绿洲灌区小麦间作玉米的耗水特性及其与根系时空分布的关系

论文摘要

小麦间作（∥）玉米是我国西北地区,特别是甘肃一熟灌区普遍应用的高产种植模式,但是受水资源紧缺的严重制约,该区间作应用面临重大挑战,间作节水理论和技术研究亟待深入。本研究通过大田试验,结合微型蒸渗仪（Micro-Lysimeters,MLS）测定棵间蒸发和根系分隔方法,研究了隔根对绿洲灌区小麦∥玉米的产量、水分利用效率、根系时空分布和耗水特性的影响,并对根系时空分布与耗水特性的关系进行了探讨。主要结论如下:1、与单作相比,小麦∥玉米具有提高土地利用效率和作物水分利用效率的作用,隔根影响间作产量和水分利用效率的提高间作可提高土地利用效率,不隔根小麦间作玉米（W∥C）、塑料布隔根小麦间作玉米（PW∥C）和尼龙网隔根小麦间作玉米（NW∥C）的土地当量比分别达到了1.46、1.20%和1.39。W∥C、PW∥C、NW∥C与单作小麦和单作玉米相比,产量分别提高了76.2%、46.2%、67.9%和25.4%、4.1%、19.5%,隔根对小麦产量的影响大于玉米。塑料布隔根显著降低了小麦间作玉米的产量,PW∥C与W∥C、NW∥C相比,产量分别下降了20.5%、14.8%,说明根间作用对小麦∥玉米的贡献份额为17.0%,而通过根系的空间交错产生的贡献份额为4.7%。W∥C、PW∥C、NW∥C的水分利用效率分别比单作小麦、单作玉米水分利用效率的加权平均值高51.90%、25.94%、43.04%,W∥C的水分利用效率分别较PW∥C、NW∥C高17.1%和5.8%。隔根降低了间作的水分利用效率,根间作用对小麦∥玉米水分利用效率的贡献份额为17.1%,而通过根系交错产生的贡献份额为5.8%。2、种植模式影响小麦、玉米全生育期的耗水量,隔根对小麦∥玉米总耗水量影响较小、对棵间蒸发量的影响较大与单作耗水量的加权平均相比,W∥C、PW∥C、NW∥C的耗水量分别增大了3.24%、3.00%、1.81%,三个间作之间耗水量差异不显著。W∥C、PW∥C、NW∥C的总棵间蒸发分别比单作总棵间蒸发加权平均值高44.1%、31.3%、41.0%,W∥C棵间蒸发PW∥C和NW∥C分别高8.9%和2.2%,根间作用对小麦∥玉米总棵间蒸发量的影响为8.9%,而通过根系交错产生的影响为2.2%。单作小麦、单作玉米及三个间作处理总棵间蒸发量占耗水总量的比重分别为18.2%、12.2%、22.0%、20.0%、21.2%,即间作增大了棵间蒸发所占份额。3、间作影响小麦、玉米根系的时空分布,并在不同时期形成了对土壤空间的叠加利用小麦、玉米共生期内,W∥C中的小麦根系垂直分布范围小于单作小麦,W和W∥C小麦根重密度（g/500cm3土壤）为0.02的等值线分别在70cm和60cm左右;PW∥C、NW∥C中的小麦根重密度为0.02的等值线分别在80cm和75cm,高于单作。W∥C横向分布占据并利用两间作作物地下部的大部分空间,根重密度为0.02的根系侧向进入玉米根区20-40cm,而玉米根系只利用其根系范围较小的空间。当玉米进入灌浆期（小麦收获后）W∥C玉米则占据并利用两间作作物的大部分地下部空间,在纵向和横向扩大了根系养分吸收的有效空间,其根系在横向占据了小麦根区的整个剖面。隔根方式在不同程度上影响了小麦玉米的根重密度以及下扎深度,不隔根处理的小麦根重密度高于隔根处理的,而在两个隔根处理之间尼龙网隔根的根重密度要高于塑料布隔根,根间作用对小麦∥玉米根系干重的贡献份额为36.6%,而通过根系交错产生的贡献份额为28.5%。根系干重与WUE呈显著正相关。小麦20-40cm根系干重与产量成显著正相关。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 间套作复合群体水分利用研究进展
• 1.2 农田蒸散与作物产量和产量形成的关系
• 1.3 间作作物根系分布与资源利用研究进展
• 第二章 试验设计与方法
• 2.1 试区概况
• 2.2 主要研究内容
• 2.3 技术路线
• 2.4 试验设计
• 2.5 测定项目与分析方法
• 第三章 隔根小麦间作玉米的产量及水分利用效率
• 3.1 不同处理的产量表现
• 3.2 隔根对间作作物组分产量的影响
• 3.3 不同处理耗水特性和水分利用效率
• 3.4 不同处理小麦相对于玉米的竞争力差异
• 第四章 不同处理作物的棵间蒸发及其主要影响因子
• 4.1 不同处理作物的棵间蒸发
• 4.2 不同处理土壤含水量变化及叶面积指数动态
• 4.3 棵间蒸发量与土壤含水量、作物叶面积指数的关系
• 4.4 棵间蒸发与耗水量的关系
• 4.5 估算棵间土壤蒸发的数学模型
• 第五章 根系空间分布及其与产量和WUE间的关系
• 5.1 田间根系的空间分布特征
• 5.2 根系干重与产量、棵间蒸发、耗水量和WUE间的关系
• 5.3 不同因子与作物WUE间的相关关系
• 第六章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 个人简介
• 附件