冬小麥是我國北方地區(qū)的主要作物之一,冬小麥的人工灌水研究對于發(fā)展節(jié)水高效農業(yè)具有重要意義。本文采用結合各層土壤含水量的深層灌溉方式,于2016年10月至2017年6月在山西水利職業(yè)技術學院進行試驗研究,采用PVC管土柱法,設置五個灌水控制因子,分別為地面灌溉(T1)、灌水深度為根系分布深度的40%(T2)、60%(T3)、75%(T4)、90%(T5)的冬小麥試驗研究。得到不同灌水深度條件下冬小麥生長及耗水規(guī)律,分析比較灌水深度對冬小麥生長、產量及吸水特性的影響,尋求合理的水分調控方案使冬小麥達到高產穩(wěn)產,為我國干旱半干旱地區(qū)冬小麥的合理灌溉、變被動抗旱為主動抗旱提供理論依據(jù)。研究結果表明:(1)冬小麥的土壤水分隨生育期的推進在不同深度處的變化不同。0-20cm土層含水量在生育期內波動很大,灌水后各處理含水量增幅不同,增幅基本為T1T2T3T4T5;20cm以下土層土壤含水量波動幅度相對較小。各生育期土壤水分垂向分布整體規(guī)律各處理具有一致性,各時期土壤含水量在垂向上隨深度的增加呈現(xiàn)緩慢增大的“雙峰”趨勢。兩個峰值的出現(xiàn)范圍大致為40-60cm和220-280cm。0-40cm土層,各處理的含水率隨灌水深度的增加而減小;拔節(jié)期和抽穗期140cm以下土層,灌漿期和成熟期60cm以下土層土壤含水量大小關系為T5T4T3T2T1,灌水深度的增加,增加了下層土壤含水量。(2)不同處理冬小麥的階段耗水量隨時間的變化規(guī)律大體一致,表現(xiàn)為拔節(jié)期后,階段耗水量隨生育期的推進不斷減小,拔節(jié)期階段耗水量最大。各處理冬小麥的階段耗水量也具有一定差異性,抽穗期和成熟期,冬小麥的階段耗水量表現(xiàn)為隨灌水深度的增大不斷減小。各處理冬小麥日耗水量在生育期內各時期的大小關系為抽穗期灌漿期拔節(jié)期成熟期,抽穗和灌漿期對水分的需求量及敏感度相對較高;抽穗期后,各處理冬小麥的日耗水量均表現(xiàn)為T1T2T3T4T5,灌水深度的增加,顯著減小了地面蒸發(fā),降低了日耗水量。(3)不同灌水深度下,冬小麥的農藝性狀及干物質積累具有一定的差異性。各時期深層灌水處理下葉面積指數(shù)均大于地面灌處理,深層灌水能提高冬小麥的株高和葉面積。拔節(jié)期到灌漿期,各處理株高大小關系為:T5T4T3T2T1;成熟期,各處理的株高大小關系為:T4T5T3T2T1。拔節(jié)期到抽穗期,冬小麥葉、莖、根干重及總干重均隨灌水深度的增加而增大,即T5T4T3T2T1;灌漿期到成熟期,冬小麥的葉、莖、根干重及總干重均隨灌水深度的增加先增大后減小,T4處理下值最大。(4)不同灌水深度下,冬小麥的產量也具有一定差異性。隨著灌水深度的增大,柱產量、畝產量均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,T4處理下冬小麥的產量最大;穗粒數(shù)、千粒重、柱生物量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,T4處理下產量最大。Blank、Stewart、Jensen、Rao水分生產函數(shù)模型下各時期冬小麥的需水敏感指數(shù)規(guī)律相近,均表現(xiàn)為:返青期、抽穗期、灌漿期敏感指數(shù)較大,且均在抽穗期達到最大,越冬期和成熟期敏感指數(shù)較小。水分生產函數(shù)模型Stewart和Rao模型可以較好的擬合深層灌水條件下冬小麥的水分敏感指數(shù)。(5)不同灌水深度下,冬小麥的根系生長及吸水能力具有一定差異性。拔節(jié)期隨灌水深度的增加,冬小麥總根長呈增加趨勢,各處理較地面灌總根長增量顯著,且隨灌水深度的增大,增幅越大;抽穗期后,隨灌水深度的增加,冬小麥總根長呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,T4處理下總根長最大。(6)根據(jù)不同灌水深度冬小麥根系分布特性,建立了不同灌水深度條件下冬小麥根系吸水模型,并對抽穗期(4月1日)和灌漿期(4月26日)土壤水分進行模型驗證。驗證結果顯示,各處理模擬值與實測值平均相對誤差在10%以內,R~2值在0.9以上。表明本文所建立的不同深度下冬小麥一維垂向根系吸水模型基本能夠反映該灌水條件下冬小麥的根系吸水狀況,可用于模擬該灌水條件下冬小麥的根系吸水模擬。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S512.11
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 灌溉對作物根系的影響
        1.2.2 灌溉對冬小麥產量的影響
        1.2.3 水分生產函數(shù)的研究進展
        1.2.4 根系吸水模型的研究進展
    1.3 研究內容及技術路線
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 研究方法及技術路線
第二章 試驗方案與田間工程設計
    2.1 試驗區(qū)概況
    2.2 試驗材料與設計
    2.3 測定項目與方法
        2.3.1 土壤含水量的測定
        2.3.2 冬小麥產量及生長指標的測定
        2.3.3 冬小麥根系形態(tài)的測定
        2.3.4 氣象參數(shù)的測定
    2.4 數(shù)據(jù)處理與分析
第三章 不同灌水深度下冬小麥根區(qū)水分動態(tài)及耗水規(guī)律研究
    3.1 不同灌水深度下冬小麥根區(qū)土壤水分動態(tài)研究
        3.1.1 灌水深度對冬小麥生育期內土壤水分動態(tài)影響
        3.1.2 灌水深度對冬小麥各生育期土壤水分垂直分布的影響
    3.2 不同灌水深度對冬小麥根層土壤耗水的影響研究
        3.2.1 不同灌水深度對冬小麥各生育期耗水的影響
        3.2.2 灌水深度與耗水量的相關性分析
    3.3 小結
第四章 不同灌水深度下冬小麥生長及水分生產函數(shù)研究
    4.1 不同灌水深度對冬小麥農藝性狀的影響
        4.1.1 不同灌水深度對冬小麥株高的影響
        4.1.2 不同灌水深度對冬小麥葉面積指數(shù)的影響
    4.2 不同灌水深度對冬小麥干物質積累及產量的影響
        4.2.1 不同灌水深度對冬小麥干物質積累及分配的影響
        4.2.2 不同灌水深度對冬小麥成熟期各器官占比的影響
        4.2.3 不同灌水深度對冬小麥產量的影響
    4.3 不同灌水深度下冬小麥的水分生產函數(shù)
        4.3.1 冬小麥全生育期水分生產函數(shù)模型
        4.3.2 冬小麥生育階段水分生產函數(shù)模型
    4.4 小結
第五章 不同灌水深度下冬小麥根系分布與根系吸水模型研究
    5.1 不同灌水深度對冬小麥總根長的影響
    5.2 不同灌水深度對冬小麥根長密度的影響
        5.2.1 不同灌水深度下冬小麥的根長密度分布
        5.2.2 不同灌水深度下冬小麥根長密度的分布函數(shù)
    5.3 不同灌水深度下冬小麥的根系吸水模型
        5.3.1 根系吸水模型的建立
        5.3.2 根系吸水模型的驗證
    5.4 小結
第六章 結論與建議
    6.1 主要結論
    6.2 建議
參考文獻
致謝
附錄

【參考文獻】

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3 張麗華;姚艷榮;曹潔璇;董志強;呂麗華;梁雙波;賈秀領;;嚴重冬春干旱年型不同水分運籌方式對冬小麥產量的效應[J];華北農學報;2013年S1期

4 黨建友;裴雪霞;王姣愛;張晶;曹勇;張定一;;灌水時間對冬小麥生長發(fā)育及水肥利用效率的影響[J];應用生態(tài)學報;2012年10期

5 汪明霞;王衛(wèi)東;;控制性隔溝交替灌溉玉米根系吸水模型的試驗研究[J];灌溉排水學報;2012年05期

6 韓磊;杜妮妮;;作物水分生產函數(shù)的理論基礎及其應用[J];寧夏農林科技;2012年08期

7 胡廣錄;王啟朝;陳海牛;;SPSS軟件在農作物水分生產率影響因素分析中的應用[J];甘肅科技;2012年05期

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4 劉浩;間作條件下作物根系吸水規(guī)律研究[D];中國農業(yè)科學院;2006年

本文編號：2889438