本文關(guān)鍵詞：集雨限量補灌對半干旱區(qū)農(nóng)田土壤水分及冬小麥產(chǎn)量的影響

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【摘要】：近年來,由于農(nóng)業(yè)水資源短缺形勢日益嚴(yán)峻,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)成為促進水資源有效利用及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。溝壟覆膜集雨種植技術(shù)是旱區(qū)發(fā)展起來的在提高降水利用效率與改善土地生產(chǎn)力方面效果顯著的一種種植方式。為使集雨種植技術(shù)適用于灌溉農(nóng)田,并充分發(fā)揮其增產(chǎn)節(jié)水效果,進而緩解當(dāng)前農(nóng)業(yè)水資源高耗低效的局面,本研究通過在寧南典型半干旱區(qū)2012-2015年度連續(xù)3個試驗?zāi)攴莸亩ㄎ辉囼?對不同集雨限量補灌模式下田間土壤水分效應(yīng)、作物生長發(fā)育狀況及增產(chǎn)增效機制進行探索,主要研究結(jié)果如下:1、集雨限量補灌對土壤水分特征的影響(1)集雨限量補灌模式有良好的蓄水保墑作用。在3年試驗期內(nèi),集雨補灌處理冬小麥生育前期(苗期-拔節(jié)期)0-200 cm土層土壤平均含水量均較相同補灌方式下的畦灌處理有所提高,0-40 cm土層土壤水分提升效果更為顯著,3個試驗?zāi)攴萜骄岣?.37%。(2)集雨限量補灌能調(diào)整土壤貯水利用的土層分布。在3年試驗期內(nèi),集雨限量補灌模式能改善冬小麥大部分生育階段上層土壤水分存蓄狀況,苗期到抽穗期0-40 cm土層土壤貯水量較畦灌處理平均增加6.88%,與此同時提高了冬小麥對中下層土壤貯水的利用能力,與畦灌模式相比,三個試驗?zāi)攴萑?0-120 cm土層土壤貯水消耗量平均提高22.28%,120-200 cm土層平均提高25.52%。2、集雨限量補灌對冬小麥耗水特性的影響(1)集雨限量補灌能增加冬小麥耗水構(gòu)成中土壤貯水消耗量的比例。3個試驗?zāi)攴莞骷晗蘖垦a灌處理生育期補灌量占總耗水量的比例均小于相應(yīng)畦灌處理,貯水消耗量及其占總耗水量比例卻有所增加,貯水消耗量平均增加27.11%,貯水消耗量所占比例平均提高8.07%。相同種植方式下,各試驗?zāi)攴菁暄a灌處理總耗水量及補灌量所占比例均隨著生育期補灌量的增加而增加,貯水消耗量所占比例表現(xiàn)規(guī)律則與之相反;在兩個平水年,補灌量相同時,生育前期補灌處理生育期貯水消耗量及其所占比例均較后期補灌處理有所提高,各指標(biāo)平均增幅分別為10.37%、6.02%。(2)集雨限量補灌可改善冬小麥生育期耗水狀況。在3年試驗期內(nèi),尚未進行補灌之前,集雨種植處理在冬小麥播種-返青期階段耗水量、耗水強度及耗水模系數(shù)均較相應(yīng)畦灌處理有所降低,階段耗水量3個試驗?zāi)攴萜骄档?2.05%,耗水強度及耗水模系數(shù)則分別平均降低12.3%、9.34%,在平水年降幅更為顯著;補灌開始后,生育期僅補灌一次的集雨處理(R1及R3)均增加了各耗水特性在小麥需水旺盛期的分配比例,3個試驗?zāi)攴莘登?成熟期階段耗水量較畦灌處理平均增加5.45%、耗水強度及耗水模系數(shù)分別平均增加5.46%、5.69%。相同種植方式下,集雨補灌處理間返青-成熟期各耗水特征值大小變化規(guī)律均表現(xiàn)為:生育期兩次補灌處理生育期一次補灌處理全生育期不補灌處理;補灌量相同時,在平水年小麥生長前期補灌的處理(r1)各耗水特征值均較生長后期補灌的處理(r3)有所增加。3、集雨限量補灌對冬小麥生長發(fā)育的影響(1)集雨限量補灌能促進冬小麥株高的增加。在3年試驗期內(nèi),各集雨種植處理在返青到成熟期各個生育階段較畦灌均能不同程度地增加冬小麥株高,在拔節(jié)-抽穗期表現(xiàn)最為顯著,3個試驗?zāi)攴菰黾臃葹?.11-35.96%。相同種植方式下,各年份成熟期集雨處理間株高大小變化規(guī)律均表現(xiàn)為小麥前后期均補灌處理(r2)前期補灌處理(r1)后期補灌處理(r3)不補灌處理(r0);補灌量相同時,3個試驗?zāi)攴萸捌谘a灌處理較后期補灌處理的株高平均增加3.78%,返青-拔節(jié)期補灌更有利于冬小麥的生長。(2)不同集雨限量補灌處理對冬小麥不同生育階段的干物質(zhì)積累影響各異。在返青-抽穗期,各集雨限量補灌處理公頃干物質(zhì)積累量均高于相應(yīng)畦灌處理,3個試驗?zāi)攴菀来卧黾?.66-15.87%、4.24-12.09%、11.44-29.88%;抽穗之后,生育期僅補灌一次的集雨種植處理(r1及r3)較相應(yīng)畦灌處理的增加優(yōu)勢逐漸降低,生育期補灌兩次的集雨處理(r2)抽穗-成熟期公頃干物質(zhì)積累量則在3個試驗?zāi)攴菥∮谙鄳?yīng)畦灌處理。相同種植方式下,前期補灌的集雨處理較后期補灌的集雨處理3個試驗?zāi)攴莞晌镔|(zhì)積累量平均增加8.53%,返青-拔節(jié)期補灌更有利于群體干物質(zhì)積累量的增加。(3)集雨限量補灌可促進花后同化物向籽粒的輸入,并提高其貢獻率。相同補灌方式下,各集雨限量補灌處理花后同化物輸入籽粒量及其對籽粒的貢獻率均高于畦灌處理,3個試驗?zāi)攴莼ê笸镙斎肓恳来卧黾?.21%、6.11%、9.52%,對籽粒的貢獻率則依次增加3.78%、6.02%、6.01%。相同種植方式下,集雨限量補灌處理花后同化物輸入籽粒量較不補灌處理有不同程度提高;補灌量相同時,前期補灌處理在平水年(2012-2013年度及2013-2014年度)花后同化物輸入籽粒量較后期補灌處理平均顯著增加16.92%,花后同化物對籽粒貢獻率平均增加8.02%。4、集雨限量補灌對冬小麥經(jīng)濟產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響(1)集雨限量補灌有助于冬小麥的增產(chǎn)。3年試驗條件下,不補灌的集雨種植處理(r0)及與前期補灌的集雨種植處理(r1)經(jīng)濟產(chǎn)量均較相應(yīng)的畦灌處理有所提高,兩處理平均增產(chǎn)幅度在3個試驗?zāi)攴菀来螢?.81%、5.51%、5.60%,由于集雨處理實際種植面積的減小,在公頃穗數(shù)較畦灌處理平均降低6.07%的情況下,產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗粒數(shù)和千粒重卻平均提高了5.06%、6.81%,有效彌補了穗數(shù)不足造成的經(jīng)濟產(chǎn)量損失。在2012-2013年度及2014-2015年度小麥生育后期降水相對較多的情況下,后期限量補灌的集雨處理(r3)經(jīng)濟產(chǎn)量較相應(yīng)的畦灌處理平均增加了6.54%,其增產(chǎn)原因同樣是穗粒數(shù)和千粒重增加,千粒重增加作用更為顯著,兩年平均增加9.78%。相同種植方式下,集雨種植不同補灌處理間經(jīng)濟產(chǎn)量關(guān)系表現(xiàn)為:前后期均補灌處理(R2)前期補灌處理(R1)后期補灌處理(R3)生育期不補灌處理(R0);補灌量相同時,由于公頃穗數(shù)及穗粒數(shù)的優(yōu)勢,3個試驗?zāi)攴萸捌谘a灌處理較后期補灌處理平均增產(chǎn)7.62%。(2)集雨限量補灌有助于冬小麥的增收。除前后期均補灌的集雨處理與相應(yīng)畦灌處理差異不大外,其余集雨補灌處理3個試驗?zāi)攴菔斋@后平均每公頃總收入及凈收益均較相應(yīng)的畦灌處理有不同程度的提高,每公頃總收入平均提高780.15元,每公頃凈收益平均提高948.76元。相同種植方式下,集雨限量補灌處理每公頃平均總收入及凈收益高于不補灌處理;補灌量及總投入相同時,前期補灌處理3個試驗?zāi)攴輧羰找孑^后期補灌處理顯著增加16.72%,集雨種植方式結(jié)合冬小麥生長前期限量補灌更有利于經(jīng)濟效益的提高。5、集雨限量補灌對冬小麥水分利用效率的影響集雨限量補灌對冬小麥水分利用效率有積極影響。各集雨限量補灌處理灌溉水利用效率及生育期總水分利用效率均高于相應(yīng)畦灌處理,3個試驗?zāi)攴莨喔人眯侍岣?0.21-114.78%,水分利用效率提高0.37-10.23%,在生育期降水量較少的2013-2014年度表現(xiàn)更突出;相同種植方式下,補灌量相同時,前期補灌的集雨種植處理(R1)3個試驗?zāi)攴萁邓眯瘦^后期補灌的集雨處理(R3)平均增加7.68%,灌溉水利用效率平均增加7.44%,水分利用效率平均增加4.36%。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S512.11;S152.7
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本文編號：1290310