【摘要】：局部根區(qū)水分脅迫可調(diào)節(jié)作物產(chǎn)量及品質(zhì)、提高水分利用效率,其節(jié)水效應(yīng)的實現(xiàn)需要作物根區(qū)土壤水分在水平或垂向上形成空間分布差異。土壤水分作為影響作物蒸發(fā)蒸騰量的重要因素,其空間分布也會對作物蒸發(fā)蒸騰量估算造成影響。本研究以石羊河流域春小麥為研究對象,通過控制灌水上、下限及不同生育期計劃濕潤層深度來實現(xiàn)根區(qū)土壤水分的垂向調(diào)控,并對其調(diào)控效果進行了討論;基于RZWQM模型對根區(qū)土壤水分調(diào)控方案中的灌水上限及不同生育期計劃濕潤層深度進行優(yōu)化,實現(xiàn)節(jié)水效益最大化。以石羊河流域春玉米為研究對象,探究了因灌水量差異所引起的土壤水分空間分布變化對作物蒸發(fā)蒸騰量估算的影響。本論文主要取得以下研究成果:(1)通過控制不同生育期計劃濕潤層深度可以實現(xiàn)對根區(qū)土壤水分分布及作物根系分布的調(diào)控,垂向調(diào)控措施的作用區(qū)域主要在0~60cm土層,其中,40~60cm土層的土壤含水量及根長密度受調(diào)控影響最顯著。不同灌水處理間產(chǎn)量差異較小,但所需灌水量有較大差異,存在節(jié)水空間。(2)RZWQM模型可以較準確的模擬石羊河流域春小麥農(nóng)田土壤水分運動及作物生長過程,可用于灌水制度的優(yōu)化。應(yīng)用模型模擬了灌水上限及不同生育階段計劃濕潤層深度對春小麥籽粒產(chǎn)量、灌水量、籽粒灌溉水利用效率及灌水次數(shù)的影響。結(jié)果表明:灌水上限對于灌水量的影響要遠遠大于對產(chǎn)量的影響,灌水上限的降低會增加灌水次數(shù),從而提高小麥產(chǎn)量;通過調(diào)控灌水上限和各生育期計劃濕潤層深度可以達到節(jié)水增產(chǎn)的目的。建議該地區(qū)春小麥灌溉制度為:灌水上限選擇80%田間持水量,苗期-拔節(jié)計劃濕潤層深度為30cm,拔節(jié)期-抽穗期計劃濕潤層深度為60cm,抽穗期-灌漿期計劃濕潤層深度為50cm,灌漿期-成熟期計劃濕潤層深度為70cm。(3)FAO-56對不同灌水處理下作物蒸發(fā)蒸騰量的估算精度存在較大差異,可較精確的估算低灌水處理下作物蒸發(fā)蒸騰量;隨灌水量增加,其估算精度有所降低,對高灌水處理下作物蒸發(fā)蒸騰量的估算誤差達-14.13%。根區(qū)上部土層含水量與土壤水分脅迫狀況關(guān)系緊密,以緩變層及以上土層含水量平均值代替整個根區(qū)含水量平均值用于土壤水分脅迫系數(shù)計算,可有效改善高灌水處理下旱區(qū)作物蒸發(fā)蒸騰量計算精度,估算誤差降至-9.97%,亦可較為精確的估算低灌水處理下作物蒸發(fā)蒸騰量。
[Abstract]:Local root water stress can regulate crop yield and quality and improve water use efficiency. The realization of water saving effect needs spatial distribution difference of soil water in horizontal or vertical. Soil moisture is an important factor affecting crop evapotranspiration, and its spatial distribution will also affect crop evapotranspiration estimation. In this study, spring wheat in Shiyang River Basin was used to control the upper and lower limits of irrigation and the depth of wet layer in different growth stages to realize vertical regulation of soil moisture in root zone, and its effect was discussed. Based on RZWQM model, the upper limit of irrigation and the depth of wet layer in different growth periods were optimized to maximize the benefit of water saving. The effect of spatial distribution of soil moisture on crop evapotranspiration estimation caused by the difference of irrigation amount in spring maize in Shiyang River Basin was studied. The main achievements of this paper are as follows: (1) the soil moisture distribution and crop root distribution can be regulated by controlling the depth of the wet layer in different growth stages, and the vertical control measures are mainly in the 0~60cm soil layer. The soil moisture content and root length density of 40~60cm soil were the most significantly affected. There was little difference in yield among different irrigation treatments, but there was great difference in the amount of irrigation needed and there was water saving space. (2) RZWQM model could accurately simulate the soil moisture movement and crop growth process of spring wheat in Shiyang River Basin. It can be used to optimize irrigation system. The effects of upper limit of irrigation and depth of wet layer in different growth stages on grain yield, irrigation amount, irrigation water utilization efficiency and irrigation times of spring wheat were simulated by using the model. The results showed that the effect of irrigation upper limit on irrigation quantity was much greater than on yield, and the decrease of irrigation upper limit would increase irrigation times and increase wheat yield. The aim of saving water and increasing yield can be achieved by regulating irrigation upper limit and the depth of wet layer in each growth stage. It is suggested that the irrigation schedule of spring wheat in this area should be as follows: the upper limit of irrigation water should be chosen as 80% field water holding capacity. The planned wet layer depth of seedling stage to jointing stage is 30 cm, that of jointing stage to heading stage is 60 cm, that of heading stage to filling stage is 50 cm, and that of planned wet layer is 70 cm at filling stage and mature stage. (3) under different irrigation treatments, the depth of wet layer is 70 cm. The estimation accuracy of crop evapotranspiration is quite different. With the increase of irrigation amount, the estimation accuracy of crop evapotranspiration was decreased, and the estimation error of crop evapotranspiration under high irrigation treatment was -14.13%. The water content of the upper layer of the root zone is closely related to the soil water stress. The average water content of the soil layer and above is replaced by the average value of the water content of the whole root zone for the calculation of soil water stress coefficient. The calculation accuracy of crop evapotranspiration under high irrigation treatment can be improved effectively, and the estimation error can be reduced to -9.97, and the crop evapotranspiration under low irrigation treatment can be estimated more accurately.
【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】：S152.7;S311

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