供水与地膜覆盖对玉米农田土壤水热特征及水分利用效率的影响

论文摘要

本研究针对地膜覆盖对农田土壤水热特征研究相对薄弱，围绕作物水分利用效率研究缺乏系统性、对基于经济产量水分利用效率研究多而对阶段水分利用效率研究不足，进而造成农艺节水措施选择上缺乏系统理论依据等问题。选择了水资源问题比较突出的甘肃河西三大内陆河之一的石羊河流域，以大田玉米为研究对象，重点研究了不同覆膜方式和不同灌水处理下，土壤水热特征、玉米产量形成、玉米阶段水分利用效率（基于干物质积累的水分利用效率，WUEET.B）与基于经济产量水分利用效率（WUEET.Y）之间的关系，影响WUEET.B、WUEET.Y的关键因素，得出以下主要结论：（1）西北干旱绿洲灌区，采用全膜覆盖高、中灌水处理或半膜覆盖条件下采用高灌水处理，玉米平均经济产量分别达到13275.5、12880.5和12409.9kg·hm-2，主要原因是上述三个处理显著提高了玉米穗粒数、粒重和双穗率。相同覆膜条件下，高灌水处理玉米穗粒数、粒重和双穗率较中等灌水处理和低灌水处理均有所提高，其中以全膜覆盖效果最为明显，平均分别达到658.6粒/穗、36.4g/100粒和23.9%。同等灌水处理下，全膜覆盖较半膜覆盖和不覆盖穗粒数、粒重和双穗率和单株叶面积有所提高。（2）供水与地膜覆盖对玉米全生育总耗水量和阶段耗水量影响显著。对于玉米全生育期总耗水量而言，不同覆膜方式下，高灌水处理处理最高，其次是中等灌水处理，低灌水处理最低。同等灌水处理，不同覆膜方式灌水量无显著差异。其中，全膜覆盖条件下，高灌水处理和中等灌水处理全生育期总耗水量较低灌水处理平均分别高25.3%和13.5%；半膜覆盖条件下，高灌水处理和中等灌水处理较低灌水处理平均分别高25.2%和11.7%；不覆膜条件下，高灌水处理和中等灌水处理处理较低灌水处理平均分别高28.4%和14.3%。对于玉米阶段耗水量而言，灌拔节水之前，以不覆膜最高，其次是半膜覆盖，全膜覆盖最低。而在拔节期至成熟期，由于灌水定额的差异，致使相同覆膜方式下，高灌水处理处理玉米耗水量均显著高于低灌水处理处理。（3）适当减少灌水量是提高玉米水分利用效率的有效途径。相同覆膜方式下，减少灌水量有利于提高作物WUEET·B。同等灌水处理下，全膜覆盖WUEET·Y最高，其次是半膜覆盖，不覆膜处理最低。各处理中，全膜覆盖低灌水处理WUEET·Y最高，平均达到19.9kg/hm-2·mm；半膜覆盖高灌水处理处理WUEET·Y最低，平均仅为13.3kg/hm-2·mm，较前者低33.2%。WUEET·Y与玉米大喇叭口期至灌浆中期的WUEET·B呈显著的正相关关系。玉米播种至拔节期，大喇叭口期至开花期，这两个生育阶段及玉米全生育期WUEET·B与对应ET、E和E/ET均呈显著的负相关关系。玉米WUEET·Y和ET、E和E/ET呈显著的负相关关系。—（4）在相同覆膜方式下，玉米全生育期Tr对灌水量并不敏感；而在同等灌—水处理下，玉米全生育期Tr对覆膜方式敏感。全膜覆盖条件下，玉米叶片光合速率峰值出现在抽雄吐丝期，而半膜覆盖和不覆膜处理则出现在玉米灌浆中期。—全膜覆盖中等灌水处理An达到最高，平均为47.0mmol·m-2·m-1。从玉米大喇叭口期至玉米灌浆中期，全膜覆盖处理Tr均明显高于半膜覆盖和不覆膜处理。高—水处理下，全膜覆盖、半膜覆盖处理Tr平均分别达到10.1和8.2mmol·m-2·m-1。玉米叶片光合和蒸腾是两个相互协调、密切耦合的过程。全膜覆盖条件下，玉米全生育期WUEl对灌水量并不敏感；同等灌水处理下，不覆膜处理WUEl显著高——于全膜覆盖处理。Tr与An存在显著的正相关关系。WUEl和WUEE.TB之间、WUEl和WUEET.Y之间相关关系并不显著。（5）地膜覆盖和灌水对玉米全生育期030cm土壤含水率存在明显影响，而对30110cm土壤含水率的影响不明显。不同地膜覆盖和灌水条件下，玉米农田耕层（030cm）土壤温度表现出与气温变化趋势明显的一致性。采用地膜覆盖技术和在增加土壤含水率的同时，实现了土壤温度的同步提高，土壤含水率与土壤温度呈负负相关关系。耕层（0-30cm）土壤积温与土壤含水率与玉米全生育期平均叶片水分利用效率（WUEl）呈显著的负相关关系。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 目录
• 图表目录
• 前言
• 第一章 农田土壤水热状况及作物水分利用效率研究进展
• 1.1 研究农田土壤水热状况的意义
• 1.2 覆盖对农田土壤水热特征的影响
• 1.3 农田生态系统的水分平衡及其影响因素
• 1.4 水分利用效率概念的界定
• 1.5 影响作物水分利用效率的因素
• 1.6 提高作物水分利用效率的技术途径
• 第二章 研究思路与试验设计
• 2.1 研究总体思路及科学问题的提出
• 2.2 研究技术路线
• 2.3 试区基本概况
• 2.4 试验设计
• 2.5 测定指标与方法
• 2.6 相关指标计算
• 2.7 数据处理与分析
• 第三章 供水与地膜覆盖对玉米产量形成的影响
• 3.1 不同供水与地膜覆盖下玉米经济产量差异
• 3.2 不同供水与地膜覆盖下玉米产量构成因素
• 3.3 不同供水与地膜覆盖下玉米干物质积累特征
• 3.4 不同供水与地膜覆盖下玉米 LAI 指数变化
• 3.5 地膜覆盖与供水玉米产量效应机制分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 供水与地膜覆盖对玉米耗水特征的影响
• 4.1 不同供水与地膜覆盖条件下玉米耗水量
• 4.2 不同供水与地膜覆盖条件下棵间蒸发
• 4.3 不同供水与地膜覆盖条件下玉米耗水结构
• 4.4 本章小结
• 第五章 供水与地膜覆盖对玉米群体水分利用效率的影响
• 5.1 供水与地膜覆盖条件下玉米基于干物质水分利用效率（WUEET·B）
• 5.2 不同供水与地膜覆盖条件下玉米水分利用效率（WUEET·Y）
• 5.3 玉米基于干物质水分利用效率（WUEET·B）与耗水量的关系分析
• 5.4 玉米基于经济产量 WUEET·Y与耗水量的关系分析
• 5.5 玉米基于经济产量 WUEET·Y与基于干物质 WUEET·B的关系分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 玉米叶片光合及蒸腾与 WUE 的关系分析
• 6.1 供水及地膜覆盖对玉米叶片光合速率的影响
• 6.2 供水及地膜覆盖对玉米叶片蒸腾速率的影响
• 6.3 供水及地膜覆盖对玉米叶片水平水分利用效率（WUEl）的影响
• 6.4 玉米 WUEET·B、WUEET·Y和 WUEl的关系分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 土壤水热特征对玉米 WUE 的影响
• 7.1 供水及地膜覆盖下对玉米农田土壤含水率的影响
• 7.2 供水及地膜覆盖下对玉米农田土壤温度的影响
• 30cm）土壤含水率与土壤温度关系分析'>7.3 农田耕层（0³0cm）土壤含水率与土壤温度关系分析
• 7.4 土壤水热特征与玉米耗水量及经济产量的关系分析
• 7.5 土壤水热特征与玉米水分利用效率关系分析
• 7.6 本章小结
• 第八章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介