毛乌素沙地紫花苜蓿调亏灌溉及其影响的研究

摘要

近年来，草原生态日益恶化，并且随着人口急剧增涨和经济迅猛发展，水资源日益紧缺。毛乌素沙地属干旱半干旱地区，气候条件恶劣，水资源短缺，乌审旗位于毛乌素沙地腹地，该地区经济生产主要以畜牧业为主，面对经济发展和生态环境的双重压力，必须提高水分利用效率，解决水、草、畜矛盾，寻求一条可持续发展的道路。
　　本文研究的主要目标在于从紫花苜蓿自身生理角度出发，探索其生长和产量对水分亏缺程度和亏缺阶段的反应，研究不同生育时期施加不同程度的水分亏缺及重新复水后对生长和产量的补偿生长效应影响，计算不同生育阶段的作物需水量，寻找各生育阶段作物水分敏感指标，从理论上明确苜蓿实施调亏灌溉的可行性以及实施调亏灌溉的依据；确定苜蓿的最适调亏时期和调亏程度，将有限的水量合理地分配到各个生育阶段，提高单方水的生产效率，建立毛乌素沙地紫花苜蓿的调亏灌溉指标体系等（水分高效利用体系）。在此背景下，本文在乌审旗图克镇沙研中心对紫花苜蓿生长、生育指标以及耗水规律等进行了田间试验，并得到以下主要结论：
　　（1）在水分亏缺处理下，紫花苜蓿在任一生育阶段受旱，株高、产量均较充分灌溉处理的小。当受旱程度相同时，分枝～孕蕾期受旱的影响比返青、开花期缺水受到的影响大；在受旱阶段相同时，轻旱处理受到的影响小于中旱，但二者均与CK处理无显著性差异，而重旱处理受到的影响最大，且与CK存在显著性差异。孕蕾期以前进行适度的调亏处理，紫花苜蓿表现出了明显的补偿生长效应，紫花苜蓿适宜含水率下限不得低于（40％～50%）θf。
　　（2）紫花苜蓿需水规律随生育期变化的总体趋势是“低—高—低”，返青期日需水强度较小，为2.68mm/d，分枝期以后逐渐增大，在孕蕾期达到最高5.77mm/d，开花期以后，需水强度又降低。
　　（3）紫花苜蓿耗水量同水分利用效率呈二次抛物线关系，产量及水分利用效率对耗水量的变化具有不同步性，即当水分生产效率已达到最高值时，而产量仍随着耗水量的增加而增大。因此不能盲目追求产量最大，在寻求收获较高产量的同时，也要注重提高WUE，在两者之间寻求一个平衡点，使有限的水资源发挥最大效益。
　　（4）比较5种常用的作物水分生产函数，确定选择Jensen模型来表达毛乌素沙地紫花苜蓿产量和耗水量之间的关系。分析 Jensen模型计算求得的敏感指数可知，紫花苜蓿各生育阶段对水分敏感程度高低顺序依次为分枝期、孕蕾期、开花期、返青期。
　　（5）根据调亏灌溉原理，依据所建立的Jensen作物—水模型，采用动态规划法，制定出了紫花苜蓿调亏灌溉制度，以便于把有限的水量灌溉在紫花苜蓿对水分亏缺最敏感的时期，进而获得相对较高的产量。结果表明，全年适宜灌水量为350mm，其相对产量可达0.9299；当可供水量较小时，应保证分枝～孕蕾期的灌溉用水。

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插图和附表清单

1 引言

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究的目标，主要内容以及技术路线

2 项目区概况与试验设计

2.1 项目区概况

2.2 试验区基本条件

2.3 试验设计

3 试验结果整理分析

3.1 紫花苜蓿各调亏灌溉处理土壤含水率变化规律

3.2 调亏灌溉对紫花苜蓿株高的影响

3.3 调亏灌溉对紫花苜蓿产量的影响

3.4 土壤水分传导率K的确定

3.5 小结

4 紫花苜蓿耗水量计算与耗水规律研究

4.1 紫花苜蓿需水量与需水规律

4.2 不同水分处理耗水量

4.3 紫花苜蓿水分利用效率

4.4 小结

5 紫花苜蓿水分生产函数

5.1 作物水分生产函数概述

5.2 作物—水模型

5.3 不同生育阶段缺水敏感指标及变化规律

5.4 作物水分生产函数确定

5.5 小结

6 调亏灌溉技术研究

6.1 调亏灌溉试验结论

6.2 动态规划法

6.3 调亏灌溉制度参数

6.4 调亏灌溉制度结果

6.5 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

作 者 简 介