【毕业学位论文】（Word原稿）不同节水保墒措施在冬小麦上应用效果研究-农业气象减灾硕士论文

I 摘 要 黄淮海平原是我国最大的平原，是我国小麦的主产区， 随着经济与农业的发展，水资源严重不足已成为该地区 小麦生产 的重大 威胁。 由于该地区多年平均降水量不能满足小麦全生育期和关键时段的需水要求，大部分要靠灌溉补给，为了小麦种植的可持续发展必须大幅度提高该地区的水资源利用效率，发展节水型农业，以保证小麦的稳产、高产、优产。 本论文针对我国黄淮海麦区水资源短缺日益严重与小麦生产可持续发展迫切要求，进行不同组合的节水保墒措施 在冬小麦上的应用效果试验研究 。 此 研究工作在中国农科院北京昌平试验基地进行，通过常量 灌溉、无灌溉、减量灌溉、纵深沟、液态地膜、纵深沟 +保水剂和纵深沟 +保水剂 +液态地膜处理；结合测定土壤含水量， 水分利用效率，小麦叶片含水量，叶绿素含量，叶绿素荧光动力学参数，光合速率，蒸腾速率，气孔导度指标；并对小麦的产量要素及生物量分配进行分析，探讨北京地区小麦节水的可能性及不同蓄水保墒措施对小麦生理形态的影响。 试验主要结论如下： 1、在减少 20%灌水量的情况下，减量灌溉处理的实际产量最高 常量灌溉产量 kg/加了 态地膜处理其次 较各处理对产量的影响，减量灌溉处理的效果最好，其次是液态地膜和纵深沟 +保水剂处理。 2、在试验中采取的喷施液态地膜、施用保水剂和开耕纵深沟的处理方法，各处理对蓄积水分的作用存在差异。扬花期和灌浆期灌水后，液态地膜处理 20 40土壤含水量处于 20 25%；保水剂和纵深沟处理 20 40土壤含水量为 20%。液态地膜处理比保水剂、纵深沟处理效果明显，扬花期和灌浆期灌水后的土壤含水量增加了 5%。 3、土壤含水量与产量之间存在相关性，其中 20土壤含水量与产量相关 且 达到显著水 平：（ y = 40的土壤含水量与产量相关 同样达到显著水平 （ y = 而 20 40土壤含水量平均值与产量 也 显著相关（ y = 4、对小麦叶片相对含水量与光合速率、蒸腾速率和气孔导度进行相关分析，结果表明：叶片相对含水量与光合速率显著相关（ y = 叶片相对含水量与蒸 腾速率显著相关（ y = 叶片含水量与气孔导度显著相关（ y = 5、相关分析表明：小麦叶绿素相对含量与产量存在相关性，达到显著水平（ y = 。 关键词： 冬小麦；减量灌溉；生理指标；产量 t is is to in to of it is to of to of on 0%。 no 0% as of as 1. As to of 5400 kg of by 0% of 405 kg of 344 kg is up to is 2. of 0 40cm 0 25%, 0 %. of 3. 00cm 0 40cm is y = y = y = 4. of is y = y = y = 5. of is y = 录 第一章 引言 . 1 淮海平原水资源与冬小麦生产的关系 . 1 淮海平原的水资源状况 . 1 淮海平原农业水资源现状 . 2 淮海平原小麦生产概况 . 3 京地区小麦生产概况 . 4 麦需水与供水之间的关系 . 5 麦的耗水与自然供水 . 5 麦不同生育期的耗水量 . 8 宜性评价 . 9 第二章 小麦节水抗旱技术研究进展 . 10 水灌溉技术 . 10 耕蓄水保墒技术 . 10 学节水技术 . 11 态地膜 . 11 旱保水剂 . 11 第三章 材料和方法 . 14 验地点 . 14 验材料 . 14 验作物 . 14 水剂 . 14 态地膜 . 14 验处理方法 . 14 验步骤 . 14 验处理 . 15 定 指标及测定方法 . 15 定指标 . 15 定方法 . 15 第四章 试验结果与分析 . 18 物产量及经济产量构成分析 . 18 壤水分含量 . 19 片相对含水量 . 20 绿素相对含量 . 22 绿素荧光动力学参数 . 24 合速率 (. 26 然光条件下的小麦净光合速率 . 26 充光照条件下的小麦净光合速率 . 27 麦净光合速率日变化 . 29 腾速率 (. 29 然光条件下小麦蒸腾速率 . 29 充光照条件下的小麦蒸腾速率 . 30 麦蒸腾速率日变化 . 31 孔导度 (. 32 然光条件下的小麦气孔导度 . 32 充光照条件下的小麦气孔导度 . 33 麦气孔导度日变化 . 34 分利用效率与潜在水分利用效率日变化 . 35 分利用效率 . 35 在水分利用效率日变化 . 36 第五章 结论 . 37 参考文献 . 39 致 谢 . 43 作 者 简 历 . 44 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 1 第一章 引言 淮海平原水资源与冬小麦生产的关系 淮海平原的水资源状况 黄淮海平原是我国最大的平原区 ， 位于我国东部 ， 东濒渤海 、 黄海 ， 西倚太行山 、 桐柏山 ， 北以长城为界 ， 南至淮河 ， 包括黄河、淮河、海河流域中下游的京、津、冀、鲁、豫大部 ， 苏北、皖北、黄河支流的汾渭盆地 （ 姜德华， 1986；信乃诠， 2002） 。黄淮海平原地处暖温带半湿润气候区 ， 光照充足 ， 热量资源丰富 ， 年降水量在 500 1000年平均气温为 8 15 ， 最冷月平均气温为 2 ， 0 积温为 4200 5500 d ， 10 积温为 36004800 d ， 无霜期 170 200d（黄荣辉， 2004；李茂松等， 2005） 。区内地势平坦、土层深厚 ，有悠久的农耕 历史 ， 是我国粮、棉、油主 产区 ， 在全国农业生产总量的份额中举足轻重。 1999 年黄淮海 平原 总人口为 ，耕地面积为 1635 万 全国耕地面积的 18%，粮食产量达 t（陈志恺， 2002） 。 2001 年，全区耕地面积占全国耕地总面积的 人口占全国的 粮食总产量占全国的 其中小麦总产量占全国的 玉米总产量占全国的 中国统计年鉴， 2002） 。该地区粮食产量的稳定提高和土地的可持续利用，直接关系到国民经济的长期稳定发展。 大气降水是黄淮海平原地表水和地下水的补给来源，地区多年平均 水资源总量为 均水资源量为 648均水资源量为 581为全国平均数的 2/7，水资源较为贫乏。地区内水资源分布差异明显，河北南部平原人均水资源量仅为 474均水资源量仅为 246不到全区平均水平的一半，是全区水资源最贫乏的地区 （表 1。 近年来社会经济的发展使得用水量增加迅速，水资源开发利用过度，加上水资源污染日加严重，就更加剧了该地区水资源短缺的趋势。水资源总量不足、人均亩均水资源量持续减少、水资源污染严重以及地下水位下降等成为制约该地区社会经济和农业可持续发展 的主要因素。 表 1淮海平原水资源量 区 当地水资源（亿 客水资源量（亿 水资源总量（亿 人均水量（ ） 亩均水量（ ） 地表水 地下水 小计 京、津、冀北平原 92 796 河北南部平原 74 246 黄河下游平原 26 514 淮河中游淮北平原 024 643 淮河下游淮北平原 17 486 黄淮海平原 48 581 近年来 ， 黄淮海平原社会经济的迅速发展，用水量增加迅速，过量开采地下水 问题严重 ，中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 2 其中河北省开采程度高达 126%，北京为 其它省、市也都在 70%以上 （张学真 ，2001）。 由于持续高强度的过量开采，地下水资源不能得到及时补充，导致地下水位下降明显，形成了大面积的沉降区，目前京津冀鲁四省市已经形成了面积达 9 万多平方公里的复合漏斗沉降区。河北、山东沿海地区地下水超量开采还导致海水入侵，造成土地盐渍化，并且使当地原有地下水水质变坏，造成巨大的经济损失，对人体健康带来不利的影响。如果地下水超采的现象得不到控制，持续发展下去会给 该 地区社会、经济、生态等造成灾难性的后果。 此外 随着工业用水 的 持续增加，也使得污水排放量剧增，尤其是遍地开花的乡镇 五小 企业的发展，大量废水未经 处理就直接排放，更是给当地的水资源和水环境造成极大的负面影响，使黄淮海流域出现了水短缺和水环境恶化的双重危机。 淮海平原农业水资源现状 从流域方面看， 2002 年海河片总用水量 400 亿 表水源供水占 ，比上年增加 8 亿 中，生活用水占 工业用水占 农业用水占 用水消耗量279 亿 合耗水率为 70%。 2002 年黄河片总用水量 389 亿 表水源供水占 ，比上年减少 6 亿 中，生活用水占 工业用水占 农业用水占 用水消耗量 220 亿 合耗水率为 57%。 2002 淮河片年总用水量 612 亿 表水源供水占 ，比上年增加 4 亿 中，生活用水占 工业用水占 农业用水占 用水消耗量 394 亿 合耗水率为 64%（中国水资源公报， 2002） 。 从各省市方面看 （ 表 1， 2002 年黄淮海平原农业用水量为 业用水约占总用水量的 略低 于 全国 68%的比例。地区内农业用水约 占总用水量的比例差异 较明显，北京、天津农业 用水约占总用水量的 50%上下，其中北京为 安徽、河南农业用水约占总用水量的 65%左右，河北、山东两省农业用水约占总用水量的比例较高，均高于全国平均水平，其中河北省更是高达 中国统计年鉴，2003）。 表 12002 年黄淮海平原分省区用水情况表 (亿 of 002(100用水量 农业 工业 生活 总用水量 农业用水 /总用水 量（ %） 全国 京 津 北 苏 徽 东 南 淮海平原 003 年与 1999 年相比 ， 黄淮海平原耕地面积与耕地有效灌溉面积均有所增加，其中耕中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 3 地面积 2003 年比 1999 年增加 加 了 有效灌溉面积增加 公顷，增加 了 就各省市来说，北京市耕地面积有所减少；河南、安徽两省有效灌溉面积分别增加 有效灌溉面积占耕地面积的比例各省市都有所降低，整个黄淮海平原由 低到 中国统计年鉴 1999， 2003）（表 1。 表 1 黄淮海平原耕地面积与灌溉面积（ 1999 年、 2003 年） 999 003) 地区 耕地面积（万 有效灌溉面积（万 灌溉面积 /耕地面积（ %） 1999 2003 1999 2003 1999 2003 北京 津 北 东 南 徽 苏 淮海平原 黄淮海 平原 小麦生产概况 黄淮海平原土地面积约占全国平原面积的 30%，耕地面积占全国耕地面积的 1/6。其自然区位条件较优越（侯满平等， 2004）。粮食作物播种面积占全国总量的 20%以上，是“北粮南调”的重要农产品基地，也是保障我国未来食物安全的主要区域。 此外该 地区光热资源丰富，降雨量较少，土壤肥沃，生产条件较好，其生态条件非常有利于小麦的生长。面积和总产量在各麦区中均居第一，而且历年产量比较稳定。更重要的是，该区非常有利于小麦蛋 白质和面筋的形成与积累，是我国发展优质强筋小麦的最适宜地区（王志敏等， 2003；王道波等， 2005） 。 根据农业统计年鉴，我们对 1979 2004 年黄淮海地区小麦的播种面积进行了总结，并计算出了 25 年内该地区 小麦 逐年的总的播种面积、总产量及单产量。其中三个指标在 1997年都达到了最大值，小麦的播种面积为 产量为 t，单产为4994kg/ 1示出从 1979 年到 1997 年黄淮海地区小麦的播种面积大致为一个逐步上升的过程， 1997 年以后呈缓慢下降的趋势。到 2003 年该地区小麦播种面积为 1997 年减少了 16%。 图 1示的是黄淮海冬小麦的历年总产量，图 1示的是该地区 小麦 每公顷的单产量，到 1997 年止黄淮海地区 冬小麦的总产量和单 产量 为 缓慢上升的趋势，在 1997 年达到最高值， 分别为 8124 万 t 和 4993kg/1998 年达到一个相对较低的水平， 1999 年又有了较为明显的增加， 之 后为逐步下降的趋势。 2003 年冬小麦的总产量和单产量分别为 t 和 4448 kg/ 1997 年 分别 下降了 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 4 135014001450150015501600165017001979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 200302000400060008000100001979 1983 1987 1991 1995 1999 200301000200030004000500060001979 1983 1987 1991 1995 1999 2003黄淮海地区 2004 年冬小麦播种面积达 1067 万 全国小麦播种面积的 60%，其中优质专用小麦播种面积达到 504 万 全国的 70%以上。从地域分布上看，河南省小麦播种面积达到 487 万 中优质专用小麦种植面积达到 200 万 上，比去年增加近 13. 3 万 北省小麦播种面积 222 万 右，其中优质专用小麦播种面积 100 万比增加 10 万 到小麦已播种面积的 45%；山东省小麦种植面积 320 万 用优质小麦种植面积达到 200 万 去年增加 13. 3 万 津小麦播种面积 8 万中优质专用麦 4 万 去年增加 2 万 徽省小麦播种面积达到 187 万 茂松等， 2005；中国农业年鉴， 2005）。 京地区小麦生产概况 北京地区早在公元之初的汉朝就广为种植小麦，到唐代开始有磨坊加工成面粉。历史上北京的小麦多种于旱地，单 产低而不稳， 1949 年平均亩产仅 31植面积 当年粮食作物总播种面积的 顺义、通县、大兴、昌平、房山为主产区。长城以北地区由于越冬困难，基本不种冬小麦。 新中国成立 以 来，北京市的小麦生产有了长足发展，种植面积逐渐扩大，冬小麦种植的北缘已扩展至长城以北的延庆、怀柔、密云北部地区，单产大幅度提高，总产成倍增加，成年份（ 图 1 1979黄淮海平原冬小麦播种面积 1979 2004) 播种面积（万公顷）0000年份（ 图 11979黄淮海平原冬小麦总产量 ( 1979年份（ 图 11979黄淮海平原冬小麦单产 ( 1979 2003) 总产量（万吨）0000 小麦单产（千克/公顷）kg/中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 5 为北京市三大粮食作物之一。 1995 年统计，冬小麦播种面积 当年粮食作物播种面积的 总产量达 t，为 1949 年的 32 倍，平均亩产 389 1949 年的 。小麦单位面积产量在全国各省、自治区、直辖市中居第一位。 图 11示北京地区冬小麦 1979 2004 年播种面积、单产量和总产量。北京地区冬小麦播种面积 1979年至 2000 年保持平稳，自 2001 年北京调减了冬小麦的种植面积，到 2004 年冬小麦的播种面积仅为 顷； 90 年代以后，北京地区的冬小麦总产量提高较快，到 1992 年达到最高，总产量为 吨， 1992 年 2000 年冬小麦总产量平稳下降， 2000 年之后显著下降，到2004 年冬小麦总产量 为 吨，比 1992 年降低了 冬小麦的单产自 1988 年以后开始稳步上升， 1994 年达到最高 2001 年后稳步下降（农业统计年鉴 19792005）。 麦需水与供水之间的关系 麦的耗水与自然供水 据统计资料显示， 2002 年 海河片年平均降水量 400合降水总量 1274 亿 05101520251979 1983 1987 1991 1995 1999 20030204060801001201979 1983 1987 1991 1995 1999 200310002000300040005000600070001979 1983 1987 1991 1995 1999 2003年份（ 图 1 1979北京冬小麦播种面积 of 1979 - 2004) 播种面积（万公顷）0000年份（ 图 11979北京地区冬小麦总产量 1979 - 2004) 年份（ 图 11979北京地区冬小麦单产 1979冬小麦单产（千克/公顷）kg/总产量（万吨）0000 国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 6 常年少 地表水资源量 64 亿 合年径流深 20常年少 水资源总量 159 亿 常年少 2002 年 黄河片年平均降水量 404合降水总量 3225亿 常年少 地表水资源量 358 亿 合年径流深 45常年少 水资源总量 474 亿 常年少 2002 年 淮河片年平均降水量 726合降水总量 2376 亿 常年少 地表水资源量 445 亿 合年径流深 136常年少 水资源总量 695 亿 常年少 小麦的耗水量是指从播种到成熟的整个生育期间麦田总耗水数。它包括叶面蒸腾、土壤蒸发和地下渗漏等所消耗的水分。据各地资料，小麦一生的总耗水量大致为 260 400m，相当于 400 600降水量。其总叶面蒸腾占总耗水量的 60% 70%，株间蒸发约占总耗水量的 30% 40%（王维金， 1998） 。小麦耗水量高低受到气候条件、土壤保水性和栽培条件等因素的影响。随着产量水平的提高，群体的叶面积增大，耗水量亦有所增加，但产量提高与耗水量的增加不成比例，在高产栽培条件下，小麦的耗水系数（即每生产 1 千克小麦的耗水量）相对降低，用水比较经济。 耗水量的计算，一般采取水分平衡法，其计算公式是： 小麦耗水量 =播前土壤贮水量 +有效降水量 +灌溉总量 式 中：有效降水量量 =实际降水量 重力水 2004006008001000120014001600北京 天津 石家庄 徐州 阜阳 菏泽 郑州（9992000200120022003地面径流和渗入地下的重力水因北方地区小麦生育期雨水较少，且测定较困难，可以不计，所以有效降水量可以用实际降水量代替。 由于黄淮海各地区 的降水量 存在一定差异， 所以只 查找了 7 个主要城市的年降水量，包括北京、天津、石家庄、徐州、阜阳、菏泽和郑州（见图 1从图中可以看到 2001 年的降雨量普遍少于其他年份，其中石家庄的降雨量最小只有 2003 年降雨量是这五年来最充足的一年，阜阳的降雨量最大达到了 根据中 国统计年鉴，以 2003 年黄淮海地区七个城市的月降雨总量进行分析（表 1小麦的生育期主要是从 10 月到来年的 6 月，