本文關(guān)鍵詞：旱地土根系統(tǒng)水分運移對化學(xué)調(diào)控的響應(yīng)機制及模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：化學(xué)調(diào)控技術(shù)是基于水分調(diào)控的一項重要旱地農(nóng)業(yè)技術(shù),具有易實施、投入小且見效快等優(yōu)點。化學(xué)制劑通過自身獨特的作用效應(yīng)(比如：減輕土表結(jié)皮,增強土壤持水性能,抑制葉面氣孔開度等)來調(diào)控水分在土壤和作物系統(tǒng)內(nèi)的運移,促進(jìn)水分的高效利用。相較于單種化控制劑的調(diào)控而言,多種化控制劑聯(lián)合調(diào)控的作用效果更加全面,能在更大程度上提高水分利用效率,對緩解旱地農(nóng)業(yè)區(qū)水資源壓力有重要的指導(dǎo)意義。本文通過田間栽培試驗、土壤培養(yǎng)試驗和土柱試驗等方法,研究了基于玉米產(chǎn)量最優(yōu)的多種化控制劑聯(lián)合應(yīng)用模式,并深入探討了土根系統(tǒng)中水分運移的化學(xué)聯(lián)合調(diào)控機制,構(gòu)建了化控制劑應(yīng)用條件下基于Richards方程水力參數(shù)為時變函數(shù)的土壤水分運移模型及根系吸水模型,并在田間化控制劑應(yīng)用條件下對模型進(jìn)行了應(yīng)用和驗證。主要結(jié)論如下：(1)對雨養(yǎng)控肥條件下土壤改良劑PAM、保水劑SAP和葉面蒸騰抑制劑FA三種典型化控制劑的應(yīng)用組合模式進(jìn)行了連續(xù)3年(2012年～2014年)的田間栽培試驗,發(fā)現(xiàn)PAM對玉米產(chǎn)量的影響并不顯著,而SAP、FA和氮肥的施用均對玉米產(chǎn)量有極顯著的影響,且SAP和FA,SAP和氮肥之間還存在顯著的交互作用；建立的回歸模型表明,當(dāng)SAP施用量為93.38kg/km2,FA施用量為23.03 kg/km2,施肥量為376.88 kg/km2時,預(yù)期可得到最大玉米產(chǎn)量為1.36 kg/m2。(2)SAP對土壤水力參數(shù)和持水特性產(chǎn)生時變性影響,本文提出了在水力參數(shù)D(θ)剴和K(θ)中引入時間項t的思路以體現(xiàn)化控制劑帶來的這種影響,并將化控制劑施入土壤中的時間和試驗進(jìn)行時間視為同一時間t,建立了基于Richards方程水力參數(shù)為時變函數(shù)(D(θ,t)和K(θ,t))的土壤水分運移模型,本文提出的模型構(gòu)建思路和數(shù)值求解方法也為進(jìn)一步實現(xiàn)構(gòu)建化控制劑應(yīng)用條件下考慮作物根系吸水的水分運移模型提供了可行條件。(3)提出了基于Richards方程水力參數(shù)為時變函數(shù)的土壤水分運移模型根系吸水源匯項的反求估算方法,并設(shè)置了數(shù)值試驗對該反求方法的穩(wěn)定性進(jìn)行了檢驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)吸水間隔、水力參數(shù)、測試誤差和儀器精度對該反求方法穩(wěn)定性的影響較大,時間步長、層狀土壤及邊界條件對模型穩(wěn)定性的影響較�。粫r間間隔5-17d,步長1000～10000,誤差控制在0.9以內(nèi),儀器精度控制在0.03以內(nèi),土面蒸發(fā)控制在0.6以內(nèi)為該反求方法的適宜條件。(4)SAP的應(yīng)用可以增強根系吸水性能,FA則可以通過減小葉面氣孔導(dǎo)度而在一定程度上抑制根系吸水,比較分析化控制劑對根長密度和根氮質(zhì)量密度的影響效應(yīng)后發(fā)現(xiàn),化控制劑對玉米前期根長密度的增加起到了很大的作用,但隨著玉米的生長這種提升作用逐漸減弱,而化控制劑對根氮質(zhì)量密度的作用效應(yīng)與根長密度相反,表現(xiàn)為逐漸提升根氮質(zhì)量密度,且作用效應(yīng)更為穩(wěn)定,其更符合根系吸水反求值在土壤剖面的分布規(guī)律。(5)SAP和FA的聯(lián)合應(yīng)用有效減輕了作物的“光合午休”現(xiàn)象,其增強玉米光合速率的同時一定程度上抑制了蒸騰；綜合分析玉米根系發(fā)育、葉面氣孔導(dǎo)度和內(nèi)源激素之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn),玉米根長密度、根氮質(zhì)量密度和氣孔導(dǎo)度不僅僅受單一激素的影響,還受多種激素的共同影響,SAP和FA主要通過調(diào)控ABA、ABA/(ZR+GA+IAA)在作物中的分布,進(jìn)而實現(xiàn)對根系功能的調(diào)控,另一方面則通過調(diào)控ZR、ZR/ABA在作物中的分布來實現(xiàn)對葉面氣孔導(dǎo)度的調(diào)控。(6)分別基于根長密度和根氮質(zhì)量密度來構(gòu)建模型對根系吸水情況進(jìn)行模擬,結(jié)果表明基于根氮質(zhì)量密度構(gòu)建的模型更能體現(xiàn)化控制劑應(yīng)用條件下的根系吸水規(guī)律,與本文機理探討的結(jié)論一致；基于根長密度的吸水模型在SAP施入層的模擬值與“實測值”有較大出入,主要是由于SAP抑制了該土層中根系長度增加而出現(xiàn)的模擬失真；在田間條件下的模擬結(jié)果表明,本文構(gòu)建的考慮根系吸水的水分運移模型可以較好地反映化學(xué)調(diào)控對土根系統(tǒng)中水分運移的作用效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：化學(xué)調(diào)控 保水劑 黃腐酸 土壤水分運移 根系吸水
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S152.7;S513
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究的背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展12-22
• 1.3 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容22-23
• 第二章 研究方法與試驗方案23-32
• 2.1 研究方法23
• 2.2 技術(shù)路線23-25
• 2.3 試驗方案25-32
• 第三章 基于產(chǎn)量最優(yōu)的化學(xué)聯(lián)合調(diào)控模式32-45
• 3.1 化學(xué)聯(lián)合調(diào)控概念32-33
• 3.2 化學(xué)聯(lián)合調(diào)控優(yōu)化模式定性篩選試驗結(jié)果分析33-37
• 3.3 化學(xué)聯(lián)合調(diào)控優(yōu)化模式定量篩選試驗結(jié)果分析37-42
• 3.4 化學(xué)聯(lián)合調(diào)控優(yōu)化模式驗證試驗結(jié)果分析42
• 3.5 討論與分析42-43
• 3.6 小結(jié)43-45
• 第四章 土壤持水特性及水力參數(shù)對化學(xué)調(diào)控的響應(yīng)45-60
• 4.1 對非飽和擴散率的影響45-51
• 4.2 對水分特征曲線的影響51-54
• 4.3 對非飽和導(dǎo)水率的影響54-58
• 4.4 討論與分析58-59
• 4.5 小結(jié)59-60
• 第五章 化控條件下土壤水分運移模型構(gòu)建及根系吸水項的反求估算方法60-78
• 5.1 水力參數(shù)為時變函數(shù)的土壤水分運移模型的構(gòu)建及求解60-64
• 5.2 玉米根系吸水項反求估算方法64-65
• 5.3 反求估算方法穩(wěn)定性分析65-76
• 5.4 討論與分析76-77
• 5.5 小結(jié)77-78
• 第六章 玉米生理功能及根系發(fā)育對化學(xué)調(diào)控的響應(yīng)78-101
• 6.1 土壤剖面含水率分布的響應(yīng)78-80
• 6.2 根系吸水的響應(yīng)80-83
• 6.3 根長密度的響應(yīng)83-85
• 6.4 根氮質(zhì)量密度的響應(yīng)85-87
• 6.5 光合生理性能的響應(yīng)87-91
• 6.6 內(nèi)源激素的響應(yīng)91-96
• 6.7 討論與分析96-99
• 6.8 小結(jié)99-101
• 第七章 化學(xué)調(diào)控作用下玉米根系吸水模型的構(gòu)建及應(yīng)用101-116
• 7.1 根系吸水模型的構(gòu)建思路102-103
• 7.2 基于根長密度的根系吸水模型構(gòu)建103-105
• 7.3 基于根氮密度的根系吸水模型構(gòu)建105-107
• 7.4 適應(yīng)性檢驗107-110
• 7.5 考慮根系吸水的水分運移模型在田間條件下的應(yīng)用及驗證110-114
• 7.6 討論與分析114-115
• 7.7 小結(jié)115-116
• 第八章 結(jié)論與建議116-119
• 8.1 主要結(jié)論116-118
• 8.2 進(jìn)一步研究的建議118-119
• 參考文獻(xiàn)119-130
• 致謝130-131
• 作者簡介131-132

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：444152