基于作物的农田排水指标及排水调控研究

论文摘要

在多雨湿润地区,涝渍相伴相随、频繁发生,对作物影响很大;发展农业生产的关键在于改善排水条件、有效进行排水管理。根据研究区域实际,本文围绕作物排水调控问题开展了大量调查和比较系统的试验研究,力图通过研究提出具有一定理论基础和实用价值的新的农田排水指标,探索农田排水调控的理论与技术,更好地为农业生产服务。基于分析江汉平原水土环境特点,指出实行科学的水管理是改善江汉平原水土环境的关键环节;从流域内涝防治和田间涝渍防治以及减轻农业对水环境影响的角度,明确了具有湿地农区特色的灌排体系建设任务。以降水的自然属性,结合作物生产实际揭示区域降水特征,在总结前期研究和生产需要的基础上,进一步研究农田涝渍问题。通过多年气象资料分析,指出了能够带来农田涝渍危害的降水过程特点,揭示了研究区域农田涝渍在年内和年际间的发生规律,从不同角度较为系统地研究了雨情;对以雨量为基础诊断涝情的传统方法进行了改进,提出了新的雨量分析方法。根据多年研究积累和试验基地提供的大量基础资料,以湖北四湖流域及江汉平原为背景,重点研究了湿地农区农田地下水、土壤水的动态特征及与农田涝渍问题,揭示了湿地农区农田地下水、土壤水、降水和蒸发之间的关系,提出了基于地下水、土壤水动态的致渍性分析方法。结合江汉平原气候特点和主要种植制度,通过测坑试验、田间小区试验和大田观测调查等方法,从作物(棉花、油菜、夏大豆)生育期受一定奢水胁迫引起的表观形态变化及光合动态,以及在产量和品质性状上的表现,研究其对奢水胁迫的敏感性,探索排水调控的理论与技术途径,建立了作物相对产量或某些可量化的性状指标与排渍指标之间的数学关系,提出3种作物关键生育期排渍控制指标。以控制一次雨涝为目标的棉花涝渍相随试验为基础,提出了涝渍连续过程排涝、排渍控制指标确定方法;研究了作物在多个涝渍过程影响下的产量表现,建立了作物对涝渍胁迫的产量反应模型,揭示了作物产量与涝渍相随特征指标之间的数量关系。测坑试验结果表明,在多个涝渍过程连续发生的条件下,1)受涝3天、涝后3日将地下水位控制在30 cm,对现蕾～开花结铃期的棉花植株正常生长有显著影响;2)作物相对产量Ry与受涝累积时间Tw和地下水位埋深小于某一特定值的作用时间Tx之间有极显著的二元一次相关关系;3)涝、渍对作物的影响不同,涝对作物的影响大于渍,3年资料综合

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 1 研究背景
• 2 研究目的、意义
• 3 主要研究内容、目标及拟解决的关键问题
• 4 技术路线及方法
• 5 研究工作相关说明
• 6 各章内容安排
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外作物排水指标研究现状及分析
• 1.2 排水指标与排水标准
• 1.3 本文研究的主攻方向
• 第二章 作物生产的区域水土环境分析
• 2.1 自然地理
• 2.2 江汉平原及其四湖地区土壤简况
• 2.3 水土环境特征
• 2.4 制约农业发展的水土环境问题
• 2.5 改善区域水土环境的途径
• 2.6 本章小结
• 第三章 以降水为基础的涝渍分析与评价
• 3.1 站点及资料系列
• 3.1.1 站点介绍
• 3.1.2 资料系列
• 3.2 降水特征分析
• 3.2.1 降水过程的持续性
• 3.2.2 降水过程月内分布
• 3.2.3 次降水雨量分布
• 3.2.4 降水过程密集度
• 3.2.5 降水多度与涝渍相随
• 3.3 涝情分析
• 3.3.1 涝渍灾害性降水
• 3.3.2 涝情分析方法
• 3.3.3 几种涝情分析方法结果比较
• 3.4 旱、涝及其在不同时间尺度上的耦合分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 农田地下水动态与土壤水动态及其分析
• 4.1 基本分析资料与研究方法
• 4.1.1 观测点介绍
• 4.1.2 基本研究资料
• 4.1.3 研究方法
• 4.2 农田地下水动态特征
• 4.2.1 年季性
• 4.2.2 波动性
• 4.2.3 对降水的敏感性
• 4.2.4 微地形差异性
• 4.2.5 连动性
• 4.3 农田土壤水动态特征
• 4.3.1 年、季差异
• 4.3.2 微地形及地下水影响差异
• 4.3.3 土性变异引起的差异
• 4.4 地下水、土壤水与降水之间的关系
• 4.4.1 资料来源与分析方法
• 4.4.2 不同旱涝水平年月降水、地下水和土壤水的对应分布
• 4.4.3 湿地农区土壤水、地下水、降水、蒸发之间的相互关系
• 4.4.4 不同季节地下水埋深变化量与土壤水分变化量分析
• 4.5 基于地下水、土壤水动态的致渍性分析探讨
• 4.5.1 基于地下水埋深的致渍性分析评价
• 4.5.2 基于地下水动态的致渍性分析评价
• 4.5.3 基于土壤水分动态的致渍性分析评价
• 4.6 本章小结
• 第五章 作物对奢水胁迫的敏感性与排水调控研究
• 5.1 相关研究动态分析
• 5.2 几种作物不同生育阶段对持续受渍的敏感性与排水调控
• 5.2.1 材料与方法
• 5.2.2 结果与分析
• 5.2.3 结论与讨论
• 5.3 大豆产量性状对涝渍胁迫的响应
• 5.3.1 材料及方法
• 5.3.2 结果与分析
• 5.4 油菜和棉花某些表观形态对涝渍胁迫的响应
• 5.4.1 研究方法
• 5.4.2 油菜某些表观形态对涝渍胁迫的响应
• 5.4.3 棉花某些表观形态对涝渍胁迫的响应
• 5.5 涝渍胁迫对油菜、棉花光合速率的影响
• 5.5.1 研究方法
• 5.5.2 涝渍胁迫对油菜光合速率的影响
• 5.5.3 涝渍胁迫对棉花光合速率的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 受渍条件下作物的排水指标与排水调控研究
• 6.1 研究背景及相关研究进展
• 6.2 棉花、大豆关键生育期对受渍胁迫的响应及排渍调控
• 6.2.1 材料与方法
• 6.2.2 棉花受渍试验结果及分析
• 6.2.3 大豆试验结果及分析
• 6.3 油菜对受渍胁迫的响应及排渍调控
• 6.3.1 试验内容与方法
• 6.3.2 试验结果及其分析
• 6.3.3 油菜受渍试验研究主要结论及讨论
• 6.4 本章小结
• 第七章 涝渍相随条件下作物的排水指标与排水调控研究
• 7.1 研究背景
• 7.2 以控制一次雨涝致渍致涝为目标的涝渍相随影响研究
• 7.2.1 研究内容与方法
• 7.2.2 棉花花铃期涝渍相随试验结果及其分析
• 7.2.3 大豆结荚期涝渍相随试验结果及其分析
• 7.2.4 涝渍连续过程排涝、排渍时间指标的确定
• 7.3 多次涝渍相随对棉花产量的影响研究
• 7.3.1 试验内容与方法
• 7.3.2 多次涝渍过程接连发生对棉花产量的影响分析
• 7.3.3 多次涝渍过程间歇发生对棉花产量的影响分析
• 7.3.4 涝渍发生时段及其组合对作物产量的影响
• 7.4 多次涝渍过程间歇出现对油菜产量的影响
• 7.4.1 试验内容与方法
• 7.4.2 试验结果及分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 适应农田涝渍调控的田间工程建设相关问题研究
• 8.1 农田排水调查
• 8.1.1 地面排水状况调查
• 8.1.2 地下水位调查
• 8.1.3 排水沟水位调查
• 8.1.4 土壤相关性质及农田承载力调查
• 8.1.5 气象调查及类似排水地区调查
• 8.2 暗管排水若干问题探讨
• 8.2.1 暗管排水必要性判断
• 8.2.2 暗管设计排水量
• 8.2.3 地下水位控制目标
• 8.2.4 暗管排水与规划单元排灌系统的关系
• 8.2.5 暗管排水其他问题
• 8.3 适应涝渍防治、生产高效的新型农田结构
• 8.3.1 涝渍地域农田一般结构形态及分析
• 8.3.2 优化涝渍地域农田结构对工程整理的基本要求
• 8.3.3 新型农田结构的特征及其构建
• 8.4 本章小结
• 第九章 结语
• 9.1 主要研究成果
• 9.2 研究特色与创新
• 9.3 进一步需要研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介