秸秆覆盖与耕作方式对黑土区土壤水热及玉米产量形成的影响研究

发布时间：2020-05-07 14:46

【摘要】：为揭示东北黑土区玉米地土壤水热、玉米生长生理指标、产量形成及水分利用效率对秸秆覆盖及耕作方式的响应机制,在雨养条件下,以黑龙江省玉米地为研究对象,设置传统耕作无覆盖(CK)、传统耕作全量秸秆覆盖(CM_1)、免耕半量秸秆覆盖(NM_(0.5))、免耕全量秸秆覆盖(NM_1)和免耕倍量秸秆覆盖(NM_(1.5))5个处理,通过测定土壤水分、土壤温度、玉米生理生态指标及产量构成要素,研究在不同秸秆覆盖量及耕作方式下玉米地土壤水热变化及玉米生理生态特征响应,揭示不同秸秆覆盖量及耕作方式下土壤水热对玉米产量的影响机理,提出适合东北黑土区应用的秸秆覆盖与耕作模式,为黑土区保护性耕作的应用提供理论依据和科学指导。主要得出以下结论:(1)除苗期40-60 cm土层外,秸秆覆盖处理可提高土壤含水量,且随秸秆覆盖量增加而增加;除拔节期外,免耕处理土壤含水量均高于传统耕作,不同土层及生育时期土壤含水量大致表现为免耕倍量秸秆覆盖处理最高。秸秆覆盖处理可在玉米全生育期内增加土壤贮水量,随秸秆覆盖量的增加而增加,以1.5倍秸秆覆盖量处理土壤保水效果最优,耕作方式的改变对玉米地土壤贮水量的影响较小。秸秆覆盖及耕作方式对玉米耗水量的影响在玉米不同生育阶段呈现出不同的变化趋势。(2)秸秆覆盖处理可影响土壤温度,不同深度土壤温度对其响应不同;随秸秆覆盖量增加,不同深度土壤温度随生育时期推移表现出不同的变化趋势;免耕处理较传统耕作可提高不同深度土壤温度,且以NM_(1.5)处理土壤增温效果最显著。秸秆覆盖处理可提高土壤热量传导强度与土壤有效积温,降低土壤温差;增加秸秆覆盖量,土壤温度梯度及土壤温差变化趋势不明显,除苗期至拔节期外的土壤有效积温随之增加;不同生育时期土壤热量传导强度与土壤温差对耕作方式的响应不同,免耕处理较传统耕作可增大土壤有效积温。土壤温度对大气温度和土壤水分的响应均以免耕倍量秸秆覆盖处理最明显。(3)除拔节期外,其余生育时期免耕倍量秸秆覆盖处理玉米叶片净光合速率与气孔导度均表现为较其他处理高。玉米叶片光合作用受非气孔因素的影响,秸秆覆盖处理可降低非气孔因素对光合作用的限制。最大净光合速率、光饱和点、表观量子效率和暗呼吸速率随秸秆覆盖量增加而升高,秸秆覆盖会提高玉米叶片对强光的适应能力和对弱光的利用效率,以免耕倍量秸秆覆盖处理对玉米叶片光响应特征的影响效果最好。(4)秸秆覆盖处理较裸地处理可提高玉米产量构成要素及产量水分利用效率;秸秆覆盖量增加,玉米产量、穗重、百粒重及产量水分利用效率随之递增;免耕处理较传统耕作处理能够显著提高玉米产量、穗重、百粒重及产量水分利用效率,不同处理叶片水分利用效率随生育时期推移而逐渐降低。免耕倍量秸秆覆盖条件下玉米产量、水分利用效率及玉米经济系数较其他处理均表现为最优。(5)玉米叶片净光合速率与产量为正相关,各土层土壤水分在玉米全生育时期与叶片净光合速率均呈指数关系。秸秆覆盖处理可显著提高土壤温度对玉米叶片净光合速率的影响程度,且随秸秆覆盖量增加而增大。提高0-40 cm土层土壤含水量和0-25 cm土层土壤温度可提高玉米产量。不同处理玉米水分利用效率与耕层土壤含水量呈显著正相关,而与土壤温度相关不显著。
【图文】：

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分的影响3 秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分的影响3.1 土壤含水量的时间变化特征图 3-1 给出了不同秸秆覆盖量及耕作方式条件下不同土层土壤含水量随生育时期的变化趋势。由图 3-1 可知，在玉米全生育期内，0-20 cm 和 20-40 cm 土层土壤含水量大致呈现出逐渐上升的变化趋势，苗期和灌浆期降水较少，土壤含水量低，抽雄期和成熟期降水较多，土壤含水量高；40-60 cm 土层土壤含水量随玉米生育时期推移变化趋势不明显，在拔节期和成熟期各处理间差异显著，而在其余生育时期差异较小。

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分的影响3.2 土壤含水量的垂直变化特征各生育时期不同处理条件下土壤含水量随土层变化趋势如图 3-2 所示，由图 3-2 可知，玉米地各时期土壤含水量因秸秆覆盖、耕作方式以及降水等的差异而呈现出一定的阶段性和层次性，除灌浆期外，不同生育时期各处理条件下土壤含水量变化趋势基本一致，苗期至抽雄期 0-60 cm 土层土壤含水量随土层深度的增加呈现出先增后减的变化趋势，，成熟期土壤含水量则表现为随土层深度增加逐渐降低的变化趋势。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513;S152

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