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滴灌施肥条件下马铃薯水肥高效利用机制研究

销售价格: 150元/篇 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis 编辑:若诗 点击次数:194
论文字数:102321 论文编号:el2021040216454322015 日期:2021-04-04 10:23 作者:上海论文网
本文是农学论文,应用理想点法(TOPSIS)、主成分分析法、层次分析与模糊综合评价结合法对马铃薯水肥耦合效应进行了评价,寻求马铃薯高产,优质,高效,以及减少土壤养分残留的最佳灌溉施肥管理模式,(1)以节水节肥、高产优质为出发点,将现代滴灌施肥方法应用到马铃薯的水肥高效利用研究中,将滴灌灌水与施肥相结合,将水分和一定比例的氮肥、磷肥、钾肥分次、分生育期、分比例同步进行,研究了马铃薯生长、产量、品质、水肥利用效率对水肥的响应机制,运用理想点法对滴灌频率、灌水量和施肥量的三因素组合处理方案进行了优化分析。(2)明确了不同滴灌施肥水平下,马铃薯植株养分吸收、利用和转运规律;揭示了不同滴灌施肥水平对根区土壤的水分和养分分布,土壤养分残留以及迁移规律影响机制,对马铃薯水肥高效利用的水肥定量调控技术具有指导作用。灌溉施肥制度(亏缺灌溉、灌溉方式、施肥频率或施肥量等)较简单,肥料品种(大多考虑氮肥、磷肥、钾肥或缓释肥)也较单一,很少进行滴灌频率、滴灌水量、施肥量等因子对土壤水分、养分运移分布规律、作物吸收利用以及产量和品质构成的综合影响的研究。

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第一章绪论

 

虽然在灌溉和施肥方面都提出了一些办法,但在国内灌溉和施肥技术依然不配套,只有将灌溉与施肥联合起来才能提升作物的水分与肥料的利用效率。目前全球上普遍承认微灌与设施水肥一体化灌溉技术可以显著提升作物的水肥利用效率。水肥一体化现已被经济发达和水资源短缺的国家大范围的采用,目前正一点点的向发展中国家推广。滴灌、喷灌和自动控制技术已被广泛的应用于以色列的温室蔬菜和大田作物的栽培灌溉中;美国的节水灌溉技术已达世界先进水平,微灌范围最广,其3/5的马铃薯和1/4的玉米都运用了水肥一体化技术;喷灌和微灌面积在英国、德国和法国等国家已超过总灌溉面积的4/5;随着现代农业的发展以及土地集约化,滴灌施肥技术在国内外经济作物上已有大量的研究,但在我国缺乏相关的基础研究和技术支撑。(1)虽然我国就滴灌或施肥条件下土壤的水分和养分迁移、作物水分养分的吸收、生长、产量和品质方面进行了一些研究,但大多的研究主要集中在玉米、棉花、小麦、温室作物等方面或在盆栽中进行的,缺少大田马铃薯滴灌施肥研究。

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第二章研究内容与方法

 

2.1研究内容
研究不同滴灌频率、灌水量和施肥量对马铃薯生长指标(株高、茎粗、叶面积指数、干物质累积量等)、生理指标(SPAD)、产量及其构成要素(单株薯重、商品薯和大薯重)、块茎品质(淀粉、还原性糖和维生素C含量)以及经济效益的影响,建立生长指标与马铃薯产量的相关关系,寻求有利于马铃薯生长和节水节肥的滴灌施肥模式。研究不同灌水施肥水平下不同生育阶段马铃薯根、茎、叶及块茎的干物质累积规律,以及叶面积指数、叶面积持续时间(LAD)、群体净同化率(NAR)变化规律。通过对不同滴灌施肥模式下各生育期马铃薯植株根、茎、叶、块茎的氮、磷、钾含量的测定,研究氮、磷、钾在各器官的吸收分配规律,以及不同水肥供应组合对肥料利用和生产力的影响。通过测定不同水肥处理条件下马铃薯不同生育期根区的土壤含水量、硝态氮、速效磷和速效钾的分布特征,研究大田滴灌施肥条件下不同滴灌施肥策略(滴灌水量和施肥量)对马铃薯根区水分和养分分布规律、耗水量、水分利用效率以及养分残留的影响,分析不同的灌溉和施肥策略对马铃薯根区水分和养分的有效性的影响。
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2.2试验设计
在每行马铃薯上布设一条16mm的薄壁迷宫式滴灌带,滴头流量为2L/h,滴头间距为30cm。滴灌施肥采用1/4-1/2-1/4模式,即前1/4水量灌清水,中间1/2打开施肥罐施肥,后1/4再灌清水冲洗,每个小区用水表控制灌水量.氮肥选用尿素(含46%N),磷肥选用磷酸二铵(含18%N,46%P2O5),钾肥选用硝酸钾硝酸钾(含13.5%N,46%K2O)作为钾肥。除灌出苗水外,每次在灌水中期肥料随水滴施,灌水前一天将肥料溶解于15L的小型施肥罐中。苗期和块茎形成期施20%,膨大期55%,淀粉积累期25%(焦婉如等,2018)。并通过彭曼公式以及马铃薯作物系数计算不同生育期的灌水量。近年来,微灌范围在印度也迅速增加;日本已实现了全自动化管道灌溉系统;虽然我国的节水灌溉工程范围正在逐年增加,喷、微灌和低压管灌范围逐年扩大,水肥一体化技术也被大范围的推广使用,其已涵盖了东北、华北、西北和南方大部分地区,但与国外一些国家相比,还具有很大距离。马铃薯对水与肥感应比较灵敏,但眼下在我国北方地区的马铃薯栽培过程中,露天种植的灌溉与施肥方式仍以地面灌溉和土施为主,水肥利用率不高。
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第三章灌水频率、灌水量和施肥量互作对马铃薯生长、产量、品质和水肥利用的影响..........................18
3.1马铃薯叶面积指数、株高和干物质量....................................................................18
3.2马铃薯产量及其构成要素........................................................................................20
3.3马铃薯品质................................................................................................................22
3.4马铃薯灌溉水水分利用效率和肥料偏生产力........................................................24
3.5相关性分析................................................................................................................25
3.6基于理想点法(TOPSIS)的水肥管理优化................................................................26
3.7讨论与小结................................................................................................................29
第四章不同滴灌灌水量和施肥量对马铃薯生长、产量和经济效益的影响....................31
4.1不同滴灌灌水量和施肥量对马铃薯生长的影响....................................................31
4.2不同滴灌灌水量和施肥量对马铃薯群体净同化率和SPAD值的影响................38
第五章滴灌施肥水肥供应对马铃薯养分吸收及利用的影响............................................50
5.1不同滴灌灌水量和施肥量下马铃薯氮素吸收........................................................50
5.2不同滴灌灌水量和施肥量对马铃薯磷吸收的影响................................................56
5.3不同滴灌灌水量和施肥量对马铃薯钾吸收的影响................................................62
5.3.1各生长阶段马铃薯各器官钾累积量............................................................62

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第七章基于层次分析模糊综合评价的马铃薯水肥耦合效应评价

 

7.1层次分析法确定指标权重
本章将基于层次分析的模糊综合评价法应用于马铃薯水肥耦合效应评价中,以期建立一个马铃薯高产、优质、高效、环保的评价指标体系,为马铃薯灌溉施肥制度的制定提供一个参考依据。1)建立综合性能评价指标体系以综合性能评价指标体系为基础,根据马铃薯各要素间的关系,自上而下分成4个层次:最高层为目标层A,即滴灌施肥条件下马铃薯水肥耦合效应,第2层为评价目标层的准则层,包括马铃薯的经济效益、品质、水肥利用效率和环境效益;第3层为评价要素的具体指标层;最底层第4层为方案层,即不同的滴灌灌水施肥处理。综合评价指标体系如图7-1所示。缺乏大田马铃薯滴灌施肥条件下的土壤水分、养分的迁移以及马铃薯水肥高效利用条件下的最佳的滴灌施肥方式和指标的相关研究,不能综合反映滴灌施肥条件下马铃薯水肥综合运移规律及高效利用水肥机理。运用理想点法(TOPSIS),主成分分析法,层次分析法和模糊综合评价对马铃薯生长、产量、品质、水肥利用效率以及氮磷钾残留量综合分析评价,筛选出不同滴灌施肥组合下,北方马铃薯高产、优质、高效、环保的水肥管理模式。

 

7.2模糊综合评价
本文将层次分析法与模糊综合评价相结合对陕北榆林风沙区马铃薯的水肥耦合效应进行了综合评价,从马铃薯的经济效益、品质、水肥利用效率以及环境效益等角度综合考虑,通过最大隶属度的分析方法发现在陕北风沙区处理W2F4,W3F2,W3F3和W3F4均表现优异,但经过评分排名最佳的灌溉施肥组合为灌水量为充分灌水水平100%ETC,施肥量(N-P2O5-K2O)为200-80-300kg/ha,各目标最优。良好的水分,养分吸收是作物高产的基础,高水肥处理提高了马铃薯的叶面积指数,光合能力,增加了干物质的积累以及养分的吸收,从而为马铃薯的高产优质打下了基础,但施肥过高产量增加有限,增多了土壤化肥残留与淋溶量,对环境不利。水分和养分胁迫虽然有利于提高马铃薯的水肥生产力,但对马铃薯的生长产生了一定的限制,不利于最后产量的形成。

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第八章结论与展望

 

运用层次分析法和模糊综合评价对马铃薯的灌水与施肥组合进行了进一步的综合分析评价,筛选出不同滴灌施肥组合下,北方马铃薯高产、优质、高效和环保的水肥管理模式。(1)滴灌施肥技术是传统灌溉施肥方式的升华,可以将作物生长需要的水分和养分直接输送到作物根区,有利于提高作物的水肥利用效率,同时具有节水、节肥、管理方便的优点,并且针对一些靠灌溉传播的病菌,滴灌可以减少病害的传播。但相比于传统灌溉,滴灌设备相对造价高,应加强技术、材料研发,推广(2)本研究是在滴灌施肥条件下进行,但在灌溉设施不完善,滴灌尚未普及的地区,应加强一些旱作节水的研究。(3)在本试验设置条件下,发现各项指标随着灌水量的增加而增加,但继续增加灌水量,各项指标将如何变化还有待下一步继续研究。本研究在作物模型方面研究比较欠缺,应加强马铃薯生长模型研究。(4)本研究只考虑了氮磷钾肥的施用量,但微量元素对马铃薯的生长的影响如何还需进一步研究;以及通过同位素示踪技术,对养分在马铃薯各器官吸收,转运和土壤残留情况做进一步分析。
参考文献(略)
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