灌溉模式對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及水分利用的影響.pdf

1、本文通過2013-2014年和2014-2015年兩年的田間試驗(yàn)，研究了華北平原冬小麥對(duì)不同灌水方式與灌溉制度的響應(yīng)。試驗(yàn)為兩因子設(shè)計(jì)，分別為灌溉方式和灌溉制度，即當(dāng)土壤含水量分別下降到田間持水量的50％、60%及70%時(shí)，分別采用噴灌（SI）、地面滴灌（SDI）及地面灌（FI）方式進(jìn)行灌溉，通過研究不同灌溉方式及灌溉制度對(duì)冬小麥地下和地上部生長(zhǎng)發(fā)育的影響來確定適宜的灌溉方式和灌溉制度。針對(duì)這個(gè)目標(biāo)，試驗(yàn)主要關(guān)注于土壤水分動(dòng)態(tài)、根系形態(tài)

2、發(fā)育、根系吸水、土壤溫度以及與產(chǎn)量參數(shù)相關(guān)的作物生理生態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育的變化。最后，基于這些指標(biāo)的表現(xiàn)對(duì)灌溉模式進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定華北平原冬小麥高效、簡(jiǎn)便、實(shí)用的灌溉方法與灌溉制度。本試驗(yàn)主要研究結(jié)論如下：
　　1.利用“Hydrous-1D”模型研究了剖面土壤水分的一維運(yùn)移規(guī)律。灌溉及降水對(duì)土壤含水量影響較大，灌溉方式及灌溉制度對(duì)0-40cm土層土壤含水率的影響更大，也決定著冬小麥產(chǎn)量以及地上與地下部分與產(chǎn)量有關(guān)參數(shù)的高低。剖面土壤含水

3、量隨著灌溉方式及灌溉制度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，其通過改變剖面根系吸水（RWU）而成為控制灌溉需水量的關(guān)鍵因子。三月底到四月中旬以及五月的中上旬，每日的根系吸水量可達(dá)到6-9 mm/day?？梢酝茰y(cè)，在這一時(shí)間段內(nèi)如果沒有足夠降雨的話，則需要對(duì)冬小麥進(jìn)行灌溉。土壤0-20 cm土層為冬小麥主要的水分吸收層，這一土層根長(zhǎng)密度（RLD）較高，可提供38-40%的根系吸水量。無論何種灌溉方式，根系吸水量都隨著灌溉頻率的增加而增大。由于頂層土層

4、根長(zhǎng)密度較大，對(duì)所有的灌溉制度而言，地面滴灌（SDI）的根系吸水（RWU）要高于噴灌（SI）和地面灌（FI）；但在60cm以下的土層中，地面灌模式的根系吸水要高于噴灌和地面滴灌。Es/ET隨著灌水總量的增加而減少， SDI的Es/ET值最低，可能是由于此模式下土壤表面濕潤(rùn)面積最小。
　　2、從3月份至收獲期連續(xù)測(cè)定的土壤溫度顯示，地表土壤溫度呈現(xiàn)顯著波動(dòng)，并且地表滴灌的地表溫度波動(dòng)大于噴灌和地面灌，這導(dǎo)致土壤表面頻繁變干并產(chǎn)生了水

5、分脅迫，特別是50%田間持水量的處理。通過比較相同灌溉方式的不同灌水下限發(fā)現(xiàn)，噴灌50%田持灌水下限處理的地表溫度波動(dòng)幅度比噴灌70%田持灌水下限處理的波動(dòng)幅度高4.3oC。相似的，通過比較相同灌水下限的不同灌溉方式發(fā)現(xiàn)，最大的地表溫度波動(dòng)幅度之差出現(xiàn)在70%灌水下限的地面灌和地表滴灌之間，為3.7oC。比較所有處理發(fā)現(xiàn)，最大溫度波動(dòng)幅度之差為5.4oC，出現(xiàn)在地表滴灌灌水下限為50%田持的處理與地面灌灌水下限為70%田持的處理之間。深

6、層土壤溫度及其波動(dòng)幅度隨深度逐漸降低，從土壤表面到深層土壤形成了較大的溫度梯度。
　　3、通過洗根后掃描，再經(jīng)過 WinRHIZO(2007d)軟件分析的方法研究了冬小麥生育期的根系形態(tài)變化。所有處理的最大的根系深度和其他根系指標(biāo)均出現(xiàn)在開花期。表層土壤的根長(zhǎng)密度表現(xiàn)為70%灌水下限的地表滴灌在2014年明顯高于噴灌，而在2015年明顯高于地面灌；但60cm以下土壤的根長(zhǎng)密度則以地面灌最高，其次是50%灌水下限的噴灌處理。地表滴灌

7、較低的供水速率幾乎使所有灌溉水保持在60cm以上的土層，因此導(dǎo)致根長(zhǎng)密度在頂部的高比例分布，并且降低了滲漏量。開花期表層0-10cm土壤的最大根長(zhǎng)密度為41.05 cm cm-3，出現(xiàn)在地面滴灌處理中，其次為70%灌水下限的噴灌處理（38.29 cm cm-3）。在90-100cm土層，50%灌水下限的地面灌處理的根長(zhǎng)密度最高(3.52 cm cm-3)。在2015年，地面灌的平均根直徑大于50%灌水下限的地表滴灌。頻繁的灌溉處理顯著增

8、加了根生物量、根體積和投影面積。
　　4、為了確定不同灌溉模式的效率，對(duì)比分析了冬小麥的產(chǎn)量組成。結(jié)果顯示，灌溉方式配以適宜的灌溉制度能夠顯著提高產(chǎn)量組成，并能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)產(chǎn)量與灌溉水有效利用間的平衡。產(chǎn)量與需水量結(jié)果分析顯示，冬小麥產(chǎn)量最高時(shí)的灌溉需水量為180.27 mm（加上降雨量約為318.17 mm），即灌水定額為30 mm的SDI或SI需要灌水6次，灌水定額為60 mm的FI則需灌水3次；而當(dāng)灌水量為154.53 mm時(shí)，

9、預(yù)計(jì)可以獲得最高的水分利用效率（WUE）值。這一結(jié)果表明，最高WUE可通過灌水定額30 mm的SDI或FI灌水5次或灌水定額60 mm的SI灌水3次實(shí)現(xiàn)。對(duì)比不同處理間的籽粒產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，SDI灌水下限為60%田持處理的產(chǎn)量最高為9.53 t ha-1，SDI灌水下限為70%田持處理的產(chǎn)量次之，為9.37 t ha-1，F(xiàn)I灌水下限為50%田持處理的產(chǎn)量最低，為8.26 t ha-1。SDI灌水下限為60%田持處理的的 WUE最高，為2.0

10、8 kg m-3， SI同一灌水下限處理的WUE次之，為2.05 kg m-3；SI灌水下限為50%田持處理的灌溉水利用率（IWUE）最高，為9.38 kg m-3，其次為SDI同一灌水下限處理的9.20 kg m-3。結(jié)果表明， SDI在增加作物潛在產(chǎn)量和WUE方面表現(xiàn)得更好。為了獲得最高產(chǎn)量或最優(yōu)WUE，適宜的灌溉制度和灌水方法應(yīng)該保證灌水量在154.53-180.27 mm。這表明在60%田持時(shí)對(duì)冬小麥進(jìn)行灌溉是效益最優(yōu)的灌溉制度