本文關鍵詞： 膜下滴灌 棉花 根系分布 鹽分累積 水鹽運移　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：膜下滴灌技術具有顯著的節(jié)水、抑鹽和增產(chǎn)效果,在新疆干旱區(qū)棉田獲得大面積推廣應用。由于氣候干旱和灌水量有限,長期膜下滴灌棉田土壤鹽分演變趨勢和累積效應近年來倍受研究人員和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門關注。本文以新疆瑪納斯河流域膜下滴灌棉田為研究對象,于2011年和2012年針對兩種典型種植模式(傳統(tǒng)種植模式和超寬膜種植模式)開展了大田試驗,在統(tǒng)計分析和概化棉花根系分布特征的基礎上建立了二維根系吸水模型和土壤水鹽運移數(shù)值模型,經(jīng)驗證后對不同水文年型長期膜下滴灌棉田的土壤水分、鹽分運移趨勢進行了模擬,并繼而探討分析了根系層的鹽分累積效應,得到主要結(jié)論如下：1、兩種典型種植模式下棉花的根長密度分布特征如下：垂直方向上,隨著生育期的延長,棉花最大扎根深度及各深度處的根長密度均不斷增加,且集中分布在0～50 cm土層；水平方向上根系的分布存在一定差異,由于窄行中央布置的滴灌帶基本可滿足兩側(cè)棉花生長的水肥需求,同時還可有效刺激根系的側(cè)向生長,相鄰植株行的側(cè)根生長及相互交匯作用使得棉花根長密度在水平方向上的空間差異逐漸減少。2、為了建立可靠的根系吸水模型,引入相對根長密度來概化膜下滴灌棉花根系的分布特征,統(tǒng)計分析結(jié)果表明；(1)垂直方向(以相對深度zr表示,0≤zr≤1)上,不同生育期棉花相對根長密度(NRLD)隨zr增加逐漸減少,地表處(z-rO)最大,最大扎根深度處(Zr=1)為0；水平方向上NRLD的差異采用常規(guī)統(tǒng)計特征值予以評估：不同取樣位置間的NRLD值與均值(MN)較為接近,其標準差(SD)較小,根系集中的上半部分根區(qū)NRLD的變異程度(CV)較低,因此整體從統(tǒng)計意義上來講,NRLD在水平方向上的差異可以忽略,其分布特征可概化為垂直一維函數(shù)。(2)選用垂直一維函數(shù)α(1-z,)α-1來描述NRLD的分布,相關優(yōu)化擬合、檢驗驗證過程如下：首先對2012年的實測NRLD進行擬合、并采用2011年實測值予以檢驗,結(jié)果表明擬合效果良好；之后,集合2011-2012年田間試驗實測獲得的全部NRLD值進行擬合,經(jīng)優(yōu)化獲得擬合系數(shù)(亦即地表NRLD值)α=1.96,實測值與擬合分布之間吻合較好,表明擬合函數(shù)可用于描述膜下滴灌條件下棉花根長密度的分布規(guī)律；最后還應用從國內(nèi)外文獻中檢索獲得的2314組實測NRLD數(shù)據(jù)來對以上優(yōu)化獲得的NRLD概化函數(shù)進行了檢驗驗證,實測值與擬合分布基本吻合,表明本文概化獲得的NRLD函數(shù)也許可以在更大范圍內(nèi)應用。3、采用上述NRLD概化函數(shù)建立根系吸水模型,使棉田水鹽運移模擬可以避免繁瑣的田間根系測定得以連續(xù)進行。根據(jù)所建立的根系吸水模型和土壤水鹽運移模型,對傳統(tǒng)種植模式下(2011年)超寬膜種植模式下(2012年)棉花生長季內(nèi)膜下滴灌棉田中的土壤水鹽動態(tài)進行了模擬,模擬值與實測值吻合較好。模擬結(jié)果表明所選用的土壤物理參數(shù)及所建立的根系吸水模型和土壤水鹽運移模型可靠,可用于模擬當?shù)啬は碌喂嗝尢镏械耐寥浪}運移規(guī)律。4、北疆膜下滴灌棉田典型灌溉制度及當?shù)?石河子地區(qū))代表性水文年型(豐水(25%)、平水(50%)和枯水(75%)年及2002-2011年)條件下,采用驗證后的土壤水鹽運移模型對連續(xù)十年采用膜下滴灌技術的棉田土壤水鹽運移過程及變化趨勢進行了模擬,模擬結(jié)果表明：(1)初始含鹽量較高的棉田連作10年,各水文年型不同均衡時期棉田0～30 cm、0～60cm土體的鹽分波動過程比較劇烈,積鹽現(xiàn)象與脫鹽現(xiàn)象交替出現(xiàn)�？傮w來看,不同水文年型各均衡年度內(nèi)棉田根系層0～100 cm土體總體呈現(xiàn)脫鹽趨勢。由于年際深層滲漏水量較小且總體呈現(xiàn)減小趨勢,因此根系層0～100cm土體的脫鹽量逐年減小。(2)在豐水年和典型灌溉制度條件下,含鹽量較低的棉田連作10年,根區(qū)0～100cm土體鹽分呈現(xiàn)逐年累積的趨勢,鹽分主要累積在40～80cm土體。長期連續(xù)種植可能對棉花生長和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有不利影響。
[Abstract]:In order to establish a reliable root water absorption model , the distribution of soil moisture and salt transport in cotton field under long - term film was studied . ( 2 ) The distribution of NRLD is described by using the vertical one - dimensional function 偽 ( 1 - z , ) 偽 - 1 , and the correlation optimization is fitted . The results show that the obtained NRLD function can be used to describe the distribution of soil water and salt in cotton field .

【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S562;S275.6
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本文編號：1441972