發(fā)布時(shí)間：2020-07-31 08:15

【摘要】：本研究通過盆栽試驗(yàn)由稱重法測(cè)定的玉米蒸騰速率對(duì)包裹式莖流計(jì)測(cè)定的玉米莖流速率進(jìn)行標(biāo)定,進(jìn)而藉由標(biāo)定方程,在田間條件下用包裹式莖流計(jì)連續(xù)監(jiān)測(cè)旱作玉米蒸騰速率(T),并由土壤水量平衡法測(cè)算農(nóng)田蒸散量(ET),結(jié)合作物生長(zhǎng)過程、土壤水熱條件及氣象要素的測(cè)定,分析旱作春玉米蒸騰、農(nóng)田蒸散的時(shí)程變化規(guī)律及其比例(T/ET)關(guān)系;在此基礎(chǔ)上,通過觀測(cè)和比較地膜覆蓋對(duì)旱作春玉米生長(zhǎng)過程、產(chǎn)量和WUE的影響,及其與T/ET的關(guān)系,揭示玉米田覆膜節(jié)水增產(chǎn)作用機(jī)理。研究結(jié)果表明:(1)與稱重法測(cè)定的蒸騰值相對(duì)比,包裹式莖流計(jì)測(cè)定的莖流值存在一定的偏差,因此標(biāo)定莖流計(jì)從而提高其測(cè)量精度是十分必要的。在日變化尺度上,由于土壤—植物—大氣系統(tǒng)水流的非穩(wěn)態(tài)性,葉片蒸騰速率與莖流速率表現(xiàn)出不同步,取日平均值為測(cè)定值,對(duì)二者進(jìn)行回歸分析,得出線性標(biāo)定方程:y=0.764x+4.944(R2=0.97**);y=0.839x(過坐標(biāo)原點(diǎn),R2=0.96**)。(2)傳統(tǒng)平作大田玉米莖流量的日變化一般表現(xiàn)為單峰或者雙峰型曲線。玉米蒸騰累積量呈S型曲線。不同天氣條件下,玉米蒸騰速率存在顯著差異。玉米蒸騰速率與太陽(yáng)總輻射、光合有效輻射、空氣溫度及飽和水汽壓差有顯著的正相關(guān)性。與相對(duì)濕度有顯著的負(fù)相關(guān)性。黃土塬區(qū)玉米生長(zhǎng)中后期T/ET為63.3%,全生育期的T/ET為53%;且T/ET與LAI呈線性函數(shù)關(guān)系。為減少傳統(tǒng)種植方式的無效土壤蒸發(fā),應(yīng)采用適應(yīng)性的保墑措施。(3)玉米田覆膜處理對(duì)比表明,由于提高土壤溫度,覆膜玉米的出苗率顯著高于露地玉米,分別為98.1%和80.2%,覆膜提早玉米各生育階段的時(shí)間平均為1.6 d,全生育期縮短14 d。覆膜能顯著地促進(jìn)玉米出苗并加快玉米生育進(jìn)程,是有效的抗旱保苗種植方式。2013年在抽雄吐絲期后,株高和LAI基本達(dá)到全生育期的最大值,覆膜玉米的株高和LAI比露地的分別高40.3%和17.13%;在成熟期,覆膜玉米的生物量比露地的多40.1%。2015年覆膜處理LAI在播種2個(gè)月后比露地處理高92%。覆膜促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng),使玉米在生育前期干物質(zhì)迅速累積。(4)覆膜玉米植株的蒸騰速率始終高于露地玉米,蒸騰速率日變化的峰值顯著地高于露地玉米。兩年不覆膜旱作玉米生長(zhǎng)中后期的T/ET分別為68.1%和61.6%,覆膜玉米的T/ET分別為85.5%和85.9%。T/ET隨LAI的增加而呈對(duì)數(shù)函數(shù)形式上升。當(dāng)LAI由1增加到3.5時(shí),覆膜處理的T/ET由47.9%迅速增大到84.1%,不覆膜處理的T/ET也迅速的由29.6%增至68.8%。相同的LAI下,覆膜處理的T/ET均大于不覆膜處理。將本研究實(shí)測(cè)所得的T/ET值與通過康紹忠公式計(jì)算得出的T/ET值相比較,二者接近,變化趨勢(shì)基本相同。(5)覆膜與露地處理下的玉米行粒數(shù)差異不顯著,但覆膜處理的玉米穗粒數(shù)、單穗重及百粒重等顯著大于露地處理的。覆膜玉米的產(chǎn)量、生物量及收獲指數(shù)明顯高于露地(P0.05)。兩年覆膜玉米全生育期的蒸騰量分別為299.1和303.4 mm,顯著高于不覆蓋處理的224.7和235.0 mm;同時(shí),兩年的T/ET分別為73.0%和74.7%,顯著高于不覆膜處理的55.1%和54.0%。兩年的覆膜玉米WUE_(ET)為35.5 kg ha~(-1) mm~(-1)和30.6 kg ha~(-1)mm~(-1),也顯著高于不覆膜玉米的18.7 kg ha~(-1) mm~(-1)和20.9 kg ha~(-1) mm~(-1)。(6)地膜覆蓋對(duì)土壤溫度的作用主要表現(xiàn)為增溫。在早8:00時(shí)刻,覆膜的溫度在5 cm和10 cm土層顯著地高于不覆膜處理,且略高于無作物種植的裸地,降低了玉米土壤的晝夜溫差。與不覆膜處理相比,覆膜早期使土壤溫度提高1-4℃。覆膜條件下各個(gè)土層各個(gè)時(shí)刻的土壤溫度均高于不覆膜處理。由于玉米植株的葉片對(duì)土壤遮陰作用明顯,7月中旬至8月初,覆膜對(duì)土壤的增溫效果沒有生育前期大。(7)從玉米播種至7月初,覆膜處理下的土壤貯水量(0-300 cm)持續(xù)高于不覆膜處理,然而隨后,覆膜處理在0-40 cm土層的貯水量比露地的高;在40-140cm土層,隨著玉米的蒸騰耗水增大,覆膜的土壤含水量小于露地,使得不覆膜處理的土壤貯水量反而高于覆膜處理的。因此,覆膜顯著提高了玉米在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段保蓄的土壤水分,促進(jìn)了其后期的生殖生長(zhǎng);同時(shí),覆膜條件下旺盛生長(zhǎng)的玉米植株也增加了玉米對(duì)土壤深層水分的利用。(8)地膜覆蓋的效應(yīng)是溫度和水分綜合影響的結(jié)果,其為玉米的生長(zhǎng)發(fā)育提供了有利的水熱條件。與露地玉米比較,覆膜玉米的表層土壤溫度的增加,顯著地促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)發(fā)育,增加了生物量和LAI,強(qiáng)化了蒸騰耗水T;同時(shí),覆膜增加了土壤水庫(kù)中的可利用水分含量,調(diào)節(jié)了土壤對(duì)玉米的水分供給,降低了作物無效蒸騰E,從而增加了T/ET比例。(9)土壤—春玉米系統(tǒng)水分運(yùn)移的研究結(jié)果表明,從土壤到葉片的水勢(shì)差表現(xiàn)為早晨和傍晚小,中午較大。蒸騰(莖流)速率隨著土壤水勢(shì)的降低,峰值逐漸降低,日蒸騰(莖流)量逐漸減小。土壤—春玉米系統(tǒng)水流阻力的日變化表現(xiàn)為上午較小,下午較大。土壤水勢(shì)對(duì)系統(tǒng)水流阻力有顯著影響,隨著土壤水勢(shì)降低,系統(tǒng)水流阻力顯著增加。系統(tǒng)水容的日變化為上午較小,下午較大。系統(tǒng)水流阻力與水容密切相關(guān),即當(dāng)水流阻力降低時(shí),系統(tǒng)水容升高。當(dāng)土壤水勢(shì)降低時(shí),時(shí)間“常數(shù)‖增加。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S513
【圖文】：

第二章 研究方法和數(shù)據(jù)處理2.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)布設(shè)于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站綜合觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)（圖 2-1）。試驗(yàn)地地理坐標(biāo)為 107°41′E，35°14′N，海拔 1220 m，位于長(zhǎng)武塬塬面，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。當(dāng)?shù)啬昃邓?584 mm，4-9 月（玉米生育期）年均降水量為 466.4mm，年均氣溫 9.1 C，無霜期 171 天，地下水位 50-80 m，年蒸發(fā)量高達(dá) 940mm，屬典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該地區(qū)地貌屬高原溝壑區(qū)，塬面與溝壑分別占 35%和 65%，地帶性土壤為黑壚土，母質(zhì)是深厚的中壤質(zhì)馬蘭黃土，具有良好的 土壤水庫(kù)‖效應(yīng)（李玉山 1983），平均土壤容重為 1.3g cm-3，田間持水量為 22±2%，萎蔫系數(shù)為 6±2%。圖 2-2 為進(jìn)行試驗(yàn)的 2012、2013 和 2015 年降水量及多年降水量分布。2012 年全年降水量 480.8mm，4-9 月的降水量為 440.0mm，2013 年全年降水量 576.8mm，4-9 月的降水量為 520.2mm，2015 年全年降水量 578.2mm，4-9 月的降水量為 454.1mm，與多年比較更為集中。且 2013年 7 月降水為 237mm，而 2015 年 7 月降水僅為 33.3mm。

圖 2-4 玉米全膜雙壟溝種植方式示意圖Figure 2-4 Sketch of double ridges and furrows with mulched目及方法莖流日變化采用美國(guó) Dynamax 公司生產(chǎn)的包裹式莖流計(jì)測(cè)選擇具有代表性的春玉米，將莖流傳感器包裹在第二莖節(jié)。、均勻地涂抹一層導(dǎo)熱硅膠，然后將探頭固定在植株上，最箔用來防雨和阻隔陽(yáng)光的照射）。本試驗(yàn)采用的莖流計(jì)，數(shù)據(jù)每小時(shí)自動(dòng)記錄一次，單位時(shí)間內(nèi)個(gè)體水平的莖流速率算出其日莖流量，其單位為（g d-1）。大田每個(gè)小區(qū)安裝 3 直徑逐漸變粗，再加上探頭的加熱作用會(huì)影響玉米生長(zhǎng)，所重新安裝包裹式探頭。式塞流計(jì)探頭差異性檢驗(yàn)栽試驗(yàn)不同探頭間測(cè)量值的差異，將包裹式莖流計(jì)探頭安裝

第二章 研究方法和數(shù)據(jù)處理 株直徑范圍為 13-23mm，其中 76%的植株直徑范圍在 19-21mm 之間性植株直徑范圍為 20-32mm，其中 80%的植株直徑范圍在 28-30mm15 年不覆膜處理的代表性植株直徑范圍為 14-24mm，其中 75%的植1mm 之間；覆膜處理的代表性植株直徑范圍為 22-32mm，其中 78% 27-29mm 之間（圖 2-7）。因此，我們將此范圍的植株作為代表性植。

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