施氮方式和覆膜类型对地温及作物水氮高效利用的影响

发布时间：2020-04-28 13:36

【摘要】：内蒙古河套灌区作为我国重要的粮食生产和保障基地,其中肥料撒施和白色塑料地膜覆盖种植是该地区的主要农业生产方式。然而白色塑料地膜覆盖易产生农膜残留及局部温度过高,传统氮肥撒施氮素易于挥发,造成氮肥利用效率不高等现象。本研究主要开展地膜种类选择和氮肥施用方式的适用性研究,以期提高该地区农田水肥高效利用,减少农田“白色污染”,为作物高效高产和防控农业面源污染提供理论依据。为此,通过两年田间试验,设置了白色和黑色降解膜、塑料地膜等地膜类型和氮肥撒施、穴施、沟施等施肥方式,研究不同覆膜类型和施氮方式对不同深度土壤地温的影响效应,探索其对作物水氮利用效率、作物产量的影响过程,且基于加速遗传算法投影寻踪聚类模型(RAGA-PPC)构建覆膜类型和施氮方式的评价体系,对农田生产的关键指标进行评价,筛选出适合该地区的覆膜类型和施肥方式,为该地区农业高效高产和可持续发展提供技术支撑。主要结论如下:(1)黑色降解膜的降解速率和程度均大于白色可降解膜。不同降解速率地膜之间,慢速可降解膜力学性能最优,不同颜色地膜之间,白色地膜的力学性能优于黑色地膜。黑色地膜透光率较低,对杂草的株防效和鲜重防效均超过80%。(2)地表瞬时温度黑膜处理大于白膜,土壤耕层温度白膜处理大于黑膜,且黑色地膜可以有效降低0~15cm土层的土壤温度,较白色地膜覆盖平均低1.1℃。白色和黑色降解膜覆盖区平均地温比破损区高0.4℃和1.6℃。在0~15cm土层白色快速和慢速降解膜覆盖下平均温差达到1.05℃,黑色降解膜覆盖为0.59℃。不同施氮方式下的地温主要在追肥后产生差异,双侧深施下作物生长旺盛,田间郁闭度高,有效的减少了太阳辐射,在0~15cm土层温度低于单侧深施和撒施。(3)覆膜处理主要影响0~40cm土层含水率变化。降解膜慢速生育期内保水效果与普通膜相似。普通膜处理在0~40cm土层硝态氮平均含量与降解膜中速和慢速无显著差异。白色地膜覆盖下硝态氮平均含量大于黑色地膜。未追肥前,各施肥处理含水率在0~20 cm土层内无明显差异;追肥后,长势较好的深施处理在0~20 cm土层内含水率降低;撒施处理的硝态氮主要集中在0~20 cm土层,穴施和沟施处理下的硝态氮主要分布在0~40 cm土层。穴施处理下的氮素释放最为迅速,以双侧穴施为最优。(4)不同降解速率降解膜覆盖下产量及水氮利用效率呈现规律为:慢速中速快速。黑色地膜覆盖产量及水氮利用效率高于白色地膜,不同施氮方式下产量及水氮利用效率呈现规律为:双侧深施单侧深施撒施,双侧深施的氮肥偏生产力和氮肥农学效率大于单侧深施。(5)基于RAGA-PPC模型,建立以地膜特性、作物生长、产量及水氮利用效率为主的评价体系进行地膜评价。结果显示,黑色地膜覆盖效果优于白色地膜,不同降解速率可降解膜的覆盖效果呈现的顺序为慢速中速快速,且黑色可降解膜慢速覆盖效果与黑色普通地膜相似。不同施氮方式的评价体系以作物生长、产量及水氮利用效率为主。结果显示,双侧穴施和双侧沟施产量和水氮利用效率较高,以双侧穴施最优。
【图文】：

2 材料与方法2.1 试验区概况试验于 2016 和 2017 年在内蒙古河套灌区木垒滩节水试验区（东106°9′~107°10′，北纬 40°9′~40°57′，海拔 1059m）进行。该区域属温带大陆性季气候，热量充足，昼夜温差较大，积温高，无霜期较短，年平均降雨量少。全年照时间 3200h，，10℃以上活动积温 2200℃，无霜期 135 d，雨量稀少，年降水102.9mm，年蒸发量 2258.8mm。地下水埋深 6m 以下，水质符合灌溉水质标准。壤平均 pH 值为 8.01，田间持水率为 24.4%。

图 5 不同施肥方式示意图Fig.5 The sketch Map of different fertilization methods2.6 观测项目及方法土壤含水率：采用烘干法，取土深度为 1m，分别在作物膜上及膜间 0~10cm、10~20cm、20~40cm、40~60cm、60~80 cm、80~100cm 土层取样，每 15d 进行一次。作物播种前后、灌水前后、降雨后、收获后加测。土壤耕层温度：采用北京惠泽农科技有限公司生产的温度传感器（HZR-8T 型，测量范围为-40℃~60℃，精度为±0.2℃~0.5℃，分辨率为 0.1℃）进行监测，分别在每个小区膜上及膜间 0~15cm，15~30cm 土层垂直埋设温度传感探头，每 120min 自动记录一次。土壤地表温度：采用 Fluck 公司生产的 Ti45 红外成像仪（测量范围为-20℃~350℃，精度为±2℃，分辨率为 0.1℃）（图 6）分别于覆膜第 1、30、60、90、130天对观测地膜降解率设定的区域进行拍照，利用 Smartview 软件导出不同监测日期地膜表面温度数据。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S31

【参考文献】

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本文编号：2643525