不同灌溉方式下麥后移栽棉棉田水分運移模擬.pdf

1、冬小麥和棉花是黃河中下游地區(qū)一年兩熟主要農(nóng)作物。近年來，隨著糧棉爭地矛盾日趨突出和農(nóng)業(yè)機械化水平不斷提高，傳統(tǒng)麥棉套種模式已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。發(fā)展麥后移栽棉已成為實現(xiàn)冬小麥生產(chǎn)全程機械化、解決麥后直播棉花生育期不足、實現(xiàn)增糧穩(wěn)棉的重要途徑。然而，麥后移栽棉在生長發(fā)育和需水特性等方面與傳統(tǒng)直播棉有很大區(qū)別，因此開展麥后移栽棉棉田水分運移數(shù)值模擬研究，對明確棉田水分輸送與轉(zhuǎn)換定量關(guān)系、揭示不同灌溉方式節(jié)水機理及水分傳輸特性、明

2、確麥后移栽棉適宜灌溉方式并制訂科學(xué)合理的灌溉制度等具有重要意義。本文通過開展2013～2016年大田試驗，采用畦灌(BI)、地表滴灌(SDI)和微噴帶灌溉(MHI)3種灌溉方式，分析了棉田水分傳輸動力學(xué)機制并模擬棉田水分運移過程，取得的主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　(1)揭示了不同灌溉方式下麥后移栽棉蒸發(fā)蒸騰變化規(guī)律及其主控影響因子，計算獲得了麥后移栽棉不同生育階段的作物系數(shù)(KC)。SDI條件下麥后移栽棉蒸發(fā)蒸騰量比BI和MHI條件

3、下分別降低19％和10％，這主要是由SDI顯著降低棉田棵間土壤蒸發(fā)(E)造成的。KC方面，BI條件下麥后移栽棉苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期和全生育期KC分別為0.80、0.87、1.12、0.83和0.92，SDI條件下分別為0.57、0.73、0.96、0.67和0.74，MHI條件下分別為0.72、0.83、1.02、0.71和0.83。
　　(2)對SIMDualKc模型和S-W模型進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)了對不同灌溉方式下麥后移栽棉棉

4、田E和植株蒸騰(T)變化規(guī)律較為準(zhǔn)確的模擬。通過率定SIMDualKc模型參數(shù)和改進(jìn)S-W模型阻力計算方法，模擬不同灌溉方式下棉田E和T變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同灌溉方式下兩種模型模擬的棉田E和T變化過程基本一致。其中S-W模型的模擬結(jié)果與實測值吻合度更高，模擬精度優(yōu)于SIMDualKc模型。原因是SIMDualKc模型忽略了下層土壤水分向上運移對表層土壤蒸發(fā)水分損失的補給，導(dǎo)致E的模擬值偏小。
　　(3)探究了麥后移栽棉畸變根系與傳統(tǒng)直

5、播棉根系問的差異，確定了不同灌溉方式下麥后移栽棉根系生長模型參數(shù)。采用剖面取樣法與微根管法相結(jié)合的方法分析了灌溉方式對麥后移栽棉畸變根系的影響，發(fā)現(xiàn)SDI處理較BI和MHI處理能顯著增加0～30cm土層內(nèi)的根長密度(RLD)、根系表面積密度(RSAD)和根系生物量密度(RBD)，SDI條件下麥后移栽棉RLD、RSAD、根尖數(shù)密度(RTND)和根系直徑(RD)平均值最大，MHI次之，BI處理最低。微根管法低估了土壤表層處根系密度，通過建立

6、剖面取樣法與微根管法測量數(shù)據(jù)間的回歸方程，修正微根管法在測量時所造成的影響，進(jìn)而確定了基于微根管法根系生長動態(tài)監(jiān)測的不同灌溉方式下麥后移栽棉根系生長模型參數(shù)。
　　(4)采用結(jié)合根系生長的HYDRUS-2D模型，實現(xiàn)了不同灌溉方式下麥后移栽棉棉田土壤水分變化的準(zhǔn)確模擬。在系統(tǒng)分析麥后移栽棉田E、T和根系生長規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定了麥后移栽棉棉田二維土壤水分運動方程的有關(guān)參數(shù)，采用HYDRUS-2D模擬方法模擬了不同灌溉方式下麥后移栽棉