论文部分内容阅读
农田蒸散是田间水分运动的中心环节，蒸散观测和蒸散量的估算是农业节水研究的基础，农业节水措施的制定关键是需要准确测定和估算农田的实际蒸散量。本文紧密结合当前节水农业生产实践中采用的节水措施，其中包括不同灌溉制度、种植方式、秸秆覆盖措施、耕作方式等，着重研究了不同农业节水措施下冬小麦田间蒸散规律，阐明了对农田蒸散过程影响的大气、土壤和作物自身生物学指标的相互联系。在此基础上，应用世界粮农组织(FAO)推荐的作物系数法对麦田实际蒸散量进行了综合模拟和比较。以期为合理地开发利用华北平原尤其是太行山前平原地区水资源，制定合理的灌溉制度和探索新型综合农业节水措施提供科学依据，节约有限的农业水资源，提高农业水分利用效率。
本文试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行，以冬小麦(Triticum aestivumL.)为主要研究对象。采用大型蒸渗仪测定潜在蒸散条件下田间蒸散量并以此为标准检验模型的模拟精度。利用自制棵间小型蒸发器(Micro-lysimeter)测定农田土壤实际蒸发量，同时配合人工取土烘干称重和中子仪及TDR测定土壤含水量，利用水量平衡法计算田间阶段蒸散量。用冠层分析仪和人工方法测定冬小麦生物学指标，利用光量子仪测定作物群体冠层指标，同时结合地温及气象数据的实时自动测定，着重分析了各种节水措施下冬小麦田间蒸散变化差异。
在田间试验基础上，经分析和模拟得出以下几点结论：
1、在平水年，冬小麦全生育期蒸散量为504.6 mm-602.7 mm，是同期降雨量的4.4-5.4倍。其中，蒸散量最大的时期在拔节期和灌浆期。棵间蒸发总量为139.2 mm-167.4 mm，占蒸散总量的36％。棵间蒸发主要集中在越冬前和返青到拔节期。
2、不同灌溉制度下，蒸散量和棵间蒸发量随着灌溉次数及灌溉量的增加而增大。旱作减少了棵间土壤水分蒸发，节水效果明显。从0水到5水，平均蒸散强度分另是2.22 mmd-1,2.16 mm d-1,2.29 mm d-1,2.62 mm d-1,2.23 mm d-1和2.51 mm d-1。灌溉量大的处理对表层(0-20 cm)土壤含水量影响幅度较大，而灌溉量少的处理对深层土壤蓄水量影响幅度大，节水灌溉条件下土壤水分得到充分利用。
3、四种行距下，随着行距加宽，棵间无效水分消耗和E/ET增加，缩小行距可以有效抑制棵间蒸发，并且可减小土壤水分波动，保持根系层土壤水分的持续、稳定供应。
4、秸秆覆盖可以减少蒸发损耗，维持较高的土壤含水量，增加蒸腾量，提高作物水分利用效率。少覆盖和多覆盖处理的平均日蒸发强度分别比对照降低31.6％和51.5％，多覆盖比少覆盖降低29.1％；不覆盖、少覆盖和多覆盖的E/ET分别是44.2％，39.8％和35.6％，覆盖表现出了明显的保墒作用。同时秸秆覆盖可影响土壤温度，降低高温，增加低温，使地温变化趋于稳定缓和。
5、不同耕作方式蒸散量的大小顺序是深耕＞旋耕＞秸秆粉碎免耕＞全免耕。秸秆覆盖免耕抑制棵间蒸发效果明显，蒸发强度仅为传统耕作的59％和旋耕的74％。耕作方式对土壤蓄水的作用差异主要在作物生育前期，且主要影响耕层50 cm深的土壤剖面。
6、冬小麦阶段作物系数在初期阶段，中期阶段和成熟阶段分别为Kcini=0.916，Kcmid=1.1769，Kcend=0.39。与实测值相比模拟较好，RMSE为1.27 mm d-1。双作物系数估算Kc与实测Kc吻合较好，相关性达到极显著。基于Penman-Monteith公式单作物系数法和双作物系数法模拟作物蒸散量精度也较高。
7、冬小麦作物系数与叶面积指数联系密切，以叶面积指数来模拟作物系数，估算冬小麦田间潜在蒸散量为ETc=0.2279e0.4LAI·ET0。
8、在非充分灌溉的农田中，结合作物参数建立的冬小麦蒸散量的估算模型：ETa=f1(θ)f2(LAI)ET0，模拟值与实测值相关性较好，模拟精度较高。