南疆喀什噶尔河灌区膜下滴灌棉花耗水规律与灌溉制度优化研究

作     者：郝闯闯 

作者单位：石河子大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李云开;王振华

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0901[农学-作物学] 

主      题：棉花 RZWQM2 非充分灌溉 灌溉制度优化 

摘      要：目的:喀什噶尔河流域位于我国新疆维吾尔自治区塔里木盆地西部,流域中水资源多供给于农业灌溉,但由于当地缺乏适宜的灌溉制度,导致水分利用效率较低。然而现有研究多集于北疆或塔里木河流域等地区,对于南疆喀什噶尔河流域灌溉制度还鲜有研究。为此,本研究通过连续两年田间定点观测试验,探究了喀什噶尔河流域灌区不同膜下滴灌制度下棉花生育期需水规律,明确了土壤水分、棉花产量、品质等田间多维信息响应特征,通过模型模拟构建了适宜该地区的棉花膜下滴灌灌溉制度。本研究可为喀什噶尔河流域灌区覆膜棉田滴灌制度的优化确定提供理论依据与数据支撑,为合理利用现有灌区水资源、提升当地水资源利用效率提供技术支持。方法:本研究于2021-2023年在喀什噶尔河流域布哈拉水管站(喀什市地区,伽师县)连续两年开展棉花膜下滴灌试验,在生育期的不同阶段设定了不同的灌溉土壤含水率下限同时设置了全生育期非充分灌溉(100%、90%和80%)与蕾期、花铃期、吐絮期内减量灌溉(90%和80%),增设沟灌处理,共计10个处理。使用“智墒与“Trime对棉花全生育期内土壤水分变化进行连续动态监测,对农田蒸散量、棉花不同生育期耗水特性、棉花产量、品质与水分利用效率等进行测算,将通过田间实测结果对根区水质模型(RZWQM2)进行校准率定,对不同灌溉场景下棉花产量与蒸散量进行模拟预测,结合田间实验与模型模拟得到喀什噶尔河灌区膜下滴灌棉花耗水规律与适宜灌溉制度。结果:(1)滴灌处理相较于沟灌处理可以有效降低10.86%-70.86%的蒸散量,在全生育期中滴灌处理条件下棉花的蒸散量、作物系数呈现先增加后降低的趋势,在全生育期均按照90%进行非充分灌溉,对降低作物系数的效果最佳,仅在蕾期或吐絮期进行非充分灌溉对作物系数的影响不显著。在全生育期内按照80%进行非充分灌溉不利于降低土壤电导率。(2)在相同的100%灌溉中滴灌处理较沟灌处理的衣分提升幅度为3.30%-6.61%,仅在蕾期和吐絮期进行80%灌溉处理籽指较其他处理提高了0.31%-14.14%。全生育期进行90%灌溉处理的产量较仅在吐絮期进行90%灌溉处理提升了7.93%-10.18%。仅在吐絮期降低灌溉程度能够保持较高的棉花百铃重,全生育期按照80%灌溉处理有利于棉花品质的提升。(3)模型计算结果提示,最高、低产量分别出现在130%增量灌溉组、70%减量灌溉组的场景。对不同水文年定额进行对比发现试验灌溉定额每亩降低了72.31m-132.74m。基于RZWQM2模型优化得出最佳产量、10%、20%节水水平的灌溉水量分别为290.28mm、229.81mm、213.24mm。结论:100%灌溉条件下滴灌沟灌处理可以降低了10.86%-70.86%蒸散量,提升了3.30%-6.61%的衣分。在全生育期内滴灌处理条件下的棉花蒸散量、作物系数呈现先增加后降低的趋势,花铃期阶段充分灌溉有利于土壤盐分淋洗,仅在蕾期和吐絮期进行80%灌溉处理的土壤电导率持续处于较低水平。全生育期90%灌溉处理的产量较其他处理产量提升幅度在4.67%-15.78%,灌水量较沟灌处理降低幅度在12.16%-27.75%。在基于RZWQM2模型得出在保障产量的前提下进行充分灌溉、10%、20%节水水平的灌溉水量分别为290.28mm、229.81mm、213.24mm。