滴灌土壤水分分布与棉花根系分布关系的试验研究

摘要

滴灌是局部灌溉，有限的湿润区域会改变作物根系的分布结构，从而影响作物根系吸水和地上部分的生长，因此土壤湿润区与作物根系分布形态之间的关系是确定滴灌土壤湿润比的重要依据，但国内外针对这一问题的研究成果比较少。为了探讨滴灌下土壤湿润区对作物根系生长分布和耗水的影响，为滴灌土壤湿润比的确定提供理论依据，本文以棉花为材料，通过滴头流量控制土壤湿润区，在大田和桶栽条件下研究了不同滴头流量下的土壤水分分布、土壤湿润区对棉花根系分布和耗水的影响。大田试验中设置两种覆膜宽度（100cm和120cm）以形成两种湿润区处理，用中子仪测定土壤水分，在棉花花期、铃期和吐絮期用双向切片法取根获得棉花根系的分布状况。桶栽试验中设置五个滴头流量（0.51/h、1.0L/h、1.5L/h、2.0L/h、2.5L/h）以形成不同的土壤湿润区处理，中子仪和MP水分探头测定土壤水分，在棉花的五个生育时期（苗期、蕾期、花期、铃期、吐絮期）用冲洗法获取棉花的根系结构，用双向切片法获取棉花的根系分布状况。主要得出以下结论： （1）点源滴灌条件下，滴头流量对土壤湿润区形状和土壤水分分布有很大影响。在滴头流量较小时，土壤湿润区窄深，水平方向上土壤含水率随距滴水点距离增大而降低的速率较快，深度方向上下层土壤也有较多的水分。随着滴头流量的增大，土壤湿润区变得宽浅，水平方向上土壤含水率随距滴水点距离增大而降低的速率减小，深度方向上滴头下方和浅层土壤中的含水率增加，深层土壤中的含水率降低。 （2）用某位置的根长密度（或根重）占总根长密度（或总根重）的比率描述了棉花的根系分布，发现用根长和根重描述的根系分布规律不一致。对于根长指标，水平方向上是竖向抛物线分布，即根长密度随着距棉株距离的增大而减小；土层深度方向上是随土层深度增加先增大后减小，即根长最集中的位置不在地表，而在地表下某一深度处。对于根重指标，水平方向上也是竖向抛物线分布，即根重也是随距棉株距离的增大而减小；深度方向上，根重是土层深度的负指数函数，即根重在地表最大，随着土层深度的变深而以指数形式递减。 （3）建立了棉花根系生长模型和其在水平、垂直方向上的分布模型。棉花根系生物量的增长过程在整个生育期内可以用GaussianModel拟合。随着土壤湿润区由窄深变得宽浅，进入吐絮期后的棉花根系衰减速度加快。水平方向上，根长分布模型为垂向的二次抛物线函数，且随着土壤湿润区由窄变宽，根系分布曲线趋于平坦。深度方向上，用根长建立的模型可以用方程y=a+b/Z+c/Z2描述，而用根重建立的模型为土层深度的负指数函数。 （4）土壤湿润区对棉花根系构形和根系分布影响很大。土壤湿润区宽浅处理下，主侧根的夹角较大，棉花根形扩展但入土深度浅，大量根系分布在浅层土壤中，深层根系分布较少。随着土壤湿润区变的窄深，主侧根夹角减小，根系变得紧凑但入土深，深层土壤也有较多的根系分布，并且根系集中点的位置也有下移。棉花根系结构分布与土壤湿润区空间分布存在一致性。 （5）滴灌条件下，棉花根系耗水较浅，主要耗水深度在60cm以内。并且，棉花根系分布对水分消耗有很大作用。根系浅的棉花耗水深度也浅，根系深的棉花耗水深度也深。另外，根系分布多的土层水分消耗大，而根系分布少的土层水分消耗小。 （6）土壤湿润区对整个土层中的总耗水强度影响不大。但从促进棉花根系生长，保证棉花产量考虑，要尽量在棉花苗期和蕾期形成窄深湿润区，而在花期和铃期形成宽浅湿润区。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究概况

1.2.1滴灌土壤湿润体研究进展

1.2.2滴头流量对土壤湿润区的影响

1.2.3根系研究方法

1.2.4棉花根系分布研究现状

1.2.5作物根系吸水研究现状

1.2.6滴灌下棉花根系分布和吸水现状

1.2.7存在的问题

1.3论文主要研究内容

第二章材料与方法

2.1大田试验

2.1.1试验地概况

2.1.2观测指标及方法

2.2桶栽试验

2.2.1试验材料

2.2.2试验方法

2.2.3测试项目及方法

第三章不同滴头流量下土壤水分分布特征

3.1滴头流量对土壤湿润区及其水分分布的影响

3.1.1表层土壤湿润区及水分的水平分布

3.1.2土壤湿润深度和水分的垂直分布

3.1.3土壤水分的空间分布

3.2覆膜措施对土壤湿润区的影响

3.3本章小结

第四章不同土壤湿润区下的棉花根系分布规律

4.1不同土壤湿润区下的棉花根系构型

4.2滴灌不同土壤湿润区下棉花根长的空间分布规律

4.2.1根长的垂直方向分布

4.2.2根长的水平方向分布

4.2.3根长的二维分布

4.2.4棉花根长分布模型

4.3滴灌不同湿润区下棉花根重的空间分布

4.3.1根重的水平分布

4.3.2根重的垂直分布

4.3.3棉花根重分布模型

4.4土壤湿润区对棉花根系生长过程的影响

4.4.1棉花根系生长过程

4.4.2棉花根系生长模型

4.5本章小结

第五章滴灌土壤湿润区与棉花根系分布的对应关系

5.1滴灌土壤湿润区与棉花根系分布的关系

5.1.1大田试验棉花根系分布与土壤湿润区的关系

5.1.2桶栽试验棉花根系分布与土壤湿润区的关系

5.2土壤水分与棉花根系生长的关系

5.3本章小结

第六章滴灌不同土壤湿润区的棉花根系耗水

6.1作物田间耗水动态

6.1.1大田试验土壤含水率动态和耗水特征

6.1.2桶栽条件下土层含水率动态

6.2不同土壤湿润区下的土壤耗水特征

6.3土壤湿润区评价

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

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