棉花膜下滴灌条件下农田土壤水分的空间变异性研究

摘要

棉花膜下滴灌技术是滴灌技术与覆膜植棉技术的结合，是一种可控制的局部灌溉，据有关资料报道，棉田膜下滴灌比常规灌溉省水50%、省肥20%、增产20%。随着水资源和能源的短缺及劳动力成本的上升，棉田膜下滴灌技术必然走向自动化，实现智能决策。在棉田膜下滴灌智能决策系统实施的过程中，离不开田间墒情的监测和预报，由于田间墒情的空间变异特性的客观存在，因此，研究棉田土壤水分的空间变异对支撑自动化灌溉系统的土壤墒情点的布设就显得尤为重要。
　　 到目前为止，国内外有关地面灌条件下土壤水分的空间变异性的研究比较多，有关喷灌条件下的土壤水分空间变异性的研究较少，而有关膜下滴灌条件下的土壤水分空间变异性研究的报道更是少见。而棉花膜下滴灌的局部灌溉特点决定了膜下滴灌棉田土壤水分的空间变异性不能直接运用前人的研究成果。故而，本文针对膜下滴灌模式下的棉田土壤水分进行空间变异性研究，为棉花的膜下滴灌智能化系统的实施提供可靠、准确的数据支持，科学的指导农田灌溉。该研究不仅填补新疆乃至国内这方面的空白，而且也把该领域在国内的研究更进一步细化。
　　 本文以新疆农八师一四八团和石河子总场国家农业科技园区试验区为依托开展试验研究，采用经典统计学和地统计学方法，通过分析膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律，建立其土壤水分空间变异的结构模型。所得重要结论如下：
　　 1、不同土壤质地的条件下，膜下滴灌棉田土壤含水率的空间结构性不同；粘土土壤含水率的随机因素带来的空间变异性大于壤土的。粘土滴灌棉田20～40cm 层土壤含水率的空间结构显著性较好，而壤土滴灌棉田则是20～60cm 层土壤含水率的空间结构显著性较好；0～20cm 层土壤含水率的随机因素带来的空间变异性最大，20～60cm 层的较小。
　　 2、不同采样尺度条件下，随着采样尺度增大，0～20cm 层土壤含水率的随机因素带来的空间变异性在逐渐减小，空间自相关性也逐渐减小，空间结构性越来越显著；40～60cm 层滴灌棉田土壤含水率的空间变异性逐渐增大，空间自相关性也随着增大，空间结构显著性越来越差。
　　 3、不同生育阶段条件下：（1 ）、相对于整个生育期，膜下滴灌棉田中0～20cm 层的土壤含水率的总空间变异程度随着棉花的生长先是减小而后则是增大，40～60cm 层的总变异强度则是随着棉花的生长先是增大而后减小最后则是增大，而20～40cm 层的总变异强度则是随着棉花的生长而增大。（2 ）、相对于整个生育期的不同垂直深度，苗期和吐絮期的各层土壤含水率的变异性随着采样深度的加深而增大，蕾期和花铃期的变异性则是随着采样深度的加深而减小，膜下滴灌棉田中土壤含水率的随机因素带来的空间变异程度随着土层采样深度的加深而增大。（3 ）、苗期和花铃期的各层土壤含水率的空间自相关尺度受采样深度的影响不大，而蕾期和吐絮期的空间自相关尺度各采样深度层之间的变化比较明显。
　　 4、膜下滴灌0～20cm 层土壤含水率的简单克立格法(SK)估值优于普通克立格法(OK)的估值精度，20～60cm 层土壤含水率的普通克立格法(OK)优于简单克立格法(SK)的估值精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪论

第2 章 研究区自然概况

第3 章 膜下滴灌棉田土壤水分空间变异的田间试验研究

第4 章 土壤水分空间变异的理论方法

第5 章 膜下滴灌棉田土壤含水率的空间变异规律

第6 章 结论与展望

附录 中子仪的操作

参考文献

致谢

作者简历