【摘要】：適宜的農(nóng)田水分條件是農(nóng)作物正常生長的基本保障。強(qiáng)降雨天氣和農(nóng)田排水不暢會(huì)使農(nóng)田地下水位過高(漬害)或田面淹水(澇害)。當(dāng)漬害和澇害影響了農(nóng)作物的正常生長和產(chǎn)量形成時(shí),就形成了澇漬脅迫。澇漬脅迫嚴(yán)重制約我國易澇易漬地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。近年來,受全球氣候變化的影響,我國洪澇漬災(zāi)害發(fā)生頻率越來越高,影響范圍越來越廣,也給我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了日益嚴(yán)重的威脅。長江中下游平原是我國三大棉產(chǎn)區(qū)之一,棉花種植面積約為我國棉花種植總面積的三分之一。受亞熱帶季風(fēng)氣候的影響,長江中下游平原在棉花的關(guān)鍵生育期內(nèi)(6～8月)降水集中、雨量大、歷時(shí)長,如遇農(nóng)田排水系統(tǒng)不完善或管理運(yùn)行不當(dāng),容易產(chǎn)生澇漬脅迫。由于棉花是一種對(duì)澇漬脅迫敏感的作物,澇漬脅迫會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐拿藁ㄉa(chǎn)造成嚴(yán)重影響。因此,根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田的澇漬成災(zāi)特點(diǎn),研究澇漬脅迫下的棉花響應(yīng)規(guī)律、探索合理的農(nóng)田排水指標(biāo)以及提出澇漬脅迫條件下的棉花產(chǎn)量的模擬方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“澇漬脅迫條件下旱作物水分生產(chǎn)函數(shù)研究”以及國家“十二五”科技支撐計(jì)劃“農(nóng)田除澇減災(zāi)工程綜合控制技術(shù)及工程模式研究”,選取地處長江中下游平原的湖北省作為研究區(qū)域,將棉花作為研究對(duì)象。以2003至2011年連續(xù)多年開展了測(cè)坑澇漬試驗(yàn)的實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ),綜合應(yīng)用方差分析、回歸分析、相關(guān)分析、結(jié)構(gòu)方程模型以及動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型等多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和模型模擬方法,分析了不同澇漬發(fā)生生育期(苗期、蕾期、花鈴期和吐絮期)和不同澇漬脅迫形式(單澇、單漬和先澇后漬)對(duì)棉花形態(tài)生長及產(chǎn)量的影響,提出了多生育期先澇后漬下的綜合排水指標(biāo),并構(gòu)建了澇漬脅迫下的經(jīng)驗(yàn)型動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型和機(jī)理型動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型。主要得出了以下研究成果:(1)在棉花形態(tài)生長的響應(yīng)方面,單漬脅迫即使歷時(shí)更長,對(duì)棉花形態(tài)生長的影響仍小于單澇脅迫,而先澇后漬脅迫的抑制作用最大。先澇后漬脅迫發(fā)生在蕾期和花齡期內(nèi)時(shí)均會(huì)顯著(p0.05)地抑制棉花的形態(tài)生長,而發(fā)生在吐絮期內(nèi)時(shí)抑制作用很小。葉面積的生長對(duì)先澇后漬脅迫最為敏感,其余依次是莖粗和株高。在棉花產(chǎn)量的響應(yīng)方面,單漬脅迫的減產(chǎn)作用小于單澇脅迫和先澇后漬脅迫�；ㄢ徠趦�(nèi)遭受先澇后漬脅迫會(huì)導(dǎo)致棉花顯著減產(chǎn),蕾期次之,而吐絮期內(nèi)減產(chǎn)作用較小。籽棉產(chǎn)量受單澇、單漬和先澇后漬脅迫的減產(chǎn)作用比干物質(zhì)產(chǎn)量大。(2)運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建了棉花在不同生育期內(nèi)的“澇漬脅迫—高溫天氣—棉花生長/產(chǎn)量”交互關(guān)系模型。模型運(yùn)行結(jié)果表明,加入對(duì)澇漬脅迫期間高溫天氣的考慮會(huì)影響棉花對(duì)澇漬最敏感生育期的判定。在考慮高溫影響后,棉花花鈴期是對(duì)澇漬最敏感的生育期,其澇漬敏感程度為苗期、蕾期和吐絮期的3倍以上。高溫和澇漬脅迫均會(huì)對(duì)棉花產(chǎn)量造成顯著的影響,但兩者間的交互作用僅在部分試驗(yàn)中出現(xiàn),這可能與澇漬影響的程度有關(guān)。另外,澇漬脅迫會(huì)顯著影響棉花的生殖生長但不會(huì)顯著影響營養(yǎng)生長,這可能與澇漬脅迫后營養(yǎng)生長的恢復(fù)生長有關(guān)。(3)在先澇后漬脅迫下,基于澇水和漬水時(shí)間劃分的排水指標(biāo)比基于地表水和地下水空間動(dòng)態(tài)過程劃分的排水指標(biāo)更為合理。單漬的減產(chǎn)作用是單澇的0.759倍。先期的澇會(huì)增強(qiáng)棉花對(duì)后續(xù)漬的適應(yīng)性,先澇后漬脅迫下漬的減產(chǎn)作用是澇的0.293倍�；谝陨戏治鼋⒌木C合排水指標(biāo)CSFEW30與棉花減產(chǎn)率之間呈極顯著的線性關(guān)系(R2=0.629,n=15,p0.001)。(4)以水分虧缺條件下常用的兩個(gè)動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型為基礎(chǔ),建立了澇漬脅迫下的動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型——改進(jìn)Morgan模型和改進(jìn)CROPR模型。兩個(gè)改進(jìn)模型均采用了與農(nóng)田水位動(dòng)態(tài)直接關(guān)聯(lián)的作物響應(yīng)函數(shù),因此與農(nóng)田排水中的水位管理銜接良好。兩個(gè)模型各有優(yōu)勢(shì),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。改進(jìn)Morgan模型是經(jīng)驗(yàn)型模型,所需資料少,模型模擬精度較高。改進(jìn)CROPR模型是機(jī)理型模型,較好地反映了作物生長和響應(yīng)的機(jī)理,模型模擬精度高。建立的兩個(gè)改進(jìn)模型均能較好地模擬澇漬脅迫下棉花的干物質(zhì)生長過程及籽棉產(chǎn)量。綜上所述,本文研究成果揭示了不同澇漬脅迫形式和不同澇漬發(fā)生生育期等多種客觀存在的澇漬條件下棉花生長及產(chǎn)量的響應(yīng)規(guī)律,提出了多生育期先澇后漬脅迫下的農(nóng)田排水指標(biāo),并構(gòu)建了與農(nóng)田排水的水位管理密切關(guān)聯(lián)的澇漬脅迫下的動(dòng)態(tài)產(chǎn)量模型。研究成果可為洪澇漬災(zāi)害下棉田的排水規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S562;S422
【圖文】：

逑３．２．２不同形式的澇潰脅迫對(duì)棉花產(chǎn)量的影響逡逑如圖３．１所示，５天單澇、８天單漬和澇５天后潰８天的先澇后漬脅迫均會(huì)逡逑顯著減少籽棉產(chǎn)量，但不會(huì)造成干物質(zhì)顯著減產(chǎn)。單澇、單漬和先澇后潰脅迫平逡逑均造成邋３７．６４％、２８．２４％和邋３３．４０％的籽棉減產(chǎn)，和邋２９．６５％、２２．４５％和邋２７．６７％的逡逑干物質(zhì)減產(chǎn)。由此可見，即使單潰歷時(shí)（３天、５天和８天）較單澇歷時(shí)（１天、逡逑３天和５天）更長，單漬造成的籽棉減產(chǎn)效應(yīng)仍不及單澇，這與前文結(jié)果中單澇逡逑和單漬脅迫對(duì)棉花形態(tài)生長影響的差異相吻合。另外，干物質(zhì)減產(chǎn)效應(yīng)不及籽棉逡逑產(chǎn)量，可能是因?yàn)槊藁ㄔ跐碀n脅迫解除后出現(xiàn)營養(yǎng)生長恢復(fù)現(xiàn)象，千物質(zhì)量同步逡逑呈現(xiàn)恢復(fù)過程。同時(shí)由于供給給棉花的水分和養(yǎng)分有限，生殖生長會(huì)因?yàn)闋I養(yǎng)生逡逑長的快速恢復(fù)而受到抑制

清潰脅迫下棉花生長和產(chǎn)量的響應(yīng)及模擬逡逑３．２．３不同發(fā)生生育期的先澇后漬脅迫對(duì)棉花產(chǎn)量的影響逡逑如圖３．２ａ所示，２００８年花鈴期內(nèi)澇３天潰５天的先澇后漬脅迫和２０１０年花逡逑鈴期內(nèi)澇３天漬７天的先澇后漬脅迫均會(huì)顯著降低籽棉產(chǎn)量，但在所有試驗(yàn)內(nèi)蕾逡逑期和吐絮期的先澇后潰處理均無顯著減產(chǎn)作用。２００８年蕾期、花鈴期和吐絮期逡逑內(nèi)先澇后潰脅迫分別導(dǎo)致籽棉產(chǎn)量下降２９．３６％、３８．３３％和－５．０２％，２００９年和２０１０逡逑年同項(xiàng)指標(biāo)分別下降２．５４％、２２．２１％、－３．９０％和５．４３％、２１．０１％和９．６６％。以上逡逑數(shù)據(jù)表明，各生育期內(nèi)先澇后漬脅迫均會(huì)造成籽棉不同程度的減產(chǎn)，其中花鈴期逡逑內(nèi)減產(chǎn)效應(yīng)最為顯著，而吐絮期內(nèi)減產(chǎn)效應(yīng)并不明顯，甚至出現(xiàn)不減產(chǎn)現(xiàn)象。逡逑在不同的生育期內(nèi)遭受澇漬脅迫后，棉花產(chǎn)量和形態(tài)生長的響應(yīng)規(guī)律基本一逡逑致。結(jié)果表明，發(fā)生在花鈴期內(nèi)的先澇后漬脅迫會(huì)給棉花的生長及產(chǎn)量帶來最嚴(yán)逡逑重的損害，其次是發(fā)生在蕾期的先澇后漬脅迫，而吐絮期內(nèi)的先澇后漬脅迫的影逡逑響很小。這與Ｂａｎｇｅ等（２００４）所得結(jié)論相似

圖５．１兩類排水指標(biāo)的比較逡逑Ｆｉｇ邋５．１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｗｏ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｄｒａｉｎａｇｅ邋ｉｎｄｉｃｅｓ逡逑圖５．１中描述了兩次水位動(dòng)態(tài)變化完全相同的澇潰脅迫過程，其中第一次澇逡逑漬過程用ＳＷＦＤＨ和ＳＥＷＳｏ指標(biāo)進(jìn)行描述，第二次澇漬過程則利用ＳＦＷ和ＳＥＷ３0逡逑指標(biāo)進(jìn)行描述。由圖５．１所示，在描述相同的澇漬過程時(shí)，兩類排水指標(biāo)之和相逡逑等，即為沈榮開等（１９９９ｂ）提出的累計(jì)地表及地下超標(biāo)準(zhǔn)水位指標(biāo)ＳＦＥＷ３Ｑ。兩類逡逑指標(biāo)的區(qū)別在于對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)水位的劃分方式不同，ＳＷＦＤＨ和ＳＥＷ、指標(biāo)以時(shí)間軸逡逑的節(jié)點(diǎn)（澇和漬發(fā)生的時(shí)間）進(jìn)行劃分，而ＳＦＷ和ＳＥＷ３0指標(biāo)以空間的節(jié)點(diǎn)（地逡逑表）進(jìn)行劃分。此外，圖５．１進(jìn)一步形象地表明了動(dòng)態(tài)水位指標(biāo)相較于澇潰時(shí)間逡逑指標(biāo)（圖中潰水歷時(shí)和淹水歷時(shí)和澇潰水深指標(biāo)（圖中水位）的優(yōu)越性。逡逑動(dòng)態(tài)排水指標(biāo)實(shí)質(zhì)上是多余的農(nóng)田水位在時(shí)間軸上的積分，因此同時(shí)包含了澇漬逡逑時(shí)間信息和澇潰水位信息。逡逑上述兩類指標(biāo)“ＳＦＷ和ＳＥＷ３0”和“ＳＷＦＤＨ和ＳＥＷＳｏ”

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱建強(qiáng),張文英,潘傳柏,程倫國,歐光華,陳曉群,程玲;幾種作物對(duì)澇漬脅迫的敏感性試驗(yàn)研究[J];灌溉排水;2000年03期

2 孔令波,朱春凱,趙衛(wèi);災(zāi)區(qū)澇漬耕地治理[J];水利科技與經(jīng)濟(jì);2001年01期

3 朱建強(qiáng),喬文軍;澇漬連續(xù)過程以時(shí)間為尺度的作物排水控制指標(biāo)研究[J];灌溉排水學(xué)報(bào);2003年05期

4 田小海,黃永平,黃智敏,吳家林;澇漬地農(nóng)業(yè)綜合整治開發(fā)示范區(qū)規(guī)劃探討[J];長江流域資源與環(huán)境;2003年03期

5 曹富友;姚章村;孫振鵬;;話說黑龍江“澇漬潛”與“鹽堿”及防治[J];水利天地;2007年05期

6 劉章勇;何浩;;江漢平原四湖地區(qū)澇漬地演替分級(jí)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J];生態(tài)學(xué)雜志;2008年09期

7 高蘭陽;李洪泉;陳濤;沈益新;任朝明;;植物對(duì)澇漬響應(yīng)的研究進(jìn)展[J];草業(yè)與畜牧;2010年02期

8 熊勤學(xué);;四湖地區(qū)暴雨后澇漬害遙感空間分析[J];湖北農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年10期

9 盧碧林,洪秀明,史方春;澇漬地稻田三雜配套模式的研究[J];湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);1998年02期

10 劉群紅,葉瀅;對(duì)鄱陽湖區(qū)農(nóng)田澇漬問題的討論[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 王曉紅;;澇漬脅迫對(duì)作物生長耗水機(jī)理及排水控制指標(biāo)研究[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2011）論文摘要集[C];2011年

2 陳嶸峰;李陶;徐強(qiáng);陳學(xué)好;;高等植物澇漬脅迫的生理機(jī)制和遺傳改良[A];2008園藝學(xué)進(jìn)展（第八輯）——中國園藝學(xué)會(huì)第八屆青年學(xué)術(shù)討論會(huì)暨現(xiàn)代園藝論壇論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 肖蓉;澇漬危害導(dǎo)致銀杏落果[N];江蘇農(nóng)業(yè)科技報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 錢龍;澇漬脅迫下棉花生長和產(chǎn)量的響應(yīng)及模擬[D];武漢大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 張曉燕;不同樹種在澇漬脅迫下生長及其生理特性的響應(yīng)[D];南京林業(yè)大學(xué);2009年

2 王瑗;澇漬對(duì)三個(gè)樹種生長及生理生化的影響[D];南京林業(yè)大學(xué);2011年

3 陳敏旗;澇漬脅迫對(duì)山烏桕、烏桕生理生化特性影響的研究[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2017年

4 張陽;不同方式育苗移栽棉對(duì)蕾期澇漬脅迫響應(yīng)的研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 王薇薇;新型氧肥解除林木幼苗澇漬脅迫的研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2776603