不同淋洗率条件下灌溉水盐分对辣椒耗水的影响

论文总字数：20695字

目 录

摘要 I

Abstract II

1 引言 1

1.1研究目的与意义 1

1.2研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

2 试验设计与研究方法 4

2.1试验概况 4

2.2试验设计 4

2.3观测项目和方法 5

2.4研究内容与技术路线 6

3 结果与讨论 6

3.1不同淋洗率条件下灌溉水盐分对辣椒耗水的影响 6

3.1.1渗漏水盐分的变化 6

3.1.2辣椒蒸散量变化 7

3.1.3水分利用率的变化 10

3.2作物耗水量与盐分之间的定量关系 12

4 小结 13

参考文献 14

致谢 16

不同淋洗率条件下灌溉水盐分对辣椒耗水的影响

程珊珊

,China

Abstract: In China, fresh water is shortage but saline water is rich and easy to exploit. Studying on water consumption pattern when crops are irrigated by saline water is of great importance to realize the use of saline water on crop irrigation. A pot experiment was conducted in a rain shelter between Apr. and Jul., 2015 at Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology of Nanjing University of Information Science and Technology, located in Nanjing city, Jiangsu Province of East China. The drainage water salinity, hourly, daily and accumulated water consumption and water use efficiency was measured. The mechanism and patterns of irrigation water salinity on crop water consumption under different leaching levels were analyzed. Quantitative relationships between water consumption and irrigation water salinity were established. Results showed that water consumption of hot pepper decreased with the increase of irrigation water salinity, and water consumption difference at the beginning of transplanting is smaller, as the growing of hot pepper the difference became bigger, especially in fruit stage it is the biggest. Under the same condition of irrigation water salinity, water consumption increased with the increase of leaching fraction. The water use efficiency of hot pepper significantly decreased with the irrigation water salinity and increased with leaching fraction. When irrigation water salinity, the saturated paste salinity and drainage water salinity were 1.02dS m^-1, 1.70dS m^-1, 2.52dS m^-1 (leaching fraction of 0.17) respectively and 0.92dS m^-1, 0.79dS m^-1, 0.94 dS m^-1 (leaching fraction of 0.17) respectively, water consumption began to decrease. When irrigation water salinity, the saturated paste salinity and drainage water salinity were 8.99 dS m^-1, 16.9dS m^-1, 37.4 dS m^-1 respectively, water consumption decreased by 50%.

Key words: leaching fraction salt stress; water consumption pattern; quantitative relationship

1 引言

1.1研究目的与意义

我国人口数量大，经济发展迅速，工农业和城市用水量较大。目前，水资源问题已经成为制约我国人口、经济和环境可持续发展的关键因素。我国目前的水资源现状是：(1)水资源紧缺；(2)人均可用水资源少，为2300m³；（3）水资源有效利用率低，其中灌溉水的有效利用率为40%~50%；（4）时空分布不均匀、与土地资源不匹配；（5）水资源污染严重、工业和生活用水占据了大量可用水。我国人口数量大，粮食需求量也大，总水量中有80%用于农业，且主要用在农田灌溉上^[1,2]。我国是农业大国，总耕地面积大，但目前农田灌溉面积仅占总耕地面积的52.6%，其中有效灌溉面积又仅占51.2%，仍有约0.067亿hm²的耕地面积需要灌溉，需水量达772亿m^3[1]。

我国咸水资源丰富且便于开采。据统计,我国有200亿m³的微咸水资源，可开采量占65%；我国各地都分布有微咸水资源，以干旱的西北、华北地区和沿海地带最为突出^[3]。其中，黄河片和海河片的可利用咸水分别达30亿m³ a^-1、22亿m³ a^-1；至1997年，海河片和黄河片咸水资源的开采量分别为3亿m³和0.5亿m³，各占其可开采总量的13.6%和1.7%^[4]。由此可见，我国有丰富的咸水或微咸水资源可供开发利用。联合国粮农组织将电导率小于0.7dS m^-1的划分为淡水，0.7-2dS m^-1的为微咸水，2-10dS m^-1的为中度咸水，10-25dS m^-1的为高度咸水，其中矿化度小于2dS m^-1的水可以作为灌溉用水^{[5, 6]}。研究表明，水的矿化度小于1 g L^-1时可用于灌溉所有农作物；矿化度在4~6 g L^-1范围内且Cl^-含量在1~3 g L^-1范围内时，在冲洗和排水条件满足的情况下可用于棉花、苜蓿、麦类和水稻的灌溉。如果地块的地质肥沃、水文条件充分并具备专业灌排设施，矿化度在5~15 g L^-1范围的咸水也可以使用^[7]。因此，在恰当的技术和设备支持下，微咸水可以用于提供农作物生长发育过程中需要的水分^[8]。咸水灌溉为作物生长提供所需水分、缓解水资源紧缺的同时，也使土壤发生盐分积累，对作物的生长产生危害，给作物根系造成盐分胁迫，最终使作物减产甚至绝收。此外，作物灌溉水量与耗水量和咸水含盐量有密切关系，很多研究也考虑到不同淋洗率和含盐量对作物灌溉水量的影响，并提出与灌溉水含盐量和灌溉水量相关的模型。

1.2研究现状

1.2.1国外研究现状

很多国家已经开始利用微咸水进行灌溉，比如突尼斯、美国、以色列、日本等，其中以以色列最为典型。以色列可利用的咸水和微咸水总量为589.0亿m³，淡化的海水已达到400万m³，海水淡化技术已逐渐开始进入工厂化生产阶段，并在先进科学技术处理下，微咸水已应于农业灌溉和生活用水^[9]。美国将淡水与明管、暗沟等排出水混合，选取矿化度小于或等于2 g L^-1的水用于灌溉；突尼斯将矿化度在4.5~5.5 g L^-1范围内的水用于灌溉玉米、小麦等农作物^[10]。

国外诸多研究考虑到不同淋洗率和含盐量对作物灌溉水量的影响，并提出与灌溉水含盐量和灌溉水量相关的模型，比如作物水分生产函数、作物盐分反应模型、作物-水分-盐分关系等，构建出不同形式的数学关系来表达盐分和水分在数量和时间分配上的差异对作物产量的影响，可以分为经验统计性模型和半理论模型两大类。Datta 等^[11]在印度 Rohtak 地区开展田间试验，得出灌溉水量、灌溉水质、土壤初始盐分对作物产量有直接影响的结论，认为在一定地区条件下，除这三个主要影响因子外，其他因子可以视为常数，并提出多因子经验模型：

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