对照显著提高,夏深松能显著促进后茬冬小麦生长发育;QS-2处理对2年冬小麦-夏玉米总产出值和水分生产效率均显著提高,第1年总产出值和水分生产效率分别较CK提高27.21%、23.51%,第2年分别提高19.54%、18.84%,夏深松显著提高第2年冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率,XS-2处理分别提高18.50%、17.65%,XS-3处理分别提高19.57%、15.35%.[结论]黄淮海平原冬小麦-夏玉米连作采用冬小麦播前秋深松耕作方式,冬小麦全生育期灌水2次,有利于降低农田土壤容重、降低土壤紧实度、提高土壤储水效果、显著提高深松周期内冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率.建议在黄淮海平原地区平水年和丰水年(夏玉米季降雨充沛),冬小麦-夏玉米种植区采用秋深松+冬小麦灌2水耕作模式,实现高产与高效.
摘要:为探明华北地区深松耕作方式对夏玉米生育期土壤物理性状和水分利用效率的影响,在河南省新乡采用冬小麦播前深松耕作(PS)、传统旋耕(CK)2种耕作方式,对夏玉米各生育期间的土壤粒径组成、容重、土壤紧实度、夏玉米生长发育指标及水分利用效率等进行了研究.结果表明:PS处理下土壤粒径组成无明显变化,全生育期PS较CK处理0 40 cm土层土壤容重降低0.63%~3.85%,孔隙度提高0.27%~3.67%;拔节期PS较CK处理20 30,30 40 cm土层土壤紧实度显著降低37.76%,22.26%;全生育期PS处理的土壤含水率、夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均高于CK,产量提高了9.50%,穗长和穗粒重提高了4.18%和6.50%(p<0.05),水分利用效率提高5.08%,节水增产效果显著.
[硕士论文] 王万宁
农业水土工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:针对华北地区传统耕作模式下水浇地普遍存在土壤耕层逐年变浅、犁底层变厚、耕层土壤蓄水保肥能力下降、灌水质量不高等问题,本研究以冬小麦—夏玉米连作为研究对象,设计冬小麦播前深松40cm+旋耕15cm(PS)、不同畦田规格(畦长50m、畦宽1.7m、3.4m、5.1m)和入畦流量(30m3·h-1、40m3·h-1)6个试验处理组合,以传统旋耕15cm、畦宽3.4m作为对照(CK),于2016-2017年在中国农业利学院新乡综合试验基地,开展了深松耕作和畦灌灌水技术参数组合对土壤物理性状、土壤入渗性能、灌溉水流推进、作物生长发育等田间试验研究,建立了土壤入渗Kositiakov模型,并对深松耕作方式下畦灌灌水技术参数进行了模拟研究、灌水质量进行了分析评价。研究取得的主要结果如下:
  (1)研究了深松耕作方式对土壤物理特性、土壤含水量的变化规律,发现深松较传统耕作能改善冬小麦—夏玉米土壤容重、孔隙度、紧实度,明显降低了0-40cm土层土壤容重和20-30cm土层土壤紧实度,增加了土壤孔隙度,并在一定程度上提高了0-100cm土层的土壤含水率和0-60cm土层土壤储水量。
  (2)揭示并模拟了深松耕作方式下畦灌水流推进、土壤入渗特性变化规律,发现入畦流量和畦宽对水流推进时间均有一定影响;入畦流量(40m3·h-1)和畦宽(3.4m)一定时,深松耕作畦灌水流推进时间较对照平均延长了5.32min;采用幂指数函数对水流推进数据进行了拟合,决定系数R2均在0.9以上。与传统耕作相比,深松后的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和土壤累计入渗量分别提高41.53%、50.08%、12.58%、12.44%,采用Kositiakov入渗模型能较好地拟合深松后冬小麦拔节期土壤入渗过程,决定系数R2在0.92~0.96之间,畦灌灌前入渗系数a值为11.20,入渗指数b值为0.62;灌后入渗系数口值为8.16,入渗指数b值为0.83。深松耕作显著提高了冬小麦播种后和收获后20cm、40cm深度处土壤饱和导水率。
  (3)分析了深松耕作对作物生长特性、产量和水分利用效率的影响,发现深松耕作对冬小麦—夏玉米的生长发育具有一定的促进作用,其株高、叶面积指数、干物质积累量、产量和产量构成要素均显著高于传统耕作,冬小麦—夏玉米水分利用效率较传统耕作平均分别提高24.61%和23.11%。深松耕作方式下,畦宽为3.4m、入畦流量为40m3·h-1的畦灌灌水技术参数组合,作物水分利用效率最高,节水增产效果显著。
  (4)采用WinSRFR模型对深松耕作畦灌灌水过程进行了模拟、灌水质量进行了评价,模型对深松畦灌水流运动过程模拟结果较好,不同处理ARE的范围在22%~29%。深松耕作畦灌灌水效率平均为86%、灌水均匀度平均为81%,分别较传统耕作提高2.76%和4.95%,其中,深松耕作方式下,畦宽为3.4m、入畦流量为40m3·h-1的灌水效率为95%,灌水均匀度为86%,优于其它处理组合,灌水质量较好。
  (5)通过对作物产量、水分利用效率、以及灌水质量评价等的综合因素分析,筛选出深松耕作方式下畦灌灌水技术参数最优组合,得到了深松40cm+旋耕15cm,畦长为50m,畦宽为3.4m,入畦流量为40m3·h-1,坡度为0.0019,改水成数为0.39h,糙率为0.211,入渗指数a值为0.638,入渗系数K值为118.444mm·h-a的畦灌灌水技术参数组合最为适宜。
摘要:明确日光温室作物不同空间尺度蒸散量及变化规律是提高水分利用效率、实现农业水资源合理配置的关键.该文针对华北地区典型日光温室,于2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设计充分灌溉和亏缺灌溉2种水平,研究不同水平下番茄叶片蒸腾、单株耗水(用茎流速率表征)和群体蒸散量的日变化和生育期变化,并采用通径分析法确定影响不同空间尺度蒸散量的主控因子.结果表明:叶片蒸腾和气孔导度随太阳辐射变化,峰值出现在10:00—14:00之间,移栽54~58 d后充分和亏缺处理的叶片蒸腾和气孔导度开始出现差异;充分和亏缺处理的单株耗水在晴天差异最大,阴雨天最小,且滞后太阳辐射约1 h;全生育期充分和亏缺处理的日群体蒸散量分别在0.32~6.65和0.15~5.91 mm/d之间变化,群体蒸散量在盛果期最大,占总耗水量的31.7%~34.7%.净辐射对叶片、单株和群体尺度的蒸腾量影响均显著,而水汽压差仅对单株和群体尺度蒸散量影响显著,估算日光温室番茄单株耗水和群体蒸散量时需考虑风速影响.水分胁迫条件下,考虑叶温变量可显著提高单株耗水和群体蒸散量的估算精度.研究可为不同空间尺度蒸散量转换方法的选择以及尺度提升理论模型的构建提供借鉴.
摘要:2015-2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以华北地区典型日光温室滴灌番茄为研究对象,分析2种灌溉水平[参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量(Ep),设置2种灌溉水平(高水:0.9Ep;低水:0.5Ep)]下番茄不同生育期土壤蒸发(E)、作物蒸腾(T)、蒸发蒸腾(ET)和土壤蒸发占蒸发蒸腾比值(E/ET)的变化,探讨水分亏缺对作物系数(Kc)的影响以及水分胁迫系数(Ks)在全生育期的动态变化.采用双作物系数法分别估算E、T和ET,并与实测结果进行对比分析.结果表明:2015和2016年全生育期高水处理的E分别比低水处理高21.5%和20.4%,占总蒸发蒸腾量的24.0%和25.0%,E/ET在生育初期最大、中期最小;高水处理的Kc值在生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.45、0.89、1.06和0.93,低水处理下分别为0.45、0.89、0.87和0.41;低水处理的Ks值在0.32~ 1.0,生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.98、0.93、0.78和0.39.双作物系数法可较精确地估算不同水分处理的ET,其平均绝对误差(MAE)为0.36~0.48 mm·d-1,均方根误差(RMSE)为0.44 ~ 0.65mm·d-1;该方法也可精确地估算E和T,其MAE分别为0.15 ~0.19和0.26~0.56 mm·d-1,RMSE分别为0.20~0.24和0.33~0.72 mm·d-1.
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