夏玉米寬窄行集雨覆蓋種植土壤水分運移及其模擬研究.pdf

1、黃土高原南部地區(qū)屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，該地夏玉米各生育期降雨分布不均，作物供需不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重地影響著作物的生長和產(chǎn)量的形成。農(nóng)田地膜覆蓋可以調(diào)節(jié)土壤水分的供需關(guān)系，改善作物生長狀態(tài)，對作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的意義。本試驗設(shè)置露地平作種植(CK)、(60∶60)等距壟溝處理(RE)、(80∶40)寬窄行壟溝處理(RW)，使用TRIME-TDR及EM50對農(nóng)田土壤水分進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，并通過HYDRUS-2D模型對夏玉米土壤水分進(jìn)行了模擬，最后，利用

2、模型深入研究土壤水分的運移狀態(tài)，揭示覆膜保水效應(yīng)的規(guī)律。通過研究關(guān)中旱作區(qū)地膜覆蓋栽培方式，對深入地了解農(nóng)田土壤土壤水分變化，提高夏玉米產(chǎn)量有著積極的作用，為完善覆膜集雨種植技術(shù)提供必需的理論依據(jù)。通過試驗研究，得到的結(jié)論如下:
　　(1)在夏玉米收獲后，覆蓋處理可以顯著地提高淺層土壤水分含量，0-40cm土壤水分含量變化最劇烈。在輪作系統(tǒng)中，覆膜栽培下的冬小麥消耗了土壤深層水分，但在玉米整個生育期之后，土壤深層水分得到了補(bǔ)給，這

3、有利于輪作農(nóng)田生態(tài)的可持續(xù)性。在作物的耗水量方面，覆蓋改變了作物耗水的時空分布，覆蓋條件下夏玉米前期耗水量減少，中期耗水量增加，后期耗水量減少。三年平均水分利用效率RW和RE較CK增幅為36.73％和33.44％，寬壟集雨效果優(yōu)于等行距起壟覆膜效果優(yōu)于對照處理。覆膜有效地提高了降雨的利用效率，優(yōu)化了降雨的生產(chǎn)潛力。三年平均降雨利用效率RW和RE較CK增幅為23.91％和29.06％。
　　(2)采用2014年田間實測水分含水量數(shù)據(jù)

4、對HYDRUS-2D模型進(jìn)行標(biāo)定，使用2015年的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，模型可較好地反映土壤水分運動過程。從RMSE、MAE、MRE三種評價指標(biāo)來看，評價指標(biāo)變化范圍分別為0.011-0.030cm3.cm-3，0.0001-0.027cm3.cm-3和3.62-10.49％。該模型適用于黃土高原半濕潤區(qū)覆膜情景，可以彌補(bǔ)大田試驗費時的不足，為黃土高原地區(qū)適宜的農(nóng)田種植方式提供理論和數(shù)據(jù)支持。土壤表層含水量的實測值與模擬值差異較大，主要是由于耕

5、作改變了土壤的性質(zhì)。反演的土壤參數(shù)和實測值有差異，其中，實測的殘余含水量θr高于反演值，實測的飽和含水量θs低于反演值。土壤表層(0-20cm)飽和導(dǎo)水率ks與實測值相差較大，這主要是由于耕作改變了土壤的物理性質(zhì)，使得大田的模擬數(shù)據(jù)和室內(nèi)的測試數(shù)據(jù)相差較大。
　　(3)探究溝壟內(nèi)部的水量變化和通量變化可以發(fā)現(xiàn)，在時空分布不均的夏玉米生長季，壟作為獨立單元，在降雨時，壟子區(qū)域作為“庫”進(jìn)行蓄水;當(dāng)產(chǎn)生季節(jié)性干旱時，壟內(nèi)的水分將補(bǔ)給到