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叢書名:西北旱區(qū)生態(tài)水利學(xué)術(shù)著作叢書
- 作者:王全九 ... 等著
- 出版時間:2017/7/1
- ISBN:9787030539915
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:S512.1
- 頁碼:145
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書以旱區(qū)小麥(冬小麥和春小麥)為研究對象,采用野外大田與室內(nèi)實驗、理論分析與模型模擬等方法,在分析小麥生長特征、需水規(guī)律與光合特征基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了水分利用效率、耗水量和產(chǎn)量相關(guān)性以及水分利用效率影響因素,闡明了不同水肥調(diào)控和不同覆蓋下小麥水分消耗與生長特征相互作用,優(yōu)化了小麥田間水分利用管理模式,確定了最佳灌溉制度和水肥投入范圍,建立了最優(yōu)種植模式。為旱區(qū)小麥優(yōu)化種植提供了強有力的理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。
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我國是一個人口大國,保障糧食安全是實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。西北地區(qū)土地面積大,光熱資源豐富,是我國重要糧食產(chǎn)地。但水資源短缺嚴重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是緩解水資源供需矛盾的重要內(nèi)容。近年來,黃土高原旱作塬區(qū)年平均氣溫逐漸升高,干旱出現(xiàn)的次數(shù)增多、程度增大,且干旱發(fā)生時肥料利用率也隨之降低,致使作物產(chǎn)量在水肥共同制約下波動較大。在黃土高原旱作塬區(qū)實施補充灌溉,是農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高效的主要措施。但由于可用于灌溉的水資源數(shù)量有限,在現(xiàn)有水分條件下,通過合理施肥,充分發(fā)揮肥料和水分的功效,對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益,保證半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
甘肅省是我國重要的商品糧基地,小麥是該地區(qū)僅次于玉米的主要糧食作物。甘肅省土地面積大,但水資源嚴重短缺,荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)成為該地區(qū)有別于其他濕潤、半濕潤地區(qū)農(nóng)業(yè)的一大特色。但近幾十年來,由于該地區(qū)綠洲面積不斷擴大,人類的生活用水、生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)用水量等不斷加大,特別是黑河中游地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展,導(dǎo)致該地區(qū)湖泊干涸,地下水位下降,夏季用水高峰期河道斷流,沙漠化嚴重,生態(tài)環(huán)境日益惡化。實現(xiàn)黑河中游綠洲區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的高效利用,成為緩解該地區(qū)水資源供需矛盾的重要手段。
2006年開始,課題組在國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“百人計劃”擇優(yōu)項目,以及國家“973計劃”項目資助下,采取試驗研究與理論分析、模擬模型相結(jié)合方法,在陜西省長武縣、甘肅省張掖市等地圍繞旱區(qū)小麥節(jié)水灌溉和水肥高效利用開展深入研究工作。研究系統(tǒng)分析了水分和養(yǎng)分對小麥光合特征的影響,闡明了不同灌溉方式下冬春小麥耗水特征和水分利用效率,以及水肥耦合與冬小麥生長和產(chǎn)量關(guān)系,明確了覆蓋方式對春小麥生長和水分利用效率的影響,構(gòu)建了小麥株高、葉面積指數(shù)和生物量增長數(shù)學(xué)模型,并對AquaCrop模型模擬分析春冬小麥生長和耗水過程適應(yīng)性進行了評價,提出了黃土旱塬區(qū)冬小麥優(yōu)化施肥管理模式。全書共8章,前言由王全九撰寫;第1章、第3章和第4章由王全九、付秋萍、馬莉、王翔翔撰寫;第2章由王全九、沈新磊、馬莉撰寫;第5章由王全九、付秋萍、王翔翔撰寫;第6章由王全九、馬莉撰寫;第7章由王全九、馬莉、王翔翔、單魚洋撰寫;第8章由王全九、王翔翔撰寫。全書由王全九、付秋萍和單魚洋統(tǒng)稿,并由王全九最后審定。
目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 作物水分利用效率研究 2
1.2.2 作物需水和耗水特征研究 6
1.2.3 水肥耦合對作物生長及產(chǎn)量的影響研究 10
1.2.4 作物生長模型AquaCrop的應(yīng)用 12
1.3 研究內(nèi)容與試驗方法 13
1.3.1 研究內(nèi)容 13
1.3.2 試驗方法 13
參考文獻 21
第2章 春冬小麥葉片光合特征 28
2.1 春小麥葉片光合特征 28
2.1.1 春小麥光合作用日變化特征 28
2.1.2 春小麥全生育期內(nèi)光合特征 31
2.1.3 春小麥光響應(yīng)曲線 35
2.2 冬小麥葉片光合特征 37
2.2.1 水氮對冬小麥葉片相對葉綠素含量的影響 37
2.2.2 冬小麥葉片凈光合速率變化特征分析 39
2.2.3 冬小麥葉片蒸騰速率變化特征 40
2.2.4 冬小麥葉片水分利用效率變化特征分析 41
2.2.5 冬小麥葉片氣孔導(dǎo)度變化特征分析 42
2.2.6 冬小麥葉片氣孔限制值變化特征分析 43
參考文獻 44
第3章 春冬小麥生長特征 46
3.1 春小麥生長特征 46
3.1.1 春小麥株高變化特征 46
3.1.2 春小麥葉面積指數(shù)變化特征 46
3.1.3 春小麥地上生物量累積特征 48
3.1.4 春小麥地下生物量累積特征 48
3.1.5 春小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素相關(guān)性分析 49
3.2 春小麥生長數(shù)學(xué)模型 50
3.2.1 春小麥株高與時間關(guān)系 51
3.2.2 春小麥葉面積指數(shù)與時間關(guān)系 51
3.2.3 春小麥地上生物量與時間關(guān)系 52
3.2.4 春小麥株高與葉面積指數(shù)間Logistic模型 53
3.2.5 春小麥株高與地上生物量間Logistic模型 55
3.2.6 春小麥生長模型評估 56
3.3 冬小麥生長特征 59
3.3.1 冬小麥株高變化特征 59
3.3.2 冬小麥葉面積指數(shù)變化特征 60
3.3.3 冬小麥地上生物量變化特征 61
3.3.4 冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率 61
3.4 冬小麥生長數(shù)學(xué)模型 62
3.4.1 冬小麥株高與有效積溫關(guān)系 62
3.4.2 葉面積指數(shù)與有效積溫關(guān)系 63
3.4.3 冬小麥地上生物量與有效積溫關(guān)系 63
3.4.4 參數(shù)標準化分析 64
3.4.5 耗水量與冬小麥作物生長特征指標最大值關(guān)系 65
3.4.6 冬小麥株高與葉面積指數(shù)關(guān)系 66
3.4.7 冬小麥株高與地上生物量關(guān)系 66
3.4.8 冬小麥生長模型評估 66
參考文獻 68
第4章 春冬小麥耗水特征和水分利用效率 69
4.1 春小麥耗水特征 69
4.1.1 春小麥全生育期土壤含水量變化特征 69
4.1.2 春小麥不同生育階段耗水特征 70
4.1.3 春小麥全生育期耗水量與水分利用效率 71
4.1.4 春小麥土面蒸發(fā)特征分析 72
4.1.5 春小麥耗水量、水分利用效率與產(chǎn)量間關(guān)系 73
4.2 冬小麥耗水特征與水分利用效率 74
4.2.1 冬小麥收獲期土壤剖面水分分布特征 74
4.2.2 冬小麥休閑期土壤剖面水分恢復(fù) 75
4.2.3 冬小麥生育期耗水量 78
4.2.4 冬小麥產(chǎn)量與水分利用效率關(guān)系 80
參考文獻 81
第5章 冬小麥水肥耦合效應(yīng)和土壤氮素分布 82
5.1 水肥耦合對冬小麥生長的影響 82
5.1.1 水肥耦合對株高的影響 82
5.1.2 水肥耦合對葉面積指數(shù)的影響 83
5.1.3 水肥耦合對地上生物量的影響 85
5.2 水肥耦合對冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響 86
5.2.1 水肥耦合對穗數(shù)的影響 86
5.2.2 水肥耦合對穗粒數(shù)的影響 86
5.2.3 水肥耦合對千粒重的影響 87
5.2.4 水肥耦合對產(chǎn)量的影響 88
5.3 水肥耦合麥田土壤硝態(tài)氮變化特征 88
5.3.1 土壤剖面硝態(tài)氮含量分布特征 89
5.3.2 生育期土壤剖面硝態(tài)氮累積量 92
5.3.3 硝態(tài)氮累積量變化趨勢 93
5.3.4 最大產(chǎn)量下土壤硝態(tài)氮累積 94
5.4 冬小麥水肥利用率及水肥耦合優(yōu)化區(qū)域 96
5.4.1 計算方法 96
5.4.2 水肥耦合條件下冬小麥產(chǎn)量效應(yīng) 97
5.4.3 水肥耦合區(qū)域 100
參考文獻 102
第6章 覆蓋條件下春小麥生長和水分利用效率 104
6.1 覆蓋條件下光合作用日變化特征 104
6.1.1 葉片溫度變化特征 104
6.1.2 凈光合速率變化特征 105
6.1.3 蒸騰速率變化特征 105
6.1.4 氣孔導(dǎo)度變化特征 105
6.2 覆蓋條件下春小麥生育期內(nèi)光合特征 106
6.3 覆蓋對春小麥水分利用效率的影響 109
6.3.1 覆蓋對春小麥全生育期土壤溫度變化影響 109
6.3.2 覆蓋條件下春小麥灌漿期土壤溫度的日變化 111
6.3.3 覆蓋條件下表層土壤濕度變化特征 112
6.3.4 覆蓋條件下葉片水分利用效率的影響因素主成分分析 113
6.3.5 覆蓋條件下春小麥生育期土壤儲水量動態(tài)變化特征 113
參考文獻 115
第7章 春冬小麥生長與耗水過程的數(shù)值模擬 116
7.1 AquaCrop模型特點 116
7.2 春小麥生長與耗水過程的數(shù)值模擬 117
7.2.1 AquaCrop模型參數(shù)確定 117
7.2.2 AquaCrop模型準確性評價 119
7.2.3 春小麥生長與耗水過程的模擬分析 119
7.3 冬小麥生長與耗水過程的數(shù)值模擬 124
7.3.1 AquaCrop模型參數(shù)確定 124
7.3.2 AquaCrop模型參數(shù)率定 126
7.3.3 AquaCrop模型準確性評價指標 127
7.3.4 模型模擬準確性分析 128
7.4 冬小麥田間水分管理模式優(yōu)化 132
7.4.1 降水年型劃分 132
7.4.2 水分管理模式優(yōu)化 132
參考文獻 135
第8章 冬小麥氮肥利用效率與管理模式 137
8.1 冬小麥生長與氮肥利用效率分析 137
8.1.1 冬小麥地上生物量增長與產(chǎn)量分析 137
8.1.2 氮肥利用效率分析 139
8.2 氮肥管理模式優(yōu)選 140
8.2.1 土壤水分分布特征模擬分析 140
8.2.2 冠層增長模擬分析 141
8.2.3 地上生物量模擬分析 142
8.2.4 冬小麥產(chǎn)量模擬分析 142
8.2.5 氮肥管理模式優(yōu)選 144
參考文獻 145