連續(xù)干旱下作物閾值反應(yīng)與紅壤干旱程度表達(dá).pdf

1、我國南方紅壤地區(qū)存在嚴(yán)重的季節(jié)性干旱，定量研究土壤干旱程度并確定土壤—作物系統(tǒng)干旱閾值對干旱評價(jià)和土壤水分管理具有很重要的意義。在眾多作物受旱程度指標(biāo)中定量化的不多，基于土壤水分的量化指標(biāo)更少。針對此問題，2005年3月～10月在湖北咸寧紅壤上進(jìn)行了遮雨條件下作物干旱試驗(yàn)。小區(qū)玉米設(shè)置持續(xù)干旱12～36d共6個(gè)水分處理，筒栽花生設(shè)持續(xù)干旱4～25d共7個(gè)處理。每日用張力計(jì)和Delta-T公司生產(chǎn)的剖面水分僅以10cm為間隔監(jiān)測各個(gè)土層基

2、質(zhì)勢和含水量，定期跟蹤測定玉米和花生的葉面積、株高、莖粗和氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等指標(biāo)，收割后測量生物量并考種。主要研究結(jié)果如下。 土壤干旱到一定程度后，作物測量的各項(xiàng)指標(biāo)才明顯下降，玉米和花生對土壤干旱均存在閾值反應(yīng)。玉米在干旱超過25d后，產(chǎn)量、葉面積和氣孔導(dǎo)度明顯下降；花生在干旱超過12d后，生物量與產(chǎn)量、葉面積和氣孔導(dǎo)度明顯下降。作物各形態(tài)和生理指標(biāo)對土壤干旱的敏感程度不同，葉面積、氣孔導(dǎo)度、生物量與產(chǎn)量、以及玉米的根系和花

3、生的主莖高對干旱最敏感，可以作為作物干旱的指標(biāo)。上述結(jié)果說明用作物形態(tài)和生理指標(biāo)來量化干旱程度存在不穩(wěn)定和指標(biāo)選擇困難。 分析了干旱過程中土壤水分動態(tài)和平衡，某些土層水分變化特征與作物的閩值反應(yīng)存在對應(yīng)關(guān)系。小區(qū)玉米在12～21d干旱階段，土層0-40cm水分損失速率最大，在干旱25d時(shí)，深層土壤的水分上移速率明顯變大，而更深層土壤在干旱過程中水分始終維持在比較高的水平；土層20-40cm的水分變化特征與土層0-100cm總體變

4、化情況相似。筒栽花生0-30cm土層的水勢分別在干旱12d的時(shí)候降至最低，土層50-60cm水分開始明顯降低，此時(shí)花生發(fā)生閾值反應(yīng)；土層0-30cm水分變化可以代表測筒土層0-60cm的水分變化。這些結(jié)果說明，通過監(jiān)測或模擬恰當(dāng)土層的水分動態(tài)變化可以反映土壤的干旱程度和作物的受旱狀況。 最后，本文提出了一新指標(biāo)─土層干旱指標(biāo)，該指標(biāo)可以定量確定玉米和花生發(fā)生閾值反應(yīng)時(shí)對應(yīng)的土壤干旱狀況。研究發(fā)現(xiàn)土壤連續(xù)干旱過程中，土層剩余有效貯

5、水和累積相對失水速率之間的關(guān)系可以用對數(shù)線性方程表示，以方程的回歸系數(shù)為基礎(chǔ)，提出了一個(gè)定量表達(dá)土壤干旱狀況的指標(biāo)，該指標(biāo)由干旱程度D和干旱強(qiáng)度I兩個(gè)指數(shù)構(gòu)成，其取值都在0～1之間，D的大小反應(yīng)了土壤目前已經(jīng)累積的干旱狀況，I的大小反應(yīng)了土壤干旱發(fā)展趨勢。玉米和花生的土層干旱指數(shù)D隨干旱時(shí)間的延長呈拋物線趨勢逐漸增大，表明土壤越來越干旱，而I則隨土壤失水快慢而波動，D和I的變化與土壤實(shí)際的干旱過程相吻合。小區(qū)玉米的土壤干旱閾值是干旱強(qiáng)度