【摘要】：黃土高原南部地區(qū)屬于暖溫帶季風氣候,該地夏玉米各生育期降雨分布不均,作物供需不協(xié)調(diào),嚴重地影響著作物的生長和產(chǎn)量的形成。農(nóng)田地膜覆蓋可以調(diào)節(jié)土壤水分的供需關系,改善作物生長狀態(tài),對作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的意義。本試驗設置露地平作種植(CK)、(60:60)等距壟溝處理(RE)、(80:40)寬窄行壟溝處理(RW),使用TRIME-TDR及EM50對農(nóng)田土壤水分進行動態(tài)監(jiān)測,并通過HYDRUS-2D模型對夏玉米土壤水分進行了模擬,最后,利用模型深入研究土壤水分的運移狀態(tài),揭示覆膜保水效應的規(guī)律。通過研究關中旱作區(qū)地膜覆蓋栽培方式,對深入地了解農(nóng)田土壤土壤水分變化,提高夏玉米產(chǎn)量有著積極的作用,為完善覆膜集雨種植技術提供必需的理論依據(jù)。通過試驗研究,得到的結論如下:(1)在夏玉米收獲后,覆蓋處理可以顯著地提高淺層土壤水分含量,0-40 cm土壤水分含量變化最劇烈。在輪作系統(tǒng)中,覆膜栽培下的冬小麥消耗了土壤深層水分,但在玉米整個生育期之后,土壤深層水分得到了補給,這有利于輪作農(nóng)田生態(tài)的可持續(xù)性。在作物的耗水量方面,覆蓋改變了作物耗水的時空分布,覆蓋條件下夏玉米前期耗水量減少,中期耗水量增加,后期耗水量減少。三年平均水分利用效率RW和RE較CK增幅為36.73%和33.44%,寬壟集雨效果優(yōu)于等行距起壟覆膜效果優(yōu)于對照處理。覆膜有效地提高了降雨的利用效率,優(yōu)化了降雨的生產(chǎn)潛力。三年平均降雨利用效率RW和RE較CK增幅為23.91%和29.06%。(2)采用2014年田間實測水分含水量數(shù)據(jù)對HYDRUS-2D模型進行標定,使用2015年的數(shù)據(jù)進行驗證,模型可較好地反映土壤水分運動過程。從RMSE、MAE、MRE三種評價指標來看,評價指標變化范圍分別為0.011-0.030 cm3.cm-3,0.0001-0.027cm3.cm-3和3.62-10.49%。該模型適用于黃土高原半濕潤區(qū)覆膜情景,可以彌補大田試驗費時的不足,為黃土高原地區(qū)適宜的農(nóng)田種植方式提供理論和數(shù)據(jù)支持。土壤表層含水量的實測值與模擬值差異較大,主要是由于耕作改變了土壤的性質。反演的土壤參數(shù)和實測值有差異,其中,實測的殘余含水量高于反演值,實測的飽和含水量低于反演值。土壤表層(0-20cm)飽和導水率與實測值相差較大,這主要是由于耕作改變了土壤的物理性質,使得大田的模擬數(shù)據(jù)和室內(nèi)的測試數(shù)據(jù)相差較大。(3)探究溝壟內(nèi)部的水量變化和通量變化可以發(fā)現(xiàn),在時空分布不均的夏玉米生長季,壟作為獨立單元,在降雨時,壟子區(qū)域作為“庫”進行蓄水;當產(chǎn)生季節(jié)性干旱時,壟內(nèi)的水分將補給到溝內(nèi)以供土壤蒸發(fā)和根系吸收。設置溝壟比(溝:壟)為20:40、25:35、30:30、35:25四個梯度時,可以發(fā)現(xiàn),不同溝壟比主要差異表現(xiàn)在土壤蒸發(fā)和土壤貯水量,這說明覆膜減少蒸發(fā)是保水、提高貯水量的主要原因。
[Abstract]:The southern part of the Loess Plateau belongs to the warm temperate monsoon climate. The rainfall distribution of summer maize in each growing period is uneven and the crop supply and demand are not coordinated which seriously affects the growth of crops and the formation of yield. Film mulching in farmland can regulate the supply and demand of soil water, improve the growth state of crops, and play an important role in increasing and stabilizing the yield of crops. In this experiment, (CK), (60:60 was planted in open field) (RE), (80:40 was treated with equal-distance ridge and furrow) the dynamic monitoring of farmland soil moisture was carried out by TRIME-TDR and EM50 using TRIME-TDR and EM50, and the soil moisture of summer maize was simulated by HYDRUS-2D model. Finally, the soil moisture of summer maize was simulated. The model was used to study the migration state of soil water and to reveal the rule of water retention effect of film mulching. By studying the cultivation methods of plastic film mulching in Guanzhong dryland area, it has a positive effect on understanding the change of soil moisture in farmland and improving the yield of summer maize, which provides the necessary theoretical basis for perfecting the technique of mulching and rainwater harvesting. The results are as follows: (1) after summer maize harvest, mulching treatment can significantly increase the soil moisture content in shallow layer from 0 to 40 cm. In the rotation system, winter wheat under film mulching consumes deep soil moisture, but after the whole growth period of maize, the deep soil moisture is replenished, which is beneficial to the sustainability of cropland ecology. In the aspect of crop water consumption, mulching changed the temporal and spatial distribution of crop water consumption. Under the condition of mulching, the water consumption of summer maize decreased in the early stage, increased in the middle period, and decreased in the later period. Compared with CK, the average water use efficiency (RW) and RE increased by 36.73% and 33.444.The effect of wide ridge rainwater collection was better than that of equal row spacing, and the effect of film mulching was better than that of CK. Film mulching can effectively improve rainfall utilization efficiency and optimize rainfall production potential. Compared with CK, the average rainfall utilization efficiency (RW) and RE increased by 23.91% and 29.06% respectively. (2) the HYDRUS-2D model was calibrated with the field water moisture data of 2014, and the data of 2015 was used to verify the model. The model could reflect the process of soil moisture movement. According to the three evaluation indexes, the range of evaluation indexes is 0.011-0.030 cm ~ (-3) ~ 0.0001-0.027 cm ~ (-3) and 3.62-10.49 respectively. The model is suitable for mulching film in semi-humid region of Loess Plateau, which can make up for the shortage of time-consuming field test and provide theoretical and data support for the suitable planting mode of farmland in Loess Plateau. The difference between the measured and simulated values of soil surface water content is mainly due to the change of soil properties by tillage. There are differences between the soil parameters and the measured values. The measured residual water content is higher than the inversion value, and the measured saturated water content is lower than the inversion value. The difference between the saturated water conductivity of soil surface (0-20cm) and the measured values is mainly due to the change of the physical properties of the soil by tillage. As a result, there is a big difference between the field simulation data and the indoor test data. (3) it can be found that in the growing season of summer maize with uneven spatial and temporal distribution, the ridge, as an independent unit, can be found as an independent unit when rainfall occurs in the furrow and ridge. The ridge area serves as a "reservoir" for water storage; when seasonal drought occurs, the water in the ridge is supplied to the ditch for soil evaporation and root absorption. When the furrow / ridge ratio (furrow: ridge) is 20: 40, 25: 35: 30: 30: 35: 25, it can be found that the main differences of furrow / ridge ratio are soil evaporation and soil water storage, which shows that the main reason for water retention and water storage is to reduce evaporation by mulching film.
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S513;S152.7

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