新疆哈密深层坑渗灌葡萄根系分布特征及吸水模型研究

摘要

新疆地区是我国缺水最严重的地区之一,该地区基本不受夏季季风气候影响,“荒漠绿洲,灌溉农业”是其显著特点,属于无水利即无农业的地区。新疆地区的主要用水方面就是农业用水,约占总用水量的94％,在如此缺水的地区,如何改良节水的灌溉技术进而提高水分利用效率是该地区农业发展的重中之重。在诸多的节水灌溉技术均未能普遍运用在极端干旱区的情况下,深层坑渗灌是以蓄水坑灌、小管出流灌、渗灌为基础提出的一种新型灌水技术。
　　本文结合大田试验以及室内机理试验对葡萄的根系分布特征以及根系吸水模型展开研究,为深层坑渗灌技术的推广提供理论依据。
　　主要研究成果有:(1)全生育期内深层坑渗灌与传统沟灌灌溉条件下的葡萄根区土壤水分分布规律。结果表明深层坑渗灌条件下,在葡萄的果实膨大期和浆果成熟期含水量最高;传统沟灌条件下,各时期的含水率都处在非常高的水平上,在不需要过量水分的物候期依然投入了很多灌水,可以看出传统的灌溉方式对水资源的利用不合理造成了较高的浪费,除此之外,由垂向与径向方向上的含水率动态变化规律来看,含水率的分布与灌水器埋设位置具有较强的相关性。
　　(2)深层坑渗灌灌溉与传统沟灌方式下的葡萄耗水规律。在深层坑渗灌的灌溉方式下,不同生育期中,表现为果实膨大期耗水量最大,作物耗水量随灌溉定额的变化而变化。而沟灌条件下棵间蒸发量每个时期都是深层坑渗灌的两倍,表明深层坑渗灌用于极端干旱且蒸发强度较高的吐哈地区可以有效解决土壤表层由于剧烈的蒸发强度而导致灌溉水浪费的问题。
　　(3)分别用挖掘法与微根管法对成龄葡萄根系进行研究并得到葡萄根系的分布规律。微根管法与挖掘法相比,在垂直方向上,分布规律较为相似。在水平方向上,两种方法差别较大,由此可见葡萄根系在水平方向上的空间分布规律更为复杂。最后结合试验数据建立深层坑渗灌条件下葡萄的一维、二维、三维根系分布函数。
　　(4)通过计算葡萄潜在根系吸水速率与土壤水分胁迫函数分别建立了基于挖掘法与微根管法的三维根系吸水模型。然后采用hydrus-3D模型对所建立的三维吸水模型进行求解,利用模拟期为15天内的根区土壤水分分布状态来验证模型的准确性。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与方法

2.试验方案

2.1.试验地简介

2.2试验作物简介

2.3试验设计

2.4各参数测量方法及相关成果

3.气象数据监测

3.1温度

3.2湿度

3.3风速

3.4降雨

3.5辐射

4.葡萄根区土壤水分动态分布规律

4.1全生育期葡萄根区土壤水分动态分布规律

4.2土壤含水率垂直方向变化

4.3土壤含水率径向变化

4.4小结

5.成龄葡萄耗水规律研究

5.1葡萄耗水量

5.2土面蒸发量

5.3植株蒸腾量

5.4小结

6.葡萄树根系分布函数的建立

6.1挖掘法根系分布规律

6.2微根管法根系分布规律

6.3成龄葡萄根系分布函数的建立

6.4小结

7.根系吸水模型的建立及验证

7.1三维根系吸水模型的建立

7.2根系吸水模型的模拟结果

7.3模型模拟结果的验证分析

7.4小结

8.结论与展望

8.1结论

8.2展望

致谢

参考文献

附录