甘肅秦王川灌區(qū)苜蓿草地土壤水鹽動(dòng)態(tài)及其生態(tài)灌溉調(diào)控模式研究.pdf

1、在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，首次提出“生態(tài)灌溉”新概念，圍繞這一新思路深入研究了以秦王川灌區(qū)為代表的旱區(qū)灌區(qū)苜蓿草地土壤水鹽聯(lián)合運(yùn)移規(guī)律及其生態(tài)灌溉調(diào)控模式；苜蓿在水鹽等逆境脅迫下生理生態(tài)特征、生育階段水分生產(chǎn)函數(shù)及生態(tài)灌溉制度；應(yīng)用系統(tǒng)工程方法對(duì)秦王川灌區(qū)苜蓿生態(tài)種植結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行優(yōu)化配置；構(gòu)建了干旱灌區(qū)牧草灌溉水—光合作用—生物產(chǎn)量及品質(zhì)轉(zhuǎn)化效益及土壤水鹽—牧草作物—灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化的生態(tài)灌溉創(chuàng)新體系。 研究表明，當(dāng)土壤含鹽量

2、達(dá)到0.279﹪時(shí)，對(duì)苜蓿種子萌發(fā)有明顯抑制作用，當(dāng)達(dá)到0.428﹪時(shí)萌發(fā)幾乎停止；苜蓿生育期隨土壤鹽分濃度的增加地上部分的生長(zhǎng)所受抑制作用逐漸大于地下部分，WUE(wateruseefficiency)顯著降低；苜蓿水鹽聯(lián)合脅迫下灌水后電導(dǎo)率在不同深度與土壤含水量大小互為逆向變化；適當(dāng)濃度的鈉鹽、鎂鹽可使苜蓿體內(nèi)的氨基酸含量增加，但氯離子抑制氨基酸的合成；水分脅迫對(duì)苜蓿體內(nèi)脯氨酸有明顯影響；NaCl、NaHCO3和MgSO4在8g/L

3、和15g/L兩種濃度下均表現(xiàn)出高濃度對(duì)應(yīng)高植物蛋白現(xiàn)象，此結(jié)論成為苜蓿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段通過(guò)水鹽有限調(diào)虧達(dá)到理想品質(zhì)的生態(tài)灌溉基本內(nèi)涵之一。不同地溫梯度下電導(dǎo)率呈現(xiàn)出比較明顯的分段函數(shù)特征且各段內(nèi)電導(dǎo)率與地溫之間都存在線性正相關(guān)關(guān)系。苜蓿葉面積指數(shù)和株高之間存在線性正相關(guān)關(guān)系；水分脅迫對(duì)苜蓿根系吸水的補(bǔ)償效應(yīng)有明顯影響，降低根系的吸水速率；苜蓿干物質(zhì)產(chǎn)量與當(dāng)?shù)刂T氣象因子存在不同程度的關(guān)聯(lián)，其中相對(duì)濕度對(duì)干物質(zhì)產(chǎn)量影響最大。 蒸騰速率與

4、光合速率存在正相關(guān)關(guān)系，但一定程度的水分虧缺可以提高光合和蒸騰之比(即水分利用率)，正是苜蓿在刈割前(開(kāi)花期)生態(tài)灌溉生理調(diào)控機(jī)理所在；重度水分脅迫(45﹪-50﹪FC)下高濃度NaCl對(duì)苜蓿的蒸騰產(chǎn)生了明顯抑制作用。苜蓿SPAC(soilplantatmospherecontinuum)系統(tǒng)水勢(shì)由土壤到根系再到莖葉降幅比約為1∶2.5∶6，灌水后降幅擴(kuò)大至1∶5.5∶9。 應(yīng)用Penman-Monteith公式通過(guò)實(shí)測(cè)土壤水分

5、、灌水量和降雨量等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析計(jì)算得到了苜蓿在不同生育期水分梯度脅迫下生態(tài)需水、耗水規(guī)律、水分生理特征和生物產(chǎn)量等內(nèi)在關(guān)系及結(jié)果。 水分生產(chǎn)函數(shù)加法模型和乘法模型都較好地體現(xiàn)苜蓿全生育期階段水分對(duì)生物產(chǎn)量的反應(yīng)；通過(guò)比較得出加法模型更加適合于初花期收割的苜蓿；用線性規(guī)劃法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法得到了初花期收獲苜蓿的生態(tài)型經(jīng)濟(jì)灌溉制度，輕度水分脅迫為苜蓿生態(tài)適宜性控制指標(biāo)，其土壤含水量下限為60﹪～65﹪FC。 多年生苜蓿全年一、

6、二、三茬收割苜蓿在輕度水分脅迫下WUE較高，從3.2kg/cm3下降到2.2kg/cm3；苜蓿單方水生產(chǎn)效益高出小麥0.595元/m2、蠶豆0.585元/m2；秦王川灌區(qū)由水量控制的糧、經(jīng)、草優(yōu)化種植比例為1∶0.43∶0.45，苜蓿最優(yōu)種植面積為1.223hm2。根據(jù)苜蓿全生育期非充分灌溉與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段分生育期水鹽敏感程度，對(duì)苜蓿水鹽有限調(diào)虧使其達(dá)到理想品質(zhì)，提高水分利用效率及最佳生物產(chǎn)量，構(gòu)成了生態(tài)灌溉基本內(nèi)涵；在灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與水資