膜下滴灌棉田土壤水势实时监测与灌溉制度研究

论文摘要

发展农业的根本出路在于节水。节水灌溉不仅仅是技术问题,而且是关系到农业发展的根本问题,是实现水资源可持续利用战略和实现从粗放经营到集约经营战略的具体体现。随着农业信息化技术的飞跃发展,传感器、自动化等信息技术已开始广泛应用于精准农业领域,为土壤墒情实时监测提供了一条切实可行的途径。在做好土壤墒情实时监测的同时,也应结合农艺技术,确立灌溉制度。棉花灌溉制度不仅仅受棉株、土壤因素的影响,气候等因素也对灌溉起着直接作用。因此,只有对灌溉制度进行长期研究才能真正实现节水灌溉目的。本文在国内外有关监测土壤墒情信息的农业信息技术、棉花灌溉制度等研究基础上,采用TS-2型土壤水分传感器采集土壤墒情信息,实现田间局部区域内土壤水势实时监测;此外在灌溉试验基础上,总结出杂交棉品种标杂A1各生育期临界土壤水势值和灌溉制度。主要研究结果如下:1)本系统采用TS-2型压阻式土壤水势传感器实时监测0～20cm和20～40cm不同深度范围土壤水势,通过四通道土壤水势变送器把数据信号传输到计算机,计算机接收到信号之后,通过系统软件实时监测土壤水势动态变化。根据北疆灌溉实际情况,TS-2型压阻式土壤水势传感器布置在0～20cm和20～40cm两个土壤层;同时,标定出棉田0～20cm和20～40cm土壤层的水分特征曲线,通过土壤水分特征曲线方程把实时监测的不同深度土壤水势值转化为土壤相对含水量,以此直观判断土壤墒情信息。2)在前人研究棉花各生育期倒四叶需水临界凌晨叶水势基础上,结合不同土壤层水势和相应棉株倒四叶凌晨叶水势的关系方程,可得出:在棉花花前期、花铃期和吐絮期,0～20cm土壤层灌溉需水临界土壤水势值分别为-34.9KPa、-40.2KPa、-45.0KPa;20～40cm土壤层灌溉需水临界土壤水势值分别为-43.3KPa、-49.1KPa、-54.0KPa。3)当皮棉达到最高产量时,灌溉定额应在447.47mm。按照农业用水价格0.15元/m3、皮棉价格14.01元/千克计算,节水经济灌溉定额上限为447.16mm。以“种植面积收费”为依据时,节水经济灌溉定额下限为447.47mm;依据“灌水量收费”,当年农业用水价格0.15元/m3,2007年固定生产要素不变费用12443.7元/hm2的成本下,节水经济灌溉定额下限为445.88mm。当灌溉定额为254.49mm,棉花灌溉用水效率最高。4)当膜下滴灌皮棉取得最高产量时,全生育期蒸散量为601.23mm;当水分利用效率最高时,棉田蒸散量为537.50mm。膜下滴灌棉田全生育期适宜蒸散量应在水分利用效率最高点537.50mm与产量最高点601.23mm之间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 农业信息技术概述
• 1.2.1 农业信息技术内涵
• 1.2.2 农业信息技术体系分类
• 1.3 农业信息技术在土壤墒情监测中的应用
• 1.3.1 农业信息技术在土壤墒情监测中的应用发展
• 1.3.2 土壤水分传感器在监测土壤墒情中的应用
• 1.3.3 遥感技术在监测土壤墒情中的应用
• 1.4 棉花灌溉制度
• 1.4.1 灌溉制度内涵和意义
• 1.4.2 棉花膜下滴灌试验的发展
• 1.4.3 建立棉花灌溉制度的方法
• 1.5 研究主要内容、方法与技术路线
• 1.5.1 研究主要内容
• 1.5.2 研究方法
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 膜下滴灌棉田土壤水势实时监测
• 2.1 土壤水势实时监测系统简介
• 2.1.1 土壤水势监测软件
• 2.1.2 土壤水势传感器
• 2.1.3 四通道土壤水势变送器
• 2.2 土壤水势实时监测系统应用
• 2.2.1 试验地与试验方法简介
• 2.2.2 土壤水势实时监测
• 2.3 小结
• 第三章 基于土壤水势的棉花灌溉制度
• 3.1 灌溉试验简介
• 3.1.1 试验地简介
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 测定项目
• 3.1.4 数据处理
• 3.2 结果和分析
• 3.2.1 棉花各生育期灌溉需水临界土壤水势值（SWP）确定
• 3.2.2 土壤蓄水量变化
• 3.2.3 棉田土壤蒸散量（ET）
• 3.2.4 棉田灌溉量与蒸散量（ET）确定
• 3.2.5 不同处理干物质的积累量（DMA）
• 3.2.6 籽棉产量（Yd）构成分析
• 3.3 小结
• 第四章 结论和展望
• 4.1 结论
• 4.1.1 土壤水分监测系统
• 4.1.2 棉花节水灌溉制度
• 4.2 讨论
• 4.3 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表