【摘要】：水資源短缺是限制我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素。交替灌溉技術(shù)可以提高灌溉水利用效率,改善作物水分環(huán)境。但節(jié)水的同時作物水分虧缺及時診斷對于作物生長發(fā)育非常關(guān)鍵,特別是交替灌溉條件下作物對水分脅迫具有適應(yīng)機(jī)制,可通過補(bǔ)償效應(yīng)和氣孔開閉實(shí)現(xiàn)生理節(jié)水,以往研究得出的作物水分虧缺診斷指標(biāo)可能不再適用。而交替溝灌條件下水分虧缺指標(biāo)以及蒸騰量估算方面的研究還較少�；谝陨蠁栴},本研究于2016年在西北農(nóng)林科技大學(xué)節(jié)水灌溉試驗(yàn)站遮雨棚內(nèi)進(jìn)行了交替溝灌玉米試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)置常規(guī)灌溉處理(conventional furrow irrigation treatment,CFI)、交替溝灌高水處理(alternate furrow irrigation high water treatment,AFIH)和交替溝灌低水處理(alternate furrow irrigation low water treatment,AFIL)處理,CFI處理保持充分灌溉,AFIH和AFIL處理灌水量分別為CFI處理灌水量的2/3和1/2。本文分析了玉米葉溫、莖流和莖稈直徑的變化規(guī)律及影響因素,探討了交替溝灌玉米水分虧缺診斷的方法,并基于玉米莖流速率建立了交替溝灌玉米蒸騰估算模型,主要取得了以下結(jié)果:(1)不同灌水處理對玉米莖稈直徑、葉溫和莖流有不同程度的影響,交替灌溉條件下,AFIH與AFIL處理莖稈直徑日最大收縮量均大于CFI處理。而從莖稈直徑增長總量來看,AFIH處理CFI處理AFIL處理。成熟期玉米耗水較少,莖稈直徑自然生長已基本停滯,處理間差異較小。玉米冠層葉溫晴天時最高值均出現(xiàn)在14:00左右,最大值A(chǔ)FIL處理AFIH處理CFI處理。陰天時玉米冠層葉溫整體低于晴天,AFIL、AFIH處理玉米冠層葉溫大于空氣溫度,CFI處理玉米冠層葉溫略低于空氣溫度。玉米莖流速率晴天時日變化呈雙峰曲線,陰天時莖流速率出現(xiàn)多個峰值。晴天時莖流積累量明顯大于陰天,CFI累計莖流量最高,AFIH次之,AFIL最低。(2)不同灌水處理的玉米莖稈直徑日最大收縮量(maximum daily shrinkage,MDS)和日增長量(daily increase,DI)容易受到氣象因素干擾,直接應(yīng)用于玉米水分狀況診斷可能會引起較大誤差。MDS信號值(SignalMDS,SI_(MDS))與DI信號值(Signal DI,SI_(DI))可以很好地區(qū)分不同土壤水分條件下玉米莖稈指標(biāo)差異,能排除氣象因子的干擾,且與土壤水分相關(guān)性較好,可以應(yīng)用于玉米水分診斷。不同生育期內(nèi)SI_(MDS)與SI_(DI)診斷效果存在差異,通過信噪比理論篩選得到,拔節(jié)期內(nèi)SI_(DI)更適宜作為玉米水分診斷指標(biāo),抽穗期、成熟期內(nèi)SI_(MDS)是更適宜的診斷指標(biāo)。(3)玉米冠層葉氣溫差(canopy-air temperature difference,T_c-T_a)晴天時日變化呈拋物線型,14:00左右T_c-T_a達(dá)到最小值,作物需水情況最為敏感,可作為玉米冠層葉氣溫差的最佳測定時間。在不同時間段內(nèi)T_c-T_a與土壤水分的響應(yīng)規(guī)律不同,一天內(nèi)CFI處理玉米冠層葉氣溫差與30-40 cm土層含水率表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。交替溝灌條件下,大部分時段內(nèi),AFIH處理T_c-T_a與濕潤側(cè)20-30cm的土壤含水量表現(xiàn)出顯著相關(guān)性,AFIL處理T_c-T_a與濕潤側(cè)0-10cm和10-20cm處的土壤含水量密切相關(guān)。CFI、AFIH和AFIL處理玉米抽穗期內(nèi)T_c-T_a灌水臨界值分別為-0.27、0.76和0.90�；诠趯尤~氣溫差建立CWSI經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ桶l(fā)現(xiàn),觀測經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虲WSI的最佳時間應(yīng)選擇在晴朗天氣14:00左右;而理論模型在不同天氣條件下表現(xiàn)穩(wěn)定,10:00-16:00任意時刻CWSI均能用于在日尺度上診斷作物的水分狀況。理論模型CWSI與交替溝灌玉米干濕側(cè)根系土壤相對含水量均表現(xiàn)出顯著相關(guān)關(guān)系,根據(jù)AFIH、AFIL處理灌水特點(diǎn),以濕潤側(cè)相對土壤含水量為基準(zhǔn),提出了交替溝灌處理灌水閾值:AFIH處理拔節(jié)期和抽穗期CWSI0.37,成熟期CWSI0.48;AFIL處理拔節(jié)期CWSI0.44,抽穗期和成熟期分別為CWSI0.66和CWSI0.68。(4)不同灌水處理玉米莖流對環(huán)境因子的響應(yīng)有所差異,本研究表明影響CFI、AFIH處理莖流的主要因素是氣象因子,影響AFIL處理玉米莖流的主要因素為土壤水分�；谥鞒煞只貧w分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了莖流預(yù)測模型,根據(jù)模型誤差分析與模型不確定性分析,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型RMSE、d-factor值較小,R~2值達(dá)到了0.9以上,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測精度更高,模型更穩(wěn)定。利用不確定性分析找到了影響莖流的最敏感土層:CFI處理和AFIH處理莖流變化與20-30cm土層關(guān)系最密切;AFIL處理莖流變化關(guān)系最敏感的是10-20cm土層。
【圖文】：

8 交替溝灌夏玉米水分虧缺診斷與蒸騰估算研究2.3 試驗(yàn)設(shè)計及測定項(xiàng)目2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)在 6 個規(guī)格為 60 cm 80 cm 100 cm 的測坑中進(jìn)行。試驗(yàn)布置如圖 2-2 所示，每隔 10 cm 在每個測坑中間塑料薄膜兩側(cè)分別埋設(shè) 1 套土壤水分傳感器 ECH2O（Decagon，USA），兩邊各垂直布設(shè) 5 個，探頭間距 10 cm，每個測坑共設(shè)置 10 個探頭。裝土完成后，在測坑內(nèi)起壟，壟寬為 10 cm，2 壟間形成頂寬度為 15 cm 的溝，溝深 10 cm。

b.莖流日積累量b. The diurnal accumulation of Stem flow圖 3-6 玉米莖流日變化規(guī)律Fig. 3-6 Daily change rules of stem sap flow in different treatments速 與氣象因子的 關(guān)關(guān)系條件下玉米莖流速率的峰值和莖流日累積量的大小明顯受射波動，玉米莖流速率也呈現(xiàn)出規(guī)律變化。因此，，玉米莖流子的影響。圖 3-7 為玉米瞬時莖流速率與 Ra、VPD、RH 和a、Ra、VPD 呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），與 RH 呈顯著負(fù)相決定系數(shù)來看，氣象因子對莖流速率影響程度大小H。但莖流速率與氣象因子間關(guān)系較離散，這是因?yàn)闅庀笠蛟谡谟昱飪?nèi)，太陽輻射直接影響相對濕度和空氣溫度，而飽對濕度的綜合指標(biāo)，環(huán)境因子對莖流影響十分復(fù)雜，僅利用歸模型（表 3-4），如何提高其模型精度還需要進(jìn)一步研究
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S513

【參考文獻(xiàn)】

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4 張永勝;成自勇;張芮;馮靜霞;閆江鴻;;控制性交替隔溝灌溉對甜椒農(nóng)田蒸散特征的影響[J];水土保持學(xué)報;2009年02期

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9 李全起;陳雨海;周勛波;余松烈;;灌溉和種植模式對冬小麥播前土壤含水量的消耗及水分利用效率的影響[J];作物學(xué)報;2009年01期

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本文編號：2619208