作物根區(qū)空間土壤水分有效性判定和耗水規(guī)律的研究

作物根區(qū)空間土壤水分有效性判定和耗水規(guī)律的研究由于局部灌溉技術(shù)的應(yīng)用和作物根區(qū)土壤物理參數(shù)和根系吸水不均勻，作物根區(qū)不同空間微域土壤水分存在動態(tài)差異，為評價土壤水分對作物有效性帶來了困難。因此，研究作物根區(qū)土壤水分空間動態(tài)變化規(guī)律和不同空間微域含水率變化對作物生理生長及根系的影響，為作物有效性動態(tài)評價和土壤水分空間調(diào)控提供理論依據(jù)，具有重要的科學(xué)意義和實用價值。本論文通過溫室小區(qū)試驗和土柱試驗，探索了水平和垂直空間供水條件下玉米根區(qū)土壤水分的動態(tài)變化規(guī)律及其與作物生理生長的關(guān)系，對不同灌溉處理的不同時段土壤有效水儲量和儲存空間進(jìn)行了評價，利用根區(qū)土壤水分和作物生長的定量關(guān)系，分析了不同空間微域土壤含水率差異對局部根系生長影響的規(guī)律，確定了作物水分虧缺的根區(qū)土壤微域含水率的有效性判別方法和體系指標(biāo)，得出玉米生長不同生育期適宜的供水空間和供水量范圍。獲得的主要結(jié)論如下：（1）溫室小區(qū)試驗結(jié)果表明：玉米的濕潤根區(qū)與干燥根區(qū)土壤水分始終處于異步交替上升和下降。0-80cm各層次土壤水分在垂直方向上呈近似“倒L”型分布，其中0-30cm土層水分變化最為劇烈，尤其表現(xiàn)在灌水側(cè)；30-60cm隨著土層深度的增加，土壤水分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，土層水分的消耗速度也僅次于0-30cm；60cm以下根層隨著水分處理時間的延長，土壤含水率隨灌水變化的滯后性越明顯，土壤水分只是出現(xiàn)微小波動，基本趨于穩(wěn)定。（2）根系分區(qū)交替灌溉，玉米株高、葉面積隨著水分控制下限的增大而逐漸增加只至穩(wěn)定，莖粗則是先增大而后逐漸減小。植株根冠比呈現(xiàn)為低水處理T4最高，中水處理T3最低。干物質(zhì)量總體上呈T1>T2>T3>T4的趨勢增長。根系分區(qū)交替灌溉會影響玉米各部分器官的比例調(diào)整和分配，且T2在不影響根系生長的情況下，地上部分與T1無顯著差異。同時，不同生育期，土壤干旱使得根系活力總體呈降低趨勢。（3）根系分區(qū)交替灌溉隨著水分下限的增加，干燥側(cè)根區(qū)土壤水分變化幅度逐漸減小，低水處理干燥側(cè)變化幅度最大，隨著干燥側(cè)土壤水分含量升高，玉米根系從干燥側(cè)吸收的水分占整個根系吸收水分含量的百分比也趨于增加。土壤水分與Tr、Pn、Gs、CC、CSC相關(guān)性顯著，它們隨著水分含量的增加而降低，而且T2明顯大于T1。根系分區(qū)交替灌水的Pn和Gs與常規(guī)灌溉差異最大。（4）在土柱試驗中，不同灌水方式株高呈T4>T3>T2>T1的趨勢；葉面積和莖粗變化趨勢與小區(qū)根系分區(qū)交替灌溉一致。T1處理時上層的土壤水分增加使得根系在上層土壤中的分布相對增加，干物重得到顯著增加。T2處理上、下層根區(qū)干旱使得根系在中層土壤中的干物重增加，但是根重占總植株的干重比列有所下降。T3處理，增加了下層根區(qū)的土壤水分供應(yīng)，玉米根系干重相對增加，整株干物重也得到了相應(yīng)的增加,表明T3在上層和中層根區(qū)干旱下，有利于玉米植株生長。不同濕潤方式對玉米不同根區(qū)根系活力有顯著影響。（5）土柱試驗結(jié)果表明：根系主要吸收灌水根區(qū)的土壤水分，而非灌水根區(qū)土壤水分仍然占了相當(dāng)?shù)谋戎?，上層灌溉T1上層根區(qū)土壤水分消耗最大，中層灌溉T2中層次之，下層灌溉T3下層最小。T1中層和下層根區(qū)土壤水分消耗依次降低，但均小于上層根區(qū)水分的消耗；T2上層根區(qū)由于受土壤蒸發(fā)的影響，土壤水分消耗僅次于中層，但是仍然大于下層根區(qū)；T3下層根區(qū)土壤水分消耗雖然最多，但是與上層根區(qū)無明顯差異，中層消耗最少。（6）在一定范圍內(nèi)，隨著耗水量