保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究

我中心2006届博士研究生员学锋同学，在导师吴普特研究员的指导下，经过三年努力完成了保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究

                               摘　要

    本论文是沿着导师吴普特研究员、汪有科研究员提出的“保墒灌溉”这一节水灌溉新理念展开的。保墒灌溉作为一种新的节水理念，需要研究的问题很多。本文着重将三种不同的保墒措施(地膜覆盖；秸秆覆盖；化学调控――聚丙烯酰胺，简写为PAM) 引入到地面灌溉中，实现保墒技术与灌溉技术集成。通过田间试验与室内试验相结合的方法，研究了不同保墒灌溉条件下土植界面水、肥、气、热状况及其节水增产效应，主要得到以下成果：
     1．解析了保墒灌溉条件下的田间温湿度效应，建立了土壤温度预报模型　　
    （1） 模拟了同保墒灌溉条件下地表及地表以下5cm处土壤温度在1日内随时间变化的关系，并通过分析得出地膜覆盖、秸秆覆盖、PAM处理地表以下5cm处土壤温度与气温的变化呈直线正相关关系。
    （2）确定了保墒条件下不同深度土壤温度的日表征时刻，分析了各表征时刻土壤温度沿深度变化的关系，揭示了秸秆覆盖保墒灌溉条件下田间温湿度的时空变化规律。同时发现任何处理的剖面土壤温度最大日变幅均有随土壤深度增加呈指数递减的趋势。
    （3）建立了BP人工神经网络土壤剖面温度预报模型，预测精度较高。
    2．不同保墒灌溉措施的聚墒抑蒸效应各异
    （1）保墒灌溉条件下土壤水分的差异主要体现在0～50cm，随着深度的增加，土壤储水量的差异逐渐变小。
    （2）作物在灌浆期以前，耗水量大小依次为：CK＞PAM处理＞秸秆覆盖＞地膜覆盖；随后，相同灌溉量条件下耗水的大小为：地膜覆盖＞秸秆覆盖＞CK＞PAM处理；整个生育期总耗水量为：CK＞PAM处理＞秸秆覆盖＞地膜覆盖。
    （3）分析结果表明，采用地膜覆盖和秸秆覆盖保墒灌溉措施后，每公顷农田年可节约灌溉用水量约500～800m3，化控保墒灌溉技术实施后也可节约150～450m3。
    3．保墒灌溉措施影响硝态氮在土壤中的分布
    夏玉米收获后各处理硝态氮含量基本随着深度的增加而递减，40cm以上不同层次土壤中硝态氮含量的大小顺序为：PAM处理＞CK＞地膜覆盖＞秸秆覆盖。灌溉处理土壤中硝态氮含量在40～70cm出现凸峰，0～100cm硝态氮累积量的顺序为：PAM处理＞CK＞地膜覆盖＞秸秆覆盖，同一保墒处理均随着灌溉量的增加而降低。
冬小麦收获后测定发现，非灌溉和春灌条件下，硝态氮累积量的大小顺序为：PAM处理＞CK＞秸秆覆盖＞地膜覆盖；冬灌条件下，PAM处理土壤硝态氮累积量最小，其余各处理差异不大。