人工牧草生理生態(tài)過程模擬及高效用水灌溉制度研究.pdf

1、內(nèi)蒙古草原由于超載放牧和不合理墾植，綠草逐漸稀疏，沙漠開始蔓延，草原生態(tài)日益惡化，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重影響，為維持生態(tài)平衡，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，緩解草原放牧的壓力，發(fā)展牧草的人工種植已成為當(dāng)前農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與建設(shè)的重要內(nèi)容。牧草的需水量決定牧草的生長發(fā)育態(tài)勢，當(dāng)前有關(guān)植物需水的研究越來越多地涉及到植物生理生態(tài)學(xué)的有關(guān)內(nèi)容。
　　本文在渾善達(dá)克沙地選擇典型區(qū)域建立灌溉試驗(yàn)場，以老芒麥、披堿草、蒙古冰草和紫花苜蓿作為典型牧草，進(jìn)行人工牧草生理

2、生態(tài)過程模擬、需水量計(jì)算、高效用水灌溉制度制定及有效根系層的土壤含水率閾值與無效需水量等內(nèi)容的研究，主要成果如下：
　?。?）通過人工牧草蒸騰速率和光合速率與環(huán)境因子的相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、通徑分析和決策系數(shù)分析，從不同角度說明了人工牧草蒸騰速率和光合速率與環(huán)境因子的關(guān)系。人工牧草的蒸騰作用和光合作用主要受光合有效輻射(PAR)的影響，其次是其它環(huán)境要素不同程度的直接影響和間接影響。
　　（2）基于AGA求解的非直角雙曲線模

3、型、直角雙曲線模型和直角雙曲線修正模型，建立了人工牧草的光響應(yīng)模型，三種模型對于人工牧草的光合速率和蒸騰速率的光響應(yīng)模擬效果很好，差異性不大；分別建立了人工牧草蒸騰速率對于空氣溫度和濕度響應(yīng)的指數(shù)模型。
　?。?）在分析人工牧草氣孔導(dǎo)度與環(huán)境因子關(guān)系的基礎(chǔ)上，考慮到經(jīng)典氣孔導(dǎo)度模型（Jarvis類模型和BWB模型）的適用性和局限性，提出了模擬人工牧草氣孔導(dǎo)度與環(huán)境變量關(guān)系的復(fù)合S曲線模型，并以AGA進(jìn)行求解，研究表明復(fù)合S曲線模型

4、可以很好的反映環(huán)境變量與人工牧草氣孔導(dǎo)度之間的復(fù)雜的非線性函數(shù)關(guān)系。
　　（4）以能量平衡為基礎(chǔ)，將氣孔導(dǎo)度模型與能量平衡模型相耦合，用湍流擴(kuò)散理論建立了冠層尺度上的雙涌源模型，并提出從不同角度識別模型參數(shù)的方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了人工牧草冠層潛熱通量和作物蒸騰量的模擬，取得了較好的模擬效果。
　?。?）利用AGA優(yōu)化找出殘差平方和最小時(shí)牧草的基本作物系數(shù)，進(jìn)而提出了適用于本地區(qū)牧草需水量計(jì)算的基本作物系數(shù)修正值，基于此，以雙作物系

5、數(shù)法逐日計(jì)算了2004、2005年不同灌溉處理下老芒麥、披堿草、蒙古冰草和紫花苜蓿全生育期的需水量，計(jì)算結(jié)果很好地反映了各生育期蒸騰蒸發(fā)的變化規(guī)律。
　?。?）利用擬合相關(guān)圖法、殘差估計(jì)誤差指示法和相關(guān)分析法，以定性、定量相結(jié)合的方法分析了人工牧草蒸騰量、株間土壤蒸發(fā)量和有效根系層土壤含水率的有效性。
　?。?）確定了人工牧草的高效用水灌溉制度，提出典型優(yōu)質(zhì)人工牧草合理灌溉的指導(dǎo)方法。實(shí)施高效用水灌溉制度后人工牧草水分利用效

6、率均有不同程度的提高，老芒麥、披堿草、蒙古冰草和紫花苜蓿的水分利用效率分別提高0.19、0.1、0.09和0.17 kg·m-3。
　?。?）以作物有無水分脅迫作為分析土壤含水率閾值的出發(fā)點(diǎn)，從耗水角度提出灌溉制度的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足Dr小于RAW或DP等于零的條件，并認(rèn)為有效根系層土壤含水率閾值是光合利用率較高的土壤含水率的下界值，其上界值不宜超過閾值過多。以作物是否發(fā)生無效蒸騰作為分析土壤含水率閾值的出發(fā)點(diǎn)，從作物產(chǎn)量與需水量、光合