不同施肥制度下红壤耕作层含水量与穿透阻力的动态模拟

【摘要】粘质红壤容重大,粘粒含量高,一旦含水量降低,穿透阻力将急剧增大,进而影响作物根系伸长、水分吸收和抗旱能力。掌握红壤耕层含水量和穿透阻力状况,有助于预测对作物生长影响。本文在田间观测的基础上,用模型模拟了四种长期施肥制度下红壤耕层含水量和穿透阻力的动态变化,为揭示红壤田间的作物水分关系提供依据。大田试验在2013年7-9月间进行,从1996年起,在16个小区中,设置4种不同施肥处理,包括1)不施肥CK、2)施用化肥NPK、3)施用粪肥PCM、4)施用化肥加秸秆NPKM。作物为夏播玉米郑单958。定期观测了气象数据、土壤含水量(10cm、20cm、30cm、40cm)、水分运动参数和作物生长指标,借助Hydras模型和筛选后的土壤穿透阻力预测模型,模拟了玉米生育期的红壤水分与阻力动态,得到以下结果：四种处理下,Hydrus模型预测出土壤含水量的模拟效果评价显示其模拟的决定系数全部大于0.5,有的达到0.8,相对误差绝对值均在10%以下,均方根误差大部分低于0.03cm3/cm3,在环境因子变化较大的田间自然条件下,除表层土壤模拟稍有欠佳,其余各层土壤含水量的模拟基本达到了理想效果。各种施肥处理下,无雨期的模拟效果都要优于降雨期。而阻力预测模型测出的土壤穿透阻力值,其模拟效果评价显示其模拟的决定系数都在0.5以上,表明模拟效果较好。同样各种施肥处理下,无雨期的模拟效果也都要优于降雨期。研究结果表明了Hydrus模型和土壤阻力预测模型Q=aθb在红壤耕作层的适用性。不同施肥处理对土壤含水量具有显著影响。在少雨土壤含水量降低的时期,施用粪肥PCM处理和施用化肥加秸秆NPKM处理使得0-10cm的土壤含水量增加,而施用化肥NPK处理却使得含水量变小；三种施肥处理均使10-20cm土层含水量增加,对20-40cm土层影响无明显规律。在降雨相对集中、土壤含水量较高的时期,施肥对土壤含水量无明显影响。不同施肥处理对土壤穿透阻力大小的影响均随土壤深度增加而减小,呈显著非线性负相关。土壤阻力大小在土层剖面上的分布呈递增趋势,且随着土层增加处理间差异增大。四种不同施肥处理之间差异显著,在降雨期,施用化肥加秸秆NPKM处理使土壤穿透阻力变小幅度最大,施用粪肥PCM处理次之。从土壤阻力动态变化方面来看,三种施肥处理都降低了0-10cm和20-40cm土层的穿透阻力的波动性,而使得10-20cm表下层的穿透阻力的波动性变大,而这一层是红壤穿透阻力最大的层次。NPKM处理对穿透阻力波动性影响最大,接下来依次为PCM和NPK处理。
【作者】赵江；
【导师】陈家宙；
【作者基本信息】华中农业大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】红壤耕作层；含水量；穿透阻力；Hydrus模型；

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