不同種植模式下冬小麥夏玉米耗水特性研究.pdf

1、在水分池及大田條件下，通過(guò)四種灌溉組合和不同的種植模式，研究了集中種植模式(“20+40”平作、“20+40”溝播和“20+40”壟作)和秸稈覆蓋模式下冬小麥農(nóng)田的蒸散規(guī)律及其機(jī)理、水分利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，以及溝壟種植模式下夏玉米農(nóng)田水分在土壤—作物—大氣連續(xù)體(SPAC)的運(yùn)移規(guī)律。主要研究結(jié)果如下：1集中種植模式對(duì)冬小麥農(nóng)田蒸散規(guī)律的影響冬小麥農(nóng)田的棵間蒸發(fā)主要受近地面氣象要素的影響。集中種植模式降低了種植區(qū)內(nèi)近地面的空氣溫度，提高

2、了空氣濕度。集中種植模式增大了冬小麥冠層PAR的反射率和截獲率，從而使PAR透射率減少，且均以溝播處理最為顯著。溝播處理降低了白天地面以下5cm的土壤溫度，提高了夜間的土壤溫度，但一天中平均5cm土壤溫度在各處理中最低。在熱力學(xué)平衡方程中，平作處理的湍流熱通量大于溝播處理和壟作處理，表明平作處理用于增溫空氣的熱量較多。而“20+40”大小行處理、溝播處理和壟作處理的潛熱通量則高于等行距處理，說(shuō)明改等行距種植為集中種植，可增加用于蒸散所消

3、耗的熱量。 溝播處理能夠提高0～30cm范圍內(nèi)的土壤水分含量，但30cm以下的土壤水分含量則顯著降低，對(duì)土壤水分含量具有“上高下低”的作用。而壟作處理則顯著降低了0～50cm范圍內(nèi)的土壤水分含量，提高了50cm以下的水分含量，對(duì)土壤水分含量具有“上低下高”的作用。溝播處理和壟作處理都顯著提高了灌溉水的入滲能力，在灌溉后1d，灌溉水分別影響到地下100cm和90cm，而等行距處理只有50cm。但無(wú)論在灌溉還是不灌溉條件下，集中種植

4、模式加劇了0～120cm范圍內(nèi)底墑水的消耗，致使0～120cm范圍內(nèi)的土壤貯水量降低，以溝播處理最為顯著。在溝播處理和壟作處理中，在灌水的“溝”和非灌水的“壟”之間存在一定的水勢(shì)梯度。 集中種植模式不但加劇了冬小麥播種～返青期間的棵間蒸發(fā)量，而且也提高了后期的植株蒸騰量，致使總蒸散量提高。集中種植模式的土壤水變化量均顯著高于等行距處理，這是造成各集中種植模式總蒸散量顯著提高的主要原因。 2集中種植模式對(duì)冬小麥產(chǎn)量、水分利

5、用效率和凈收益的影響無(wú)論灌溉與否，“20+40”大小行處理的產(chǎn)量和等行距處理沒有顯著差異。無(wú)論在哪種灌溉條件下，溝播處理的產(chǎn)量始終最高，產(chǎn)量提高的原因在于穗數(shù)的顯著增加。壟作處理在不灌溉和只灌拔節(jié)水的情況下，產(chǎn)量最低；在灌拔節(jié)～抽穗水和拔節(jié)～抽穗～灌漿水的情況下，產(chǎn)量雖然低于溝播處理，但明顯高于等行距處理和“20+40”大小行處理，說(shuō)明壟作處理只有在水分較好條件下才能發(fā)揮增產(chǎn)潛力。 在灌溉量相同情況下，壟作處理和“20+40”大

6、小行處理的WUE都顯著低于等行距處理。而溝播處理在不灌溉和只灌拔節(jié)水情況下，WUE顯著降低；在灌拔節(jié)～抽穗水和拔節(jié)～抽穗～灌漿水的情況下，分別比等行距處理提高了0.69kg/(hm2·mm)和0.08kg/(hm2·mm)。所以，在生育期間水分較充足條件下，溝播處理更有利于提高冬小麥的WUE。溝播處理的最大WUE為20.36kg/(hm2·mm)，在蒸散量為407.5mm時(shí)獲得，此時(shí)產(chǎn)量高達(dá)7858.80kg·hm-2。 綜合考

7、慮集中種植模式下各處理的凈收益，以灌兩水條件下溝播處理的凈收益最高，此時(shí)的凈收益為5636.45元·hm-2，產(chǎn)量為8186.26kg·hm-2，灌溉量為120mm，總蒸散量為423.46mm，WUE為19.33kg/(hm2·mm)。 3溝壟種植模式對(duì)夏玉米農(nóng)田水分傳輸勢(shì)能及產(chǎn)量和光能利用率的影響在夏玉米生育期間共降水577.96mm的條件下，雖然壟作處理降低了0～20cm土層內(nèi)的水分含量，但提高了土壤溫度，壟作處理的土壤水勢(shì)

8、最高。壟作處理和溝播處理都顯著提高了夏玉米葉片的水勢(shì)和滲透勢(shì)，降低了土壤—葉片間和葉片—大氣間的水分傳輸阻力，有利于改善夏玉米植株的水分供應(yīng)狀況。 溝播處理和壟作處理改善了夏玉米的冠層結(jié)構(gòu)，顯著提高了葉面積指數(shù)，從而增加了PAR的冠層反射率，減少了PAR的透射率，致使PAR的截獲率增加，最終顯著提高了光能利用率。 壟作處理與溝播處理都顯著提高了夏玉米地上部的生物產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量，其中子粒產(chǎn)量分別比平作處理提高了1326.4

9、5kg·hm-2和1243.76kg·hm-2，產(chǎn)量提高的原因在于行粒數(shù)的顯著增加。平作處理生物產(chǎn)量及子粒產(chǎn)量顯著降低的原因在于光能利用率的降低，而這主要是由葉面積指數(shù)的顯著降低而引起的。 4溝壟種植模式對(duì)夏玉米農(nóng)田蒸散量及WUE的影響從2005年6月7日到7月14日之間，各處理在0～120cm范圍內(nèi)的土壤貯水量沒有顯著差異。但從7月14日到夏玉米收獲時(shí)，平作處理在0～120cm范圍內(nèi)的土壤貯水量顯著高于溝播處理和壟作處理。而溝

10、播處理的貯水量雖然普遍高于壟作處理，但二者之間并沒有顯著差異。在夏玉米生育期間，溝播處理提高了0～40cm范圍內(nèi)的土壤水分含量，而在40～120cm范圍內(nèi)，溝播處理和壟作處理的土壤水分含量均明顯低于平作處理。平作處理提高了深層土壤水分含量，致使深層土壤水分的滲漏量增加。在夏玉米生育期間，平作處理的土壤水滲漏量共為63.9mm，而溝播處理和壟作處理僅有22.0mm和18.3mm，均顯著低于平作處理。同時(shí)，溝播處理和壟作處理均顯著增加了土壤

11、水分的消耗量，導(dǎo)致總蒸散量顯著增加。壟作處理和溝播處理均顯著提高了夏玉米的WUE，分別比平作處理提高了1.06kg/(hm2·mm)和0.87kg/(hm2·mm)。 5秸稈覆蓋種植模式對(duì)冬小麥農(nóng)田蒸散機(jī)理的影響秸稈覆蓋物的導(dǎo)熱率和反射率與裸露麥田不同，從而改變了麥田地表的熱學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，可使近地層土壤溫度、空氣溫度和空氣濕度等氣象要素發(fā)生明顯變化。用四種灌溉方式和有無(wú)秸稈覆蓋的組合處理，研究了灌溉與秸稈覆蓋相結(jié)合條件下冬小麥

12、農(nóng)田的小氣候特征，結(jié)果表明，從2月份開始，覆蓋處理在14∶00時(shí)的土壤溫度明顯低于不覆蓋處理。秸稈覆蓋能夠降低近地面空氣濕度，提高近地面空氣溫度，在灌溉條件下表現(xiàn)尤為明顯。灌溉能夠降低近地面的湍流交換系數(shù)和湍流熱通量，提高潛熱通量，而秸稈覆蓋的作用相反。因此，秸稈覆蓋抑制棵間蒸發(fā)的機(jī)理可從能量平衡的觀點(diǎn)進(jìn)行闡明。 覆蓋與否對(duì)冬小麥的總蒸散量沒有顯著影響，但階段蒸散量差異較大。秸稈覆蓋能夠顯著抑制冬小麥播種～返青期間的土壤蒸發(fā)量，

13、覆蓋處理比不覆蓋處理少蒸散52.25mm。但自3月份以后，覆蓋處理的蒸騰量顯著高于不覆蓋處理，致使覆蓋與不覆蓋處理之間的最終總蒸散量差異不顯著。秸稈覆蓋顯著減少了冬小麥的子粒產(chǎn)量，在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，顯著降低了穗數(shù)，提高了穗粒數(shù)，對(duì)千粒重沒有顯著影響。 由于秸稈覆蓋處理顯著降低了冬小麥的子粒產(chǎn)量，對(duì)總蒸散量沒有顯著影響，所以，秸稈覆蓋處理降低了冬小麥的WUE。說(shuō)明在蒸騰量比例增加時(shí)，要提高WUE，還必須提高蒸騰水轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的比