精准水盐调控微咸水滴灌对作物生长耗水影响机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 韩晓宇 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 康跃虎 |
| 关键词 | 微咸水滴灌 生理生长 产量品质 作物耗水 耐盐性 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 本研究针对精准水盐调控微咸水滴灌对作物生长耗水影响方面尚未解决的问题，在甘肃省金昌市精准灌溉试验推广站开展不同电导率微咸水滴灌对作物生长耗水影响的大田试验，以玉米、油葵为主要研究对象，研究精准水盐调控微咸水滴灌的土壤水盐分布规律，精准水盐调控微咸水滴灌对作物生理生长、产量品质以及耗水的影响。探索了精准水盐调控微咸水滴灌条件下作物的响应机制，并评价了多种大田作物在精准水盐调控微咸水滴灌条件下的耐盐性，对微咸水安全高效灌溉具有重要的科学意义和应用价值。主要结论如下： （1）微咸水滴灌条件下，控制特征点（灌水器）正下方20cm土壤基质势下限高于-20kPa指导灌溉，随着灌溉水电导率的增加，整体表现出灌溉水量减少，灌溉周期增加的趋势，各处理的差异逐年增加。土壤盐分随着灌溉水电导率的增加而线性上升。2018年和2019年试验结束后，不同灌溉水电导率处理的土壤盐分有所增加，但各处理土壤盐分均不高于4dS/m；2020年由于作物全生育期使用微咸水灌溉，土壤盐分迅速上升，试验结束后各处理0-40cm的土壤ECe接近或者略高于灌溉水电导率。0-40cm的土壤ECe较高，空间变异性大，40-100cm的土壤ECe则相对稳定。作物播种后，在作物的苗期（播种后35天内）进行淡水灌溉，能够保证在之后的生育阶段使用8.2dS/m的微咸水灌溉，土壤剖面盐分也不超过4dS/m。在缺乏淡水淋洗的条件下，为防止土壤次生盐渍化，建议使用不超过4.9dS/m的微咸水灌溉作物。 （2）在微咸水滴灌条件下，作物叶片中的叶绿素含量降低，脯氨酸与丙二醛含量增加。它们在油葵和玉米的叶片中变化规律接近，土壤盐分每增加一单位的ECe，玉米和油葵叶片中叶绿素含量降低7%，丙二醛和脯氨酸含量增加11%。作物的生长指标同样（株高、茎粗、地上生物量）随着灌溉水盐分的增加而降低。玉米各部分对盐分的敏感程度果穗＞茎秆＞叶片，油葵各部分对盐分的敏感程度为叶片＞茎秆＞花盘。 （3）微咸水滴灌显著影响作物的产量，品质以及耗水。随着灌溉水电导率的升高，玉米的果穗长度、穗粒数、穗粒重、百粒重均出现不同程度下降，秃尖长度增加。油葵的盘径、籽粒长度、以及百粒重出现不同程度下降。玉米和油葵产量开始下降时的根区ECe分别为1dS/m和1.3dS/m时，玉米产量降低率为6.1%。油葵产量降低率为4.9%。玉米和油葵籽粒中的蛋白质含量都表现出了随着灌溉水电导率的升高，先增加后降低的趋势。玉米和油葵籽粒中蛋白质含量达到最高值时对应的根区ECe分别为4.1dS/m和4.6dS/m。玉米籽粒中的淀粉含量随着盐分的增加线性上升。随着灌溉水电导率的升高，玉米和油葵的耗水量显著降低。玉米各生育阶段对水分的需求情况为：花粒期＞穗期＞苗期。油葵各生育阶段对水分的需求情况为：现蕾期≈开花期＞苗期＞成熟期。两种作物的水分利用率和灌溉水利用率都表现出随灌溉水电导率的升高而线性增加的趋势。玉米的水分利用率低于灌溉水利用率，油葵则相反。 （4）采用微咸水滴灌水盐调控的方法，含盐量更高的灌溉水可以安全用于玉米和油葵的灌溉。以同时保证高产与高品质为目标，在干旱地区微咸水滴灌条件下种植玉米和油葵。在早期敏感期使用淡水灌溉，后期结合使用微咸水灌溉，可以最大限度地减少产量损失。在玉米的苗期与穗期使用淡水灌溉，后期当灌溉水电导率达到8.2dS/m时，玉米产量依然能达到淡水灌溉条件下产量的90%；只在玉米苗期使用淡水灌溉，为保证玉米产量不低于80%，建议后期灌溉水电导率不超过6.6dS/m。在没有淡水资源的条件下，建议使用不超过4dS/m的微咸水灌溉，既能保证玉米产量不低于80%，同时玉米籽粒品质也能维持在较高水平。在油葵的苗期与花粒期使用淡水灌溉，后期当灌溉水电导率达到8.2dS/m时，油葵产量能达到淡水灌溉条件下产量的92%；只在油葵苗期使用淡水灌溉，后期当灌溉水电导率达到8.2dS/m时，油葵产量依然能达到淡水灌溉条件下产量的86%；在没有淡水资源的条件下，建议使用不超过5.5dS/m的微咸水灌溉，既能保证油葵产量不低于80%，同时油葵籽粒品质也能比淡水灌溉条件高10%。 （5）覆膜滴灌能够有效阻止土壤表面的水分蒸发，同时在滴头正下方0-40cm作物根系主要分布区保持较高的土壤含水量（14.7%-16.9%）。垄作条件下距离滴灌带水平30cm范围内的盐分比平作降低了15%，进而为作物的出苗和生长创造了良好的土壤环境，表现为出苗率的提高、出苗时间的缩短和幼苗生物量的增加。在高盐条件下（ECi＞4dS/m），垄作的优势更为显著。干旱地区采用咸水滴灌时，推荐采用起垄覆膜的形式，起垄规格为垄高15cm，垄宽30cm。 （6）从出苗，生长，产量角度综合评价了微咸水滴灌水盐调控下干旱地区多种作物的耐盐性。发现精准水盐调控微咸水滴灌能够有效增强作物的耐盐性，提高作物的耐盐等级。同时，作物的不同生育阶段耐盐性并不相同，这有助于针对作物不同生育阶段采用不同的灌溉策略。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186948]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩晓宇. 精准水盐调控微咸水滴灌对作物生长耗水影响机制研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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