干旱区滴灌条件下藜麦耗水规律及生长模拟研究

作     者：木克然·阿娃 

作者单位：新疆农业大学 

学位级别：博士

导师姓名：虎胆·吐马尔白

授予年度：2024年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 

主      题：干旱地区 藜麦 滴灌 耗水规律 产量 水分利用效率 

摘      要：新疆是中国主要的内陆干旱区域,降水稀少、气候干燥、水资源缺、盐碱地广布以及灌溉效率低等因素极大地制约了农业的可持续发展。在这种背景下,研究种植耐旱、耐盐碱和耐寒的藜麦等经济作物对农业提质增效具有重要意义。本文以新疆木垒县和博乐市引种藜麦为研究对象,研究藜麦不同灌溉定额下的生长发育、耗水规律和水分利用效率,揭示其对不同水分胁迫的响应和水分高效利用机理。主要研究成果及创新点如下: （1）藜麦的根层耗水主要在0-40 cm土层。从苗期到显穗初期,灌水量较小,土壤水分变化也相对较小。土壤相对含水量为60%左右时,对幼苗的生长发育有利。显穗后期至灌浆期,灌水需求量和耗水量显著增加,相对含水量保持在85%左右时对藜麦的高产有利。 （2）不同灌溉制度对藜麦的耗水特性有显著影响。生长初期耗水量相对较低,日耗水量为1.0-2.3 mm·d-1,生育期中期,日耗水量可高达6.0 mm·d-1左右,成熟期日耗水量为2.0 mm·d-1左右。在雨养条件下,藜麦全生育期累计耗水168 mm,远低于灌溉条件下的耗水量,在木垒县平原戈壁区降水量无法满足藜麦的水分需求,不适宜进行雨养种植。不同的灌溉定额下,苗期到显穗期无膜滴灌的耗水量比覆膜滴灌高出7-17%,开花期至成熟期则差异缩小至1-5%。覆膜滴灌能提高藜麦的水分利用效率。研究明确了模型估算藜麦农田蒸散量（ET0）的作物系数（Kc）在生长初期为0.24,中期为1.27,成熟期为0.6。 （3）水分亏缺对藜麦的生长发育影响显著。对比覆膜滴灌、无膜滴灌、漫灌以及雨养四种灌溉方式,发现覆膜滴灌能显著提高产量,干物质积累量到8042 kg·hm-2,籽粒产量达到2178 kg·hm-2。无膜滴灌的产量较覆膜滴灌减少了13%;漫灌条件下的产量较滴灌减少24%;雨养籽粒产量只是覆膜滴灌产量的条件的7.5%。藜麦耗水量与产量形成存在显著的相关关系。无膜和覆膜滴灌条件下,灌溉定额为3300 m3·hm-2时水分利用效率最高。覆膜滴灌的水分利用效率为0.40 kg·m-3,较无膜滴灌(0.33 kg·m-3)高21%。 （4）本文对DSSAT-CERSE-Quinoa藜麦模型进行了参数率定和大田验证,从而利用模型优化了灌溉制度。明确了藜麦灌溉制度的下限土壤相对含水量为50%,全生育期需要灌溉19次,灌水量为4072 m3·hm-2,模拟产量为3094 kg·hm-2,水分利用率为0.64kg·m-3。模拟研究发现单次灌溉量为380m3·hm-2时,灌溉7次时水分利用效率最高,为0.77 kg·m-3。 综上所述,本文系统地研究了藜麦不同灌溉和水分胁迫条件下的生长发育、产量形成、耗水规律和水分利用效率,采用了大田试验和模型模拟相结合的方法,优化了新疆藜麦的灌溉制度,研究结果为藜麦在新疆的试种和示范推广提供了科学依据。